针对砂卵石地层预应力锚索施工技术要点研究

朱斌 陈博 安文斌

中铁一局集团有限公司第三工程分公司 陕西 宝鸡 721000

1 工程概况

某公园北站，属于一期工程的中间站，主要和五号线进行换乘。在本工程中，其中三号线在上面，五号线在下面。

1.1 3号线车站

在本工程中，其中三号线车站长310m，标准段宽为24.65m～29.5m，基坑深度为16.5m左右（如图1所示）。在三号线车站施工中，由于车站主体设计为地下两层三柱四跨箱厢结构，所以采用的明挖进行施工。在具体施工中，车站围护采用900mm左右的地下连续墙施工[1]。

图1 三号线现场施工图

1.2 5号线车站

在本工程中，其中五号线车站总长313m，标准段宽22.9m，基坑深度在25m左右（如图2所示）。在五号线施工中，由于车站主体为地下三层双柱三跨箱厢框架结构，所以采用了明挖法进行施工。在具体施工中，车站围护结构采用地下连续墙的方式。

图2 5号线车站现场施工图

预应力锚索主要技术参数：预应力锚索锚筋采用高强度低松弛钢绞线，钢绞线强度标准值为1860MPa，钢绞线根数为3根7´s15.2和4根7´s15.2；钻孔直径为Ø=150mm，角度 α=20°；间距为1.5×1.5m和2×2m。锚具型号OVM15。灌注材料：采用42.5MPa普通硅酸盐水泥，注浆体强度M25，水灰比1∶1～1∶2，一次注浆压力0.4～0.6MPa；二次注浆压力为2.0～3.0MPa。设计3号线北侧7道锚索、南侧5道锚索，5号线西侧7道锚索。东侧5道锚索，锚索长度约21m，锚固端均长9m，自由端均长12m。

2 工程、水文地质

在本工程施工中，地形有一定起伏，但是高差不算大，可以说是相对平整。

通过对本工程进行岩土工程勘察，该地为第四系松散层覆盖，其中下伏基岩为砾岩。通过对本工程进行地质勘查，发现地层主要为砂卵石地层，其中地下水位孔隙潜水，相对来说水量比较大，而且具有一定的承压性[2]。

3 预应力锚索拉拔试验

在本工程施工中，通过进行锚索拉拔试验可以更好对锚索承载力进行确定，而且可以对锚索设计的参数和施工工艺进行有效的验证。另外在预应力锚索拉拔试验中，需要相关工作人员对拉拔试验结果进行复核，更好的保证工程的顺利进行。

在进行锚索拉拔试验中，需要在典型工点进行，而且需要至少做三孔，而且试验孔的选择需要具有一定的代表性，不能影响后续锚索的施工进度。另外在在进行锚索拉拔试验中，为了保证工程的顺利进行，需要在每一片锚索框架内最多选择一个孔进行相关试验，而且对各个试验孔位置不能选择同一工能部位。

在进行锚索拉拔试验中，为了保证试验的有效性，需要保证安设锚索工程同一地层中进行相关试验。

在进行锚索拉拔试验中，为了保证试验的有效性，需要保证锚索拉拔试验加荷装置的定额压力必须大于试验拉力，从而更好地保证施工质量。

在进行锚索拉拔试验中，锚索拉拔试验的检测装置需要满足设计精度要求，更好的保证试验的有效性。

在进行锚索拉拔试验中，需要对最大加荷进行严格控制，不能超过钢绞线标准强度的0.9倍。

在进行锚索拉拔试验中，为了保证试验的有效性，需要进行分级施加荷载。在进行加荷载操作中，需要每隔五分钟进行观察一次，在两次观察锚头位移量小于0.1mm的时候，才能加下一级荷载。

试验中，应由技术人员详细记录每级荷载下不同观测时间的锚头位移量，在每一级加荷等级的观测时间内，测读锚头位移量不小于3次[3]。

4 预应力锚索施工的主要关键技术

月湖公园北站为T型换乘车站，与恒大雅苑基坑无缝衔接，双方为了节约成本，达成同步建设意向，故而无法采用内支撑体系，从而采用了锚索支护体系。由于本站地层有较厚的卵石层，根据地层选用跟管钻进法进行施工。能够有效地穿透卵石层并能保证有效成孔和钻孔迅速止水。锚索施工主要施工工序是：钻孔、锚索制作及安装、制浆注浆、张拉锚固等。主要关键技术在钻孔、自制同锚索入孔止浆袋、浆液拌制、注浆、张拉。

4.1 钻孔

根据本站砂卵石地层要求，锚索钻孔机械选用HDL—160D型钻机，双管钻进，能够有效地穿透卵石层并能保证有效成孔和钻孔迅速止水。锚索孔在围护结构地下连续墙施工过程中，预埋直径DN200的套管。锚索施工前凿出钢套管，调整钻孔机钻臂架的水平位置、高度、方位和倾角，使钻杆和套管夹具精确对准孔位，调整方位和倾角符合设计要求。安设高压水泵，将进水管与水源接通，将出水管与钻孔机上进水管接通。

4.2 浆液拌制

浆体搅拌使用型号LHJ200搅拌机，浆体应搅拌均匀，防止混入杂物。按照设计比例采用材料为42.5mpa水泥，注浆体强度M25。浆体按配合比配置，一次灌浆选用水灰比0.45～0.5的水泥净浆，二次高压注浆宜使用水灰比0.45～0.50的水泥净浆，适量加入外加剂以促进早凝剂和控制泌水[4]。

4.3 注浆

4.3.1 车站上部黏土层孔内水流较小时，成孔后套管留在孔内，伸入一次注浆管（距孔底宜为100～200mm）注满浆液；二次注浆管与锚索（灌浆管的边壁带孔，出浆孔应进行可灌密封处理，且与孔内锚索等长）绑扎在一起，待套管内注满浆液后插入孔内，再拔出套管（每拔10m套管在孔口补一次浆），在套管全部拔出一次注浆体达到初凝后进行二次注浆。

第一次采用重力或低压（0.4～0.6MPa）灌浆方式，导管底端插入孔底，在灌浆同时将导管缓慢的匀速撤出，导管的出浆口应始终处于孔中浆体的表面以下，保证孔中气体、浆液、水能全部溢出，第二次采用高压（2～3MPa）注浆，孔口设止浆塞，在首次灌浆初凝后2～4h内向孔中二次灌注水泥净浆，注满后保持压力5～8min。

4.3.2 设计注浆方式为先注浆后安装锚索，再二次注浆。但项目部在施工过程中，由于卵石层中承压水水流量过大，由于锚索采用套管跟进施工工艺，在高水位及承压水下时，注浆时浆液会被套管内水流冲出，无法凝固则采用以下注浆方案：钻孔完成，放入钢绞线后，将套管拔出，再注浆。

4.3.2.1 锚索隔离支架中穿入两根注浆管，制作好的钢绞线表面用自制钢丝网（支架直径120mm间距lm）支撑将其包裹，钢丝网与钢绞线中间具有一定缝隙（等同于原套管存在时功能，同时透水性好）。钢丝网应选择密目钢丝网，孔径大小要求只允许细沙通过，不让小石子通过，同时有一定的刚度。

4.3.2.2 一二次注浆管应在锚索注浆入口用不同颜色胶带做上标记，2根注浆管长度与锚索同步，二次注浆管每隔500～600mm米左右打孔并用胶带封好，防止一次注浆浆液进入，在二次注浆压力下各段相互挤压，保证分段注浆的施工质量，有效减弱了由于水压过高而对注浆的影响。

一次注浆应封堵锚索孔预留观察管，注浆时使用低压，将孔内气体、浆液和水从观察孔全部溢出，看到浆体浓度较大时，扎紧观察管，继续压浆，当压力达到0.4～0.6MPa时，扎紧注浆管，方可停止注浆。

4.3.2.3 注浆应连续进行，不得中途停止。一次灌浆调配水泥浆施工中按比例均匀添加速凝剂。加速凝剂主要原因是加速水泥在水层凝结，更好保证钢绞线附近水泥浆不易流失。二次注浆采用高压注浆压力2～3MPa，浆液为水泥净浆，适量加入外加剂促进早凝剂控制泌水[5]。

4.4 张拉

在锚索张拉施工中，需要在锚索固结体的强度达到15MPa和腰梁砼强度达到设计强度85%的时候才能进行锚索的张拉锁定。在进行锚索张拉锁定作业中，需要有专业的设备，而且在具体施工之前需要对张拉设备进行标定，需要张拉设备能够符合相关要求才可以正常施工。在具体的施工中，锚索张拉作业顺序和技术要求需要严格按照以下标准进行。

一是在锚索张拉施工中，腰梁的承压面需要保证平整，而且需要锚索轴线垂直，才能更好地进行张拉施工作业。二是在具体施工中，需要提前对张拉设备进行标定，只有做好标定以后才能进行张拉施工。三是在锚索张拉施工中，需要严格按照相关顺序进行，避免对邻近锚索造成影响，影响工程的顺利进行。四是在锚索张拉施工中，需要按照1.05倍轴向设计拉力进行锚索预张拉。另外在具体操作中，锚索张拉施工需要缓慢进行，加载速度不能过快，保证锚头的稳定性。

五是在锚索张拉施工中，锚索拉力需考虑锁定过程中的预应力损失量；预应力损失量宜通过对锚定前、后锚索拉力的测试确定；缺少测试数据时，锁定时的锚索拉力可取锁定值的1.1～1.15倍。六是锚索锁定需考虑相邻锚索张拉锁定过程引起的预应力损失，当预应力损失严重时，需进行再次锁定，锚索出现锚头松弛、脱落、锚具失效等情况时，及时进行修复并对其进行再次锁定[6]。

5 结束语

地铁车站大部分为深基坑明挖施工，基坑变形、地表及建（构）筑物的变形，支护结构的应力应变和地下水的动态变化，极其重要。对于支护采用锚索支护形式的深基坑，锚索施工的质量是关键。在砂卵石层中锚索成孔采用双管跟进施工，注浆采用二次注浆形式及一次注浆加入适量早凝剂控制泌水，有效地避免了成孔过程中的塌孔及浆液流出。在项目实施过程中，采用了根据地层采用了两种注浆工艺，在后期锚索张拉检测中，合格率达到了100%。因此在基坑开挖过程中，基坑变形较小。