（中鐵十八局集團有限公司，天津 300222）

1 工程概況

廣州地鐵7號線西延陳村北站為地下三層三跨框架結(jié)構(gòu)島式站臺車站，車站總長188 m，標準段寬度23.1 m，車站基坑開挖深度25.78～29.89 m，基坑采用明排降水，大里程端頭設(shè)置軌排基地。

根據(jù)詳勘資料顯示，大里程端頭軌排基地處地質(zhì)依次為填土層、沖積-洪積土層、殘積土層、巖石全風化帶、巖石強風化帶、巖石中等風化帶。

2 基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

軌排基地基坑的主體支護結(jié)構(gòu)采用φ1 200 mm@1 400 mm鉆孔灌注樁加4道豎向內(nèi)支撐，在大里程端采用4道鋼筋混凝土支撐，在左右線各設(shè)置1處28 m×5 m軌排井。在支護結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，再在支撐之間的豎向空間兩側(cè)增設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索，包括每側(cè)增加平面22道、豎向7道預(yù)應(yīng)力錨索，預(yù)應(yīng)力錨索水平間距1.4 m，豎向間距分別為4 m、2.5 m、2.5 m、3.2 m、2.5 m、3.3 m。每道預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)置1條鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力錨索腰梁，預(yù)應(yīng)力錨索腰梁采用植筋與圍護結(jié)構(gòu)連接，預(yù)應(yīng)力錨索腰梁及內(nèi)支撐均采用C30鋼筋混凝土。軌排基地基坑支護結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 支護結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

陳村北站軌排基地基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)置4道鋼筋混凝土支撐和7道預(yù)應(yīng)力錨索，施工中要結(jié)合支護結(jié)構(gòu)位置及預(yù)應(yīng)力錨索施作空間，合理、有序進行基坑分層開挖。

具體施工流程為：第1層土石方開挖→第1道混凝土支撐結(jié)構(gòu)施作→第2層土石方的開挖→第1道預(yù)應(yīng)力錨索施作→第3層土石方的開挖→第2、3道預(yù)應(yīng)力錨索施作→第2道混凝土支撐結(jié)構(gòu)施作→第4層土石方的開挖→第4道預(yù)應(yīng)力錨索施作→第5層土石方開挖→第3道混凝土支撐結(jié)構(gòu)施作→第6層土石方的開挖→第5道預(yù)應(yīng)力錨索施作→第7層土石方開挖施工→第6道預(yù)應(yīng)力錨索施作→第4道混凝土支撐結(jié)構(gòu)施作→第8層土石方開挖施工→第7道預(yù)應(yīng)力錨索施作→第9層土石方開挖施工。

考慮到進行第5道預(yù)應(yīng)力錨索施作完成后，由于第6道預(yù)應(yīng)力錨索與第4道混凝土支撐間距較小，預(yù)應(yīng)力錨索鉆機無法進行作業(yè)，故應(yīng)先進行第6道預(yù)應(yīng)力錨索施作后再回填或搭設(shè)架體進行第4道混凝土支撐施工。

圖1 軌排基地基坑支護結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

4 錨索施工技術(shù)

預(yù)應(yīng)力錨索由錨固段、自由端和錨頭組成，預(yù)應(yīng)力錨索外端由錨具夾片鎖定后通過預(yù)應(yīng)力錨索腰梁支撐于圍護樁面，內(nèi)端通過水泥漿錨固在原有地層巖體中。其作用主要體現(xiàn)在通過預(yù)應(yīng)力錨索張拉，將薄弱松軟、不穩(wěn)固的地層緊固在深層的穩(wěn)定土體或巖層中，從而保證基坑的整體穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力錨索通過張拉及壓漿操作，在滑面層中形成康復(fù)摩擦力，以加強附近巖層的整體性，達到防止邊坡位移、基坑坍塌的目的。

預(yù)應(yīng)力錨索施工流程包括機械鉆孔、預(yù)應(yīng)力錨索體制作安裝、一次二次壓漿、預(yù)應(yīng)力錨索腰梁制作、張拉鎖定等主要工序，如圖2所示。每道工序的施工質(zhì)量將直接影響預(yù)應(yīng)力錨索體的抗拔力，故需通過監(jiān)測數(shù)據(jù)（軸力計）控制基坑整體安全性。

圖2 錨索施工工藝流程

4.1 錨索制作與安裝

預(yù)應(yīng)力錨索采用高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，其規(guī)格為4φs15.2 mm，鋼絞線強度標準值為1 860 MPa，強度設(shè)計值為1 320 MPa。預(yù)應(yīng)力錨索的制作與安裝主要涉及鋼絞線下料、刷防腐油漆、導(dǎo)向錐定位拼接、穿接套管固定和送孔等流程，具體如下。

（1）現(xiàn)場鋼絞線的編制與鉆孔同步進行，預(yù)應(yīng)力錨索采用的鋼絞線必須先進行表面除污、除銹。

（2）在自由段，待鋼絞線表面除污、除銹完成后，涂抹防腐油漆并包裹塑料材質(zhì)遮布，然后對遮布外表面再進行防腐油漆涂抹處理，最后分組置于塑料套管內(nèi)，以此可形成一種雙層防腐的保護機制。須特別注意的是，塑料套管兩頭應(yīng)密封包裹，臨近錨固一頭采用鋼絲扎緊的方式與鋼絞線形成聯(lián)系，然后采用寬膠帶纏繞的方式保障壓漿液不漏液。

（3）鋼絞線經(jīng)裁剪置于操作臺，根據(jù)設(shè)計尺寸標記好總長和錨固段長度；預(yù)應(yīng)力錨索的錨固段每1 m設(shè)置1處隔離架，以保證預(yù)應(yīng)力錨索順直；沿錨桿桿體全長設(shè)置定位支架，定位支架應(yīng)能使相鄰2組定位支架結(jié)構(gòu)中間位置的錨桿自身保護層厚不低于1 cm，且要求自由段的間距不超過2 m，錨固段的間距不超過1.5 m；定位支架應(yīng)能使各根鋼絞線相互分離，最后在制作好的預(yù)應(yīng)力錨索端頭安裝導(dǎo)向錐；鉆孔、清孔結(jié)束后，人工及時將已制作完成的預(yù)應(yīng)力錨索成品轉(zhuǎn)送至成孔孔底。

（4）鋼絞線拼裝施作要點包括4個方面：①止?jié){環(huán)與限漿環(huán)的安裝位置要準確，對已損壞的止?jié){環(huán)和限漿環(huán)必須根據(jù)設(shè)計要求及時更換；②排氣管安裝位置要準確，且要求管道保持通暢無阻；③推送預(yù)應(yīng)力錨索至孔內(nèi)，待定位止?jié){環(huán)到孔口位置后，推送終止，并立即對壓漿管與單向閥門予以定位安裝；④繼續(xù)對排氣管的通暢性進行復(fù)查，如出現(xiàn)不通暢問題須拔出錨索返工處理。

預(yù)應(yīng)力錨索安裝示意圖如圖3所示。

4.2 鉆孔

（1）根據(jù)陳村北站地質(zhì)條件及場地環(huán)境條件，采用MDL-120D1型履帶式錨固鉆進行鉆孔，鉆孔過程包括鉆進裝置就位、成孔施作和成孔清掃3部分。待基坑開挖到預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔位置，應(yīng)壓實作業(yè)平臺，如有需要可下墊鋼板，以保證鉆機平整、穩(wěn)固。鉆機就位時鉆頭定位要準確，鉆頭直徑應(yīng)至少大于設(shè)計孔徑3 mm。根據(jù)設(shè)計標準，成孔軸線偏斜率一般控制在錨索長的2%以內(nèi)。

（2）為規(guī)避松軟地段的成孔施作出現(xiàn)坍孔，最好選擇偏心鉆孔方法并與護壁套管形成同步跟進；鉆孔階段須重點關(guān)注出灰、出渣和漏風條件，記錄滑動面和錯落面的鉆進情況，以判定鉆進過程是否到達穩(wěn)定土層位置，最終要保證鉆進段達到穩(wěn)定土層的深度，滿足設(shè)計錨固長度要求；兼顧沉渣的厚度，鉆進孔底的長度一般要求超鉆1 m左右；最后，通過高壓風對孔壁進行清掃，增進水泥凈漿和孔壁的粘結(jié)作用。

圖3 預(yù)應(yīng)力錨索安裝示意圖（單位：mm）

（3）成孔完畢需拔出相關(guān)鉆孔裝置，并提前預(yù)備好沖擊設(shè)備；利用聚乙烯管對成孔深度進行復(fù)測，同時配合高壓風對鉆孔進行清掃處理，待復(fù)測成孔深度不短于預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計長度后，方可提出聚乙烯管并對成孔進行封口。

鉆孔示意圖如圖4所示。

圖4 鉆孔示意圖

4.3 錨固法壓漿

（1）錨固法壓漿施作包括制漿、壓漿2部分，壓漿材料選用P.O42.5水泥凈液，其配合比依據(jù)具體試驗確定，可適量摻加早前外加劑，以縮短預(yù)應(yīng)力張拉過程的等待時間。

（2）預(yù)應(yīng)力錨索錨固段采用二次壓漿法壓漿，首次壓漿采用的水泥砂漿的灰砂比宜為0.5～1、水灰比宜為0.38～0.45，如有需要可適量摻入外加劑，壓漿壓力宜為0.5～1.5 MPa，壓漿體強度不小于25 MPa，待首次壓漿初凝且強度達到5 MPa，可進入二次壓漿流程；二次壓漿選用水灰比為0.45～0.50的純水泥漿，必要時加入一定量的外加劑或摻和料，壓漿壓力宜為2.5～3.0 MPa，整個穩(wěn)壓過程持續(xù)2 min以上。二次壓漿是劈裂壓漿過程，其主要目的是對首次劈裂壓漿進行劈裂處理，劈裂壓漿液因高壓作用擴散至地層接觸面，錨固體擴大，徑向應(yīng)力也隨之變大。同時，擠壓導(dǎo)致錨固體臨近的地層接觸面被壓縮，其含水率和孔隙比均降低，因而增強了錨固體地層接觸面的抗剪指標。

（3）壓漿管放置于桿體中心，隨桿體一同放入孔中；壓漿口要求在距離空地約450 mm位置接入，壓漿過程從上到下依次施作，同時要保證壓漿孔的水氣通暢；二次壓漿過程同樣要求出漿口和端頭的密封線良好，確保整個壓漿過程不存在漏漿問題；桿體安放時應(yīng)防止壓漿管被拔出，若壓漿管被拔出長度超過500 mm時，應(yīng)將桿體拔出，修整后重新安放。

錨固壓漿示意圖如圖5所示。

4.4 預(yù)應(yīng)力錨索腰梁施工

（1）預(yù)應(yīng)力錨索腰梁采用C30鋼筋混凝土，與預(yù)應(yīng)力錨索腰梁接觸的圍護樁表面需先鑿毛處理，然后在腰梁位置圍護樁植入3排φ25 mm鋼筋（每根樁每層12根），后與混凝土腰梁鋼筋焊接；為能保證腰梁上截面和預(yù)應(yīng)力錨索軸線形成垂直關(guān)系，可采用PVC管及鋼墊板予以固定，PVC管的外徑應(yīng)與鉆頭直徑一致；將鋼墊板固定于鋼筋混凝土鋼腰梁上，澆注腰梁前將管埋入即可。

（2）緊固端施作包括腰梁澆注和錨具安裝2道工序，在強度達到75%設(shè)計強度后，安裝錨具，并用夾片鎖好鋼絞線。

預(yù)應(yīng)力錨索腰梁與圍護樁示意圖如圖6所示。

4.5 預(yù)應(yīng)力錨索張拉鎖定

（1）預(yù)應(yīng)力錨索在張拉之前要對其張拉設(shè)備進行標定，做出千斤頂裝置與壓力表壓強的關(guān)系曲線圖，以此作為預(yù)應(yīng)力錨索張拉施作依據(jù)。

圖5 錨固法壓漿示意圖

（2）預(yù)應(yīng)力張拉錨索灌漿完畢后，錨索固定且臺座的強度達到75%以上時，予以張拉鎖定；若發(fā)現(xiàn)錨桿有明顯的預(yù)應(yīng)力損失，應(yīng)進行補償張拉；為規(guī)避張拉施作預(yù)應(yīng)力損失過大，預(yù)應(yīng)力錨索張拉可采用“隔一拉一”的方式。

（3）預(yù)應(yīng)力錨索張拉鎖定后，進行自由段壓漿，壓漿材料同錨固段；由于自由段外面套了塑料管，因此壓漿漿液不能進入自由段鋼絞線，以保證自由段預(yù)應(yīng)力錨索的自由伸縮；切除多余的鋼絞線，澆注C25細石混凝土包住錨頭。

（4）預(yù)應(yīng)力錨索張拉荷載應(yīng)分級進行，并進行規(guī)定時間的觀測，預(yù)應(yīng)力錨索張拉荷載分級及觀測時間如表 1所示。

圖6 預(yù)應(yīng)力錨索腰梁與圍護樁示意圖（單位：mm）

表1 錨索張拉荷載分級及觀測時間表

5 結(jié)束語

錨索是在地鐵深基坑施工中廣泛應(yīng)用的一種支護形式，在主體結(jié)構(gòu)施工前起輔助支撐、減小基坑變形的作用，可較好地彌補以鋼管內(nèi)支撐為主的基坑支護形式的缺點，同時不占用施工空間，可形成無障礙的作業(yè)面，是一種有效、實用、簡單、合理的支護形式。本文以廣州地鐵7號線陳村北站軌排基地深基坑預(yù)應(yīng)力錨索支護施工為研究背景，研究提出的鋼筋混凝土支撐結(jié)構(gòu)+預(yù)應(yīng)力錨索同步組合支護結(jié)構(gòu)，及該支護結(jié)構(gòu)的工藝、工法、流程要點等技術(shù)措施，可為同類工程項目施工提供借鑒。