临近高速公路超大深基坑预应力锚索 施工技术要点分析

段建伟 李林桑 乔浩岚

（中国建筑第七工程局有限公司，河南 郑州 450000）

预应力锚索能充分发挥岩体的自承作用，调节和提高岩土的自身强度和自稳能力，减轻支护结构的自重，节约工程材料，并能保证施工的安全与稳定，具有显著的经济和社会效益。已经广泛应用于铁路工程、公路边坡工程以及水利工程等的滑坡治理及高边坡支护中。因此，控制好预应力锚索的施工技术要点，对于临近高速公路超大深基坑的地下建筑施工有着重要意义。

1 工程概况

本工程设计规模为20万m³/d的全地下式再生水厂及16万m³调蓄设施，并配套地面市政景观公园。再生水厂采用预处理+多级AAO反应池+混凝沉淀池+V型滤池为主体的污水处理工艺，处理尾水经加消毒后排入洗瓦堰。地下主体构筑物采用整体基坑开挖，基坑开挖深度大部分为13.9~18.7m（局部位置开挖深度达22.7m），基坑开挖范围约为108~142m×697m。

本工程基坑支护多个断面分别采用了三、四、五、六道预应力锚索，锚索锁定在冠梁及腰梁上，冠梁、腰梁为C40钢筋混凝土，锚索排距1.8～3.8m，1～6排，水平距离1.5m，锚索孔径为 D150，锚索为ØS15.2（1×7） 钢绞线，锚入深度为12～35m。预应力锚索施工前应在基坑四周至少各做一根试验锚索，以选定合理的施工设备及施工工艺。此外，根据基坑周边环境及地质情况，还应额外进行锚索的蠕变试验（不少于3根），针对锚索在不同地层中的变形性能进行考察，防止基坑施工时围护结构变形过大。

2 基坑周边环境及边坡稳定性

2.1 基坑周边环境概况

场地北西侧为康达路及居民集中居住区，居民区建筑主要为2~3层民房，根据《成都地区建筑地基基础设计规范》（DB51/T5026-2001），该建筑重要性等级为重要；拟建场地南侧距离环城高速28~50m，该环城高速重要性等级为很重要；拟建场地北东侧距离洗瓦堰距离最小为14m，该环城高速重要性等级为一般；拟建场地西侧距离民房距离最小为14m，该民房重要性等级为重要。

根据钻探孔揭露，拟建场地四周上部人工填土层较薄，中间开挖过卵石，人工填土层较厚。基坑外北侧邻近康达路段上部填土厚度较薄，厚度2.2~3.3m，下部为原生土层，主要为粉质黏土、粗砂、细砂、稍密-中密卵石及中风化泥岩，部分距离康达路边民房仅9.0m，基坑开挖及降水对其影响较大；基坑南侧靠近环城高速，距离环城高速28~30m，上部填土均较厚，厚度5.3~13.5m，距离环城高速有一定的距离，环城高速车流量大且是很重要的道路，基坑降水对环城高速影响较大；基坑西侧现状有民房，上部人工填土较厚，厚度5.2~9.6m；基坑东侧为洗瓦堰，上部人工填土较厚，厚度4.2~12.0m，基坑开挖及降水对周边环境影响较小。

2.2 基坑边坡稳定性情况

场地内基坑壁土层主要为杂填土、素填土、粉质黏土、细砂、中砂、粗砂及松散卵石～中实卵石，自稳性较差，土体易坍塌或滑动。拟建场地北西角紧邻康达路、南侧居民楼段及北东角靠洗瓦堰段，不具备放坡条件，其余段具备自然放坡的条件，基坑开挖放坡的同时采取有效的支护措施。

北侧：该段基坑基底标高471.0~474.5m，西侧调蓄池底标高为474.5m，东侧再生水厂底标高471~473.4m，基坑边坡土层抗剪强度均较低，且北西侧靠近康达路段基坑边坡距离民房较近，仅9.0m，不具备放坡条件；基坑上部土层抗剪强度较低，且北东侧靠近洗瓦堰较近，洗瓦堰对场地基坑施工影响较大，由此，北侧基坑边坡稳定性为不稳定。

南侧：该段基坑基底标高467.5~475.4m，西侧调蓄池底标高为474.5m，东侧再生水厂底标高467.5~475.4m，基坑边坡土层均以人工填土为主，其抗剪强度较低，基坑边坡稳定性差；该段填土厚度较大，仅现状高新区4万t应急污水处理厂内部分钻孔卵石较厚，其余段基坑土层均以人工填土为主，填土厚度约5.3~12.8m，基坑上部土层抗剪强度低，基坑边坡稳定性差，由此，南侧边坡稳定性为不稳定。

西侧：该段基坑基底标高475.4m，为调蓄池底西侧边界，该段除KZK01上部填土较薄，其余段基坑边坡均以人工填土为主，上部填土厚度约9.4~14.2m，抗剪强度较低，基坑边坡稳定性差，由此，西侧边坡稳定性为不稳定。

东侧：该段基坑基底标高472.0m，为再生水厂东侧边界，该段除KZK27上部填土较薄，其余段基坑边坡均以人工填土为主，上部填土厚度约10.0~14.7m，抗剪强度较低，基坑边坡稳定性差，由此，东侧边坡稳定性为不稳定。

3 预应力锚索施工设计

由于基坑深大，深度超过15m，平面开挖范围约8.3万㎡，在开挖范围内存在不良填土层，西北角紧邻大片砖砌结构民房，综合考虑后主体基坑的维护结构采用灌注桩＋预应力锚索（角部区域采用内支撑）的基坑支护形式。

锚索采用预应力锚索Φ15.2（1×7），锚索孔径为 D150，根据基坑深度设计3~6道锚索，锚入深度为12～35m，锚索水平间距为1.5m。锚索在穿越砂卵石层及软弱土层时采用钢套管跟钻并做好防水涌措施，锚索施工采用“双管双动”法，即套管先行、钻孔后跟进的工艺。锚孔采用二次灌浆工艺。锚索打入角度视锚固地层的埋设深度采取20~35°。

4 预应力锚索施工工艺

施工准备→锚杆定位→核正孔位、调正角度→钻孔→至设计深度+500~1000mm→洗孔→ 锚杆制作安装→第一次常压注浆→ 第二次高压注浆→养护→预应力张拉锁定→封锚。

4.1 钻孔及清孔

钻孔：孔径150mm；轴偏角：钻进每5m时<0.5°，淤泥及砂层中采用钢套管跟进成孔施工，以防塌孔，钻孔过程中，如有地下水冒出，要及时作堵截处理。

清孔：成孔完毕应将其孔道内浮渣清除干净，排放孔内积水。锚索的水平间距应保证腰梁悬臂长度不大于1.2m。

4.2 锚索安装

安装前锚索要求顺直，锚索自由段用聚氯乙烯软管套护并扎紧两端，锚索要设定位器，定位器间距为1.8~3.6m。

4.3 灌浆

锚孔灌浆采用二次灌浆工艺，一次灌浆采用强度等级大于30MPa水泥砂浆，水灰比0.5，灰砂比1:1~1:2，压力0.1~0.25MPa，二次高压注浆采用水灰比0.45~0.55的纯水泥浆；二次高压注浆压力控制在1.0~2.0 MPa，在一次灌浆初凝后终凝前（约6～8h内）封堵孔口加压进行，要求灌浆体设计强度不低于30MPa。灌浆水泥材料应采用42.5级普通硅酸盐水泥，必要时可采用42.5R普通硅酸盐水泥。

4.4 张拉及锁定

锚杆张拉应在锚固体强度达设计强度80%、冠梁（腰梁）混凝土强度达80%后方可进行。张拉荷载为设计荷载的1.0倍。张拉采用隔一拉一跳张，必须分单束预张紧再多束共同分级张拉，第一级是锚索轴向拉力设计值的0.1倍，第二级是0.5倍，第三级是1.0倍，前两级稳压2min， 最后一级稳压10min后，退至锁定荷载，进行锁定。

5 技术要点及施工注意事项

5.1 技术要点

钻孔机具的选择必须满足锚索钻孔的要求，砂层及易塌孔的土层应用带护壁套管的土锚专用钻机。锚索成孔直径不少于150mm；孔位允许偏差：水平方向100mm，垂直方向50mm，预应力锚索钻孔倾角20~25°，倾斜度允许偏差为3%，孔深应超过设计长度0.5m，终孔后应认真清孔，直至孔口流出清水为止；预应力锚索下料长度允许误差为50mm，锚索材料为1320MPa高强钢绞线，安装前应认真清除锚索表面的油污和铁锈；锚索自由段应涂黄油，并套塑料管，确保钢绞线与注浆体之间无粘接；锚索成孔后应立即插入杆体并注浆，当不能保证成孔后立即注浆时当天不得施工该锚孔；水泥浆采用新鲜的42.5R普通硅酸盐水泥拌制，宜选用灰砂比1:0.5~1:1的水泥砂浆进行一次注浆；二次注浆宜使用水灰比为0.45~0.5的纯水泥浆；注浆为两次注浆，第一次为常压注 浆，注浆至孔口溢浆；第二次应在第一次注浆达到初凝后进行，注浆压力不小于2MPa；注浆体强度不宜低于20MPa，锚固体强度达到设计强度80%后方可进行张拉锁定。每根锚索均应按设计拉力的1.1倍进行预张拉，然后卸荷至锁定荷载进行锁定；预应力锚索应先进行现场基本试验，以保证锚索拉力。锚杆基本试验所采用的地层条件、杆体材料、锚杆参数和施工工艺与工程锚杆相同，且试验数量不应少于3根。

5.2 注意事项

钻孔前，根据设计要求和土层条件、定出孔位做出标志；钻孔底部偏斜尺寸不应大于锚索长度的3%，可用钻孔测斜仪控制钻孔方向；锚索孔深不应小于设计长度，也不宜大于设计长度的1%；在钻进中，螺旋钻杆不宜太长，一般控制在4~5m一节，并宜搭配短杆，钻进速率控制在10%~15%；地下水位以上的锚索按设计要求开挖土方后再进行施工，地下水位以下的锚索施工为防止砂涌，应在地下水位以上的工作面施工；锚索施工前建议先进行试拉试验，若未达到设计要求，应及时调整设计参数，以确保锚索满足支护要求。

6 结语

本文通过工程实例，对临近高速公路超大深基坑预应力锚索施工技术要点进行探究。深基坑开挖过程中是基坑顺利安全开挖完成的关键，需要结合当地的地形特征和水文条件，采用科学合理设计基坑预应力锚索施工要点，保证建筑工程质量。预应力锚索对于地下工程项目有着重要的安全保障作用。预应力锚索的支护效果在于施工过程的控制，严格的控制能较好地对深基坑长期稳定提供保证，同时为临近高速公路深基坑工程预应力锚索施工积累宝贵的经验。