張廣平

摘 要：本文以廣州生物島—大學(xué)城隧道工程為實(shí)例，對深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及護(hù)岸連續(xù)墻支護(hù)預(yù)應(yīng)力錨索施工質(zhì)量的控制進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：隧道工程 預(yù)應(yīng)力 錨索施工 質(zhì)量控制

一、錨索設(shè)計(jì)概況

廣州生物島—大學(xué)城隧道工程A標(biāo)段長552米，其中包括隧道進(jìn)口處65米的U型槽引道段、273米的岸上明挖暗埋段和穿越官洲河道214米的沉管段。U型槽段的基坑最大開挖深度達(dá)20.6米，沉管預(yù)制管節(jié)固定干塢段基坑開挖最大深度達(dá)34.2米。本標(biāo)段范圍內(nèi)地貌上屬珠江三角洲海沖積平原、低丘地貌，地質(zhì)鉆探披露，場地上部第四系土層，按工程特征、成因類型和沉積層序分為人工填土層、坡積土層、海陸交互相沉積層、殘積土層、下伏基巖為下古生界變質(zhì)混合巖。

根據(jù)地質(zhì)條件，基坑邊坡支護(hù)采用放坡開挖、噴錨支護(hù)方案，支護(hù)主要形式有掛網(wǎng)噴砼支護(hù)、預(yù)應(yīng)力錨索、地下連續(xù)墻加預(yù)應(yīng)力錨索等，其中預(yù)應(yīng)力錨索共2170根，是本段工程最主要的一種支護(hù)形式，也是本文著重論述的對象。本標(biāo)段錨索為土層錨索，設(shè)計(jì)按不同區(qū)域分3排、4排和6排設(shè)置，單根錨索采用2～6束7ф5鋼鉸線，水平間距為1300mm，長度為25～42米，傾角角度分別為25°、35°和45°，要求錨索錨固段長度在硬塑殘積土中14～17.5米，拉拔力300～1050KN，驗(yàn)收試驗(yàn)錨索總量控制在5%且不得少于5根；張拉鎖定施工時(shí)確認(rèn)達(dá)到設(shè)計(jì)拉拔力后按設(shè)計(jì)80%-100%的預(yù)加力鎖定。

二、錨索施工工藝流程

施工工藝流程：造孔、錨索編制、錨索的安裝、注漿、腰梁制作、張拉鎖定

三、質(zhì)量控制要點(diǎn)及方法

（一）質(zhì)量控制要點(diǎn)

1.鋼絞線、張拉設(shè)備及錨具等均應(yīng)有校驗(yàn)標(biāo)定證明和出廠合格證，鋼絞線進(jìn)場后應(yīng)進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)；

2.孔位、孔深、孔徑和角度等均應(yīng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求；

3.鋼絞線表面油脂應(yīng)清洗潔凈，彼此平行伸直不扭曲；

4.錨孔注漿應(yīng)從通至孔底的PVC注漿管開始，確保注漿密實(shí)，灌漿記錄應(yīng)準(zhǔn)確、完整 、清晰；

5.腰梁墊板孔道中心線應(yīng)與錨孔軸線重合，腰梁鋼筋混凝土施工應(yīng)滿足規(guī)范要求；

6.分級均勻施加張拉荷載，并控制加載速率，張拉設(shè)備必須配套標(biāo)定并繪制相關(guān)曲線；

7.按錨索總數(shù)的5%隨機(jī)進(jìn)行抽樣驗(yàn)收試驗(yàn)，合格標(biāo)準(zhǔn)按應(yīng)力控制為：實(shí)測值不大于設(shè)計(jì)值的5%，或不小于設(shè)計(jì)值的3%。

（二）質(zhì)量控制方法

1. 造孔質(zhì)量控制

錨索造孔應(yīng)從鉆孔直徑、孔壁平直度、角度、深度、錨固段長度及特殊情況（塌孔縮孔和涌水）處理等方面去控制。

錨索孔徑在很大程度上影響鋼絞線錨索錨固段注漿體的承壓面積，從而關(guān)系到錨索的軸向拉力的大小，孔徑過大會(huì)增加注漿工作量和注漿材料，孔徑過小時(shí)不能保證鋼絞線的保護(hù)層厚度及設(shè)計(jì)拉力值，因此控制錨索孔孔徑對保證注漿體的承壓面積及滿足錨索的設(shè)計(jì)軸向拉力是十分重要的，根據(jù)本工程的實(shí)際地質(zhì)等情況，施工鉆孔時(shí)采用GY1-A或GY-2H 鉆機(jī)，鉆頭直徑不小于設(shè)計(jì)孔徑，這是孔徑質(zhì)量控制的基本方法。

錨索孔孔壁的平直與錨索孔的角度是影響錨索安裝和錨固段承載力因素之一。為了有效控制孔壁的平直度和角度，確保錨索的安裝順利和錨索充分發(fā)揮承載力作用，施工時(shí)，鉆機(jī)安裝必須平穩(wěn)牢固，鉆機(jī)安裝就位后，現(xiàn)場用卷尺量出鉆桿與邊坡間夾角的任意兩條邊換算出角度或用地質(zhì)羅盤儀直接測量出角度，在鉆孔過程中應(yīng)加強(qiáng)檢查校驗(yàn)，確保成孔的傾角偏差不大于±1°。

控制錨索錨固段達(dá)到設(shè)計(jì)要求所在土層的長度，是確保錨索達(dá)到設(shè)計(jì)抗拔力關(guān)鍵之一。在施工過程中，實(shí)測鉆桿鉆進(jìn)的長度確定孔深，通過控制孔深確保錨固長度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本工程設(shè)計(jì)要求錨固段必須在硬塑殘積土中不少于14.5～17.5米（不同區(qū)域有不同要求）。控制錨固段達(dá)到設(shè)計(jì)要求在硬塑殘積土中的長度，最重要的是在施工過程中對地質(zhì)土層的判斷，具體方法可按以下幾點(diǎn)：1、在鉆孔施工時(shí)通過對鉆進(jìn)狀態(tài)、鉆速變化初步判斷地質(zhì)的變化情況；2、對孔內(nèi)排出物取樣分析，土質(zhì)為褐黃、紫紅、棕紅等色時(shí)可判斷為硬塑殘積土層（砂質(zhì)粘性土）；3、做好取樣位置記錄并參考地質(zhì)報(bào)告初步確定硬塑殘積土層的深度。如發(fā)現(xiàn)實(shí)際地質(zhì)情況與地質(zhì)報(bào)告不符（鉆孔深度已達(dá)到設(shè)計(jì)深度但未滿足錨固段在硬塑殘積土層長度的設(shè)計(jì)要求）時(shí)，經(jīng)監(jiān)理工程師和設(shè)計(jì)進(jìn)一步確認(rèn)后繼續(xù)鉆孔以達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。

在鉆孔過程中如發(fā)現(xiàn)塌孔縮孔或涌水等特殊情況，應(yīng)采取有效的處理措施。在本工程施工過程中，15區(qū)第二排15-D-67#錨索鉆孔過程中曾出現(xiàn)塌孔縮孔現(xiàn)象，SK0+817接口段鋼管樁錨索有涌水的現(xiàn)象，通過對鉆進(jìn)狀態(tài)、鉆速及對孔內(nèi)排出物取樣分析，發(fā)現(xiàn)15區(qū)15-D-67#錨索孔22米處為淤泥層及SK0+817接口段鋼管樁錨索孔底交叉于官洲河床底存在豐富的承壓水，在初步確定原因并經(jīng)監(jiān)理、設(shè)計(jì)進(jìn)一步確認(rèn)后，采取了立即停鉆，并灌注水泥砂漿（灌漿壓力0.1～0.2MPa）待水泥砂漿初凝后重新掃孔鉆進(jìn)的措施解決了15-D-67#錨索孔塌孔的問題；對于SK0+817接口段鋼管樁錨索孔涌水問題，采取了灌注水玻璃的措施。

由此，根據(jù)實(shí)踐，出現(xiàn)塌孔縮孔和涌水等的特殊情況時(shí)，可通過灌注水泥砂漿固壁重鉆孔和灌注水玻璃（俗稱泡花堿）的措施進(jìn)行處理。

2.錨索加工編制質(zhì)量控制

鋼絞線的切割、編束、自由段防護(hù)、安裝隔離架和安裝導(dǎo)向帽是錨索加工編制質(zhì)量控制的重點(diǎn)內(nèi)容。

鋼絞線切割加工這一工序看起來很簡單，但也不能掉以輕心。在下料時(shí)往往容易忽略預(yù)留工作錨索長度，即提供千斤頂工作的長度，所以在下料切割時(shí)，首先要確定切割長度，切割長度為錨索設(shè)計(jì)長度加穿越腰梁的長度和1米的預(yù)張拉工作長度；另外還要注意的一點(diǎn)是，在切割前應(yīng)先在切割點(diǎn)的兩端用鐵絲捆綁牢固，以免在切割時(shí)造成鋼絞線束端頭處松弛散開。

編束時(shí)，鋼絞線表面油脂應(yīng)清洗潔凈或除銹以免降低錨索體的粘結(jié)強(qiáng)度，安裝隔離架使錨索彼此平行順直不扭曲，隔離架間距不大于2m，隔離架保護(hù)層不小于2cm；錨索編束完畢后，為了使自由段鋼絞線發(fā)揮有效應(yīng)力作用，必須做好自由段的防護(hù)措施，在自由段鋼絞線上先涂上紅丹漆再涂上潤滑劑后用高強(qiáng)透明膠布包裹，然后用聚乙烯塑料套管隔離防護(hù)，套管兩端必須困扎牢固，在施工時(shí)要防止防護(hù)套管被劃破，因?yàn)槿绻坠芷茡p，注漿液將會(huì)在高壓下滲進(jìn)自由段而導(dǎo)致失去預(yù)應(yīng)力作用。導(dǎo)向帽是錨索安裝入孔的導(dǎo)向措施，可用鋼管制作成錐形，焊接在錨索端頭處，導(dǎo)向帽安裝必須牢固，否則將會(huì)影響錨索安裝。

3.錨索安裝質(zhì)量控制

錨索孔清孔完畢后放入錨索，錨索外套對中支架使錨索居中，防止錨索扭壓、彎曲，注漿管隨錨索一同入孔，注漿管頭部距孔底50厘米左右，二次注漿管頭部下入錨索孔2米左右處。

錨索安裝到位、順直不變形不受損壞是錨索安裝質(zhì)量控制的要點(diǎn)。

由于本工程是土層錨桿，錨索用鋼絞線編制而成且錨索體較長，安裝時(shí)不便于操作容易出現(xiàn)因錨索安裝操作不當(dāng)而導(dǎo)致塌孔堵孔、桿體變形等問題。在施工過程中，下錨的及時(shí)性、送錨推進(jìn)的用力均勻性等方面很關(guān)鍵，因?yàn)椋旱谝?，在錨索孔成孔并清干凈孔內(nèi)巖渣等雜物后，如不及時(shí)下錨，孔內(nèi)無泥漿護(hù)壁時(shí)間過長會(huì)導(dǎo)致塌孔造成下錨困難；第二，錨索入孔時(shí)用力要均勻一致不得轉(zhuǎn)動(dòng)錨索體，否則容易出現(xiàn)來回推拉而導(dǎo)致錨索孔受破壞或塌孔。另外還要注意的是，要隨時(shí)檢查隔離架及綁扎絲，發(fā)現(xiàn)有移動(dòng)、損壞、脫落等要及時(shí)處理，必要時(shí)要更換重新編制，并應(yīng)確保將錨索體推送至預(yù)定深度后注漿管暢通。

4.注漿質(zhì)量控制

注漿前，通過高壓水將孔內(nèi)的泥漿及鉆渣清洗出孔外后進(jìn)行第一次全孔注漿。第一次注漿采用水泥砂漿，砂漿強(qiáng)度等級為M30，配合比為水泥：砂：水=1：0.83：0.5，漿液中摻入一定數(shù)量早強(qiáng)摻和劑，注漿壓力達(dá)0.6～0.8Mpa時(shí)結(jié)束，當(dāng)?shù)谝淮巫{體強(qiáng)度達(dá)到5Mpa時(shí)進(jìn)行第二次高壓補(bǔ)漿（一般在4-6小時(shí)之間），二次注漿采用水灰比為0.42的純水泥漿，水泥采用P.042.5R型水泥，注漿壓力選用3Mpa，并在達(dá)到注漿壓力后持壓5min。灌漿管設(shè)置2 根?22mmPVC管作為第一、第二次注漿管，漿體由孔底注入。

錨桿最為關(guān)鍵的問題、也是工程施工中最難解決的問題就是如何確保注漿飽滿。為了盡量使注漿飽滿，需要盡量減少砂漿的漏漿（對巖體破碎區(qū)域尤其重要）以及收縮。因此，在施工機(jī)具能將砂漿注入錨桿孔內(nèi)的情況下，應(yīng)當(dāng)采用盡可能小的水灰比；水灰比過大。由于水灰比過大，導(dǎo)致注入孔內(nèi)的砂漿在巖體破碎區(qū)域大量滲漏，同時(shí)砂漿本身收縮大，造成注漿不飽滿；

5.腰梁制作

腰梁是錨索張拉鎖定端的支承墩，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。根據(jù)本工程實(shí)際情況，在圍護(hù)樁和連續(xù)墻身上的腰梁進(jìn)行植筋支承，按不同區(qū)域水平筋分別采用6根Φ20mm和11根Φ28mm鋼筋，箍筋用Φ8mm。腰梁混凝土強(qiáng)度等級為C30。

6.張拉鎖定質(zhì)量控制

當(dāng)錨固段水泥砂漿強(qiáng)度及腰梁混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的75%時(shí)，進(jìn)行張拉施工。根據(jù)不同的錨固荷載，分別采用YCW-250型和YCW-400B型千斤頂進(jìn)行張拉。張拉時(shí)，采用單根預(yù)緊再分級整體張拉的施工工藝 。超張拉完成錨索鎖定后，即進(jìn)行外錨頭的防護(hù)——采用混凝土封錨防護(hù)。

張拉是預(yù)應(yīng)力錨索施工的關(guān)鍵工序，錨索張拉施工質(zhì)量控制的主要方法有哪些呢？錨索張拉前，應(yīng)對張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，注漿體強(qiáng)度通過試驗(yàn)達(dá)到≥15MPa，方能組織張拉作業(yè)。

張拉過程由預(yù)張拉和正式張拉兩部分組成，取設(shè)計(jì)值的15%進(jìn)行預(yù)張拉，使其各部分接觸緊密，錨索束體完全伸直，使預(yù)應(yīng)力鋼絞線初始受力趨于一致。正式張拉過時(shí)要分級進(jìn)行，每級荷載分別為設(shè)計(jì)值的10%、25%、50%、75%、110%，每級張拉穩(wěn)定持荷≥5min，并記錄鋼絞線的伸長量，檢測指標(biāo)合格后及時(shí)進(jìn)行鎖定。在施工中要求施工項(xiàng)目部進(jìn)行錨索張拉時(shí)要及時(shí)準(zhǔn)確的記錄好油壓表的讀數(shù)、千斤頂伸長值，夾片外露段長度等；張拉噸位以張拉力控制為主，采用張拉力與伸長值同時(shí)控制的雙控標(biāo)準(zhǔn)，若張拉伸長量的實(shí)測值未超出計(jì)算值（-5%，+10%）允許偏差范圍，則符合規(guī)范要求。通過伸長值的校核，可以綜合反映張拉力是否足夠，孔道摩阻損失是否偏大，以及預(yù)應(yīng)力錨索是否有異?，F(xiàn)象等。另外，監(jiān)理旁站檢查原始數(shù)據(jù)的測量，對錨索張拉的質(zhì)量采用控制張拉力和伸長量雙項(xiàng)指標(biāo)控制，錨索拉力用鋼弦式錨索應(yīng)力計(jì)測量，對每一級張拉進(jìn)行鋼絞線伸長量的記錄，保證理論伸長量和實(shí)際伸長量之差≤40mm。校核張拉實(shí)測伸長值與計(jì)算伸長值，若實(shí)測值超出允許偏差范圍，則暫停張拉，分析原因，采取措施予以調(diào)整后，方可繼續(xù)張拉。此外，在錨固鎖定時(shí)檢查預(yù)應(yīng)力筋的回縮值，以免由于錨固鎖定引起的預(yù)應(yīng)力損失超過規(guī)范要求。

張拉工序出現(xiàn)的夾片滑絲、實(shí)測伸長值超標(biāo)等異常情況均及時(shí)向設(shè)計(jì)通報(bào)，明確處理措施。處理方法包括更換夾片重新張拉、單根補(bǔ)償張拉、整束錨索返工等。張拉鎖定經(jīng)驗(yàn)收合格后，將張拉段多余束體切除。對于鋼絞線的松弛、地層土的徐變、伸長量超標(biāo)等因素造成的預(yù)應(yīng)力損失和質(zhì)量問題，應(yīng)校正千斤頂并重新張拉或在張拉后進(jìn)行補(bǔ)張拉然后鎖定。

四、質(zhì)量控制依據(jù)

1.錨索施工的國家規(guī)范及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；

2.設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)變更通知及有關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)要求；

3.錨索施工組織設(shè)計(jì)及監(jiān)理文、函、批復(fù)意見等。

五、結(jié)語

工程實(shí)踐表明，錨索施工質(zhì)量的控制體系的破壞形式不僅與錨固機(jī)理有關(guān)，同時(shí)還受地質(zhì)狀況、材料強(qiáng)度結(jié)構(gòu)形式等方面的影響。造孔、注漿和張拉鎖定是錨索質(zhì)量控制要點(diǎn)，重點(diǎn)控制的工序是錨索造孔孔位、孔深、孔徑和角度、注漿壓力、鋼絞線、張拉設(shè)備及錨具及張拉記錄。

參考文獻(xiàn)

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