趙子瞻+曹坤

摘要：本文主要論述了軟巖地下工程預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)設(shè)計及施工相關(guān)的內(nèi)容，通過施工實踐發(fā)現(xiàn)，該工程的基坑盡管受到當(dāng)?shù)靥卮蟊┯甑囊u擊，但仍然沒有出現(xiàn)任何的施工技術(shù)故障，從而為我國其它地區(qū)同類型的軟巖地下工程預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)設(shè)計以及施工技術(shù)的應(yīng)用提供了一種既可行、又安全的實用性施工技術(shù)方案，與一般的地下連續(xù)墻施工技術(shù)相比，軟巖地下工程預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)設(shè)計及施工技術(shù)更加安全、經(jīng)濟(jì)。

關(guān)鍵詞：軟巖地下工程；預(yù)應(yīng)力錨索；支護(hù)設(shè)計；施工

中圖分類號：TU71 文獻(xiàn)識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）013-000-02

隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，我國的工程施工將面臨著巨大的挑戰(zhàn)，特別是地下工程軟弱圍巖支護(hù)施工已經(jīng)成為我國土木工程領(lǐng)域面對的重大技術(shù)難題，本文在研究過程中通過對圍巖松動圈理論思想的應(yīng)用，重點采用了預(yù)加固施工技術(shù)[1]，通過新型的預(yù)應(yīng)力錨索為該地下工程軟弱圍巖的初期開挖施工進(jìn)行有效支護(hù)處理，從而對相關(guān)的重點施工技術(shù)工藝進(jìn)行論述分析。

一、軟巖地下工程預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)設(shè)計及施工案例概況

本文所研究的施工工程為我國某地區(qū)一大型的施工工程項目，結(jié)合該工程的施工地質(zhì)勘探報告分析，該巖土工程為軟弱施工地質(zhì)，從上到下發(fā)育，一共有三層。其中第四系為人工填土，主要的土質(zhì)為雜填土，土層結(jié)構(gòu)中含有大量的煤屑以及磚塊和碎石、鐵皮等；另外，還包括大量的花崗巖條石、舊基礎(chǔ)、木樁等，主要厚度為1.30米-6.50米；該施工工程的第四系為全新的統(tǒng)沖積層，該地質(zhì)層主要包含了淤泥質(zhì)黏土以及淤泥層這兩大主要的砂土亞層結(jié)構(gòu)，土質(zhì)為灰黑色，富含大量的有機(jī)質(zhì)，其中還有大量未經(jīng)腐化的木條等，土質(zhì)主要為粉細(xì)砂，淤泥的主要分布狀態(tài)為透鏡體，其中該層地質(zhì)層厚為3.0米-5.0米，頂板的埋深為1.30-6.50米。除此之外，該工程地質(zhì)中還分布有白堊系泥質(zhì)的粉砂巖，結(jié)合該區(qū)域的風(fēng)化作用可以將其劃分為微風(fēng)化帶以及強(qiáng)風(fēng)化帶和中分化帶三種不同的帶系單元結(jié)構(gòu)。其中，中風(fēng)化層巖的層厚為0米-9.30米，而巖層的頂面埋深為6.30米-15.80米，其中強(qiáng)風(fēng)化巖的頂面埋深為5.40米-8.0米，實際的層厚為0.70米-8.30米。

二、軟巖地下工程預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)方案的選擇

通過上述施工地質(zhì)情況介紹分析，可以發(fā)現(xiàn)該工程地質(zhì)施工條件十分復(fù)雜，因此在施工設(shè)計方的綜合論證、評估之下，得出其中主要的不利施工影響因素：

（一）在開挖過程中會遇到舊基礎(chǔ)以及雜填土和淤泥及粉砂、淤泥質(zhì)黏土等不同的施工土質(zhì)；

（二）該施工地質(zhì)中有大量的木樁以及條石密集分布在地下5米左右的施工區(qū)域；

（三）該施工區(qū)域的地下水含水量十分豐富，而且施工過程中會受到地表水以及地下淺層水質(zhì)的影響，其中地下水的穩(wěn)定水質(zhì)埋深為0.8米-2.10米；

（四）該施工區(qū)域穿過大量的居民區(qū)以及商業(yè)區(qū)，因此施工場地十分狹窄，在基坑施工支護(hù)過程中，基坑的結(jié)構(gòu)外邊線距離施工場地周邊的居民區(qū)以及商業(yè)住宅區(qū)的最大距離不足1米，而距離商業(yè)區(qū)最寬不足兩米，因此施工過程中會受到諸多不利施工影響因素的干擾，特別是地下基坑的施工開挖難度較大。

所以，該施工工程受到諸多施工條件的限制，經(jīng)過施工方對不同的施工技術(shù)方案進(jìn)行設(shè)計、優(yōu)化、評估與論證，最后認(rèn)為采用地下連續(xù)墻的施工技術(shù)進(jìn)行作業(yè)不僅施工成本較高，而且施工過程需要的施工場地較大；但采用鉆孔樁施工則受施工場地的限制相對較小，可以有效避開周邊施工區(qū)域的建筑物。同時，施工單位采用預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)施工技術(shù)對軟弱施工地層進(jìn)行施工經(jīng)驗豐富，因此最后經(jīng)過對比分析，決定采用密排式鉆孔灌注樁加預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行施工操作，其中一道腰梁一道冠梁，另外增加旋噴注漿孔止水的施工支護(hù)方案[2]。

三、軟巖地下工程預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計

（一）軟巖地下工程預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)結(jié)構(gòu)的計算

該施工工程采用深基坑支檔結(jié)構(gòu)計算軟件對支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力進(jìn)行計算分析，并針對施工的實際情況進(jìn)行現(xiàn)場施工模擬。第一步主要將土方開挖的深度控制到-3.0米；第二步將預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計安裝在-2.50米部位處；第三步要繼續(xù)開挖土坑，使其深度達(dá)到基坑底，具體深度為-7.10米。因此，施工設(shè)計人員可以結(jié)合上述實際的施工工況對該工程的施工內(nèi)力參數(shù)進(jìn)行計算分析，分別得出該施工工程的最大軸力與最大彎矩。與此同時，對工程結(jié)構(gòu)的抗管涌、抗傾覆以及抗隆起、還有施工結(jié)構(gòu)的總體穩(wěn)定性進(jìn)行計算論證[3]，從而保證施工的設(shè)計參數(shù)科學(xué)、正確。

（二）軟巖地下工程鉆孔灌注樁的設(shè)計

在對軟巖地下工程的鉆孔灌注樁進(jìn)行設(shè)計過程中，技術(shù)人員應(yīng)該結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析計算結(jié)果，通過綜合考慮施工的經(jīng)濟(jì)因素與安全效益，將施工結(jié)構(gòu)的樁直徑定為Ф800mm，樁底的標(biāo)高分別控制在-11.30米以及-12.0米和12.60米左右，或者在設(shè)計過程中要確保工程鉆孔樁的長度能夠滿足基坑的實際開挖面要求，當(dāng)基坑開挖達(dá)到強(qiáng)風(fēng)化巖4.0米或者達(dá)到完整中分化巖2.50米的距離時，應(yīng)該立即終孔施工，確保鉆孔樁的中心距為900毫米。在工程基坑的開挖部位布置型號為8Ф25的鋼筋，擋土墻的鋼筋型號為10Ф22。

（三）軟巖地下工程預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計

將預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計在工程結(jié)構(gòu)-2.5米處，其最大的傾角為20度，最大間距為@2700毫米。結(jié)合該施工設(shè)計的具體結(jié)果，將錨索部位水平反力參數(shù)設(shè)計為105KN/m，結(jié)合我國軟巖地下工程預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)施工技術(shù)規(guī)定，對結(jié)構(gòu)設(shè)計的錨桿軸力進(jìn)行計算：錨桿水平間距2.0m，豎向間距2.0m，α=20°，每肋柱單元選配10個錨孔，錨筋承受的軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值Ngk：Ngk =Tgk/cosα=Tgk/cos20°=361.2/cos20°=384.38 （kN）。此外，為了保證該結(jié)構(gòu)設(shè)計安全以及施工穩(wěn)定，經(jīng)過專家的研究論證，將該工程結(jié)構(gòu)最終的錨索軸向拉力值設(shè)計為700KN，600KN為其鎖定值，在設(shè)計過程中采用1806級的4束7Ф5鋼絞線，將錨孔的具體直徑參數(shù)設(shè)計為Ф150毫米。在灌漿施工過程中注入水灰比為0.45的純水泥漿液，而工程結(jié)構(gòu)的錨固具體長度設(shè)計要結(jié)合施工場地的實際施工情況進(jìn)行科學(xué)計算分析[4]。

（四）軟巖地下工程止水方案的設(shè)計

本工程在實際的施工過程中由于場地中的舊基礎(chǔ)密集，因此在施工時采用樁外施工止水技術(shù)難度較大，再加上本施工工程的周邊施工場地較小，故無法采用大型的施工機(jī)械進(jìn)行施工，考慮到該原因，本工程在實際施工時采用了樁縫注漿止水施工技術(shù)方案，此種技術(shù)方案主要通過在樁縫間采用液壓地質(zhì)施工鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔施工[5]，注漿孔的具體參數(shù)為Ф170毫米，在此施工過程中采用旋噴注漿工藝進(jìn)行施工，在鉆孔時避免超過透水層1.0米的深度。

四、軟巖地下工程預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)施工技術(shù)分析

（一）軟巖地下工程預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)施工技術(shù)難點分析

通過上述施工地質(zhì)分析以及施工設(shè)計方案選擇、論證過程可知，該施工工程的施工場地狹窄，而且施工過程中會遇到含水地質(zhì)層，因此在基坑支護(hù)施工過程中會出現(xiàn)舊基礎(chǔ)以及眾多施工影響因素，從而為該施工工程造成了巨大的影響。所以，經(jīng)過施工論證評估，施工方認(rèn)為該施工工程中的主要施工難點為：

首先，施工場地中有大量的大塊條石以及舊鋼筋砼基礎(chǔ)及木樁等，因此對該工程的鉆孔灌注樁施工中的鋼護(hù)筒埋設(shè)及鉆孔過程造成了很大的影響，如果施工技術(shù)人員在實際施工中不能有效避開這些不利因素，則會導(dǎo)致護(hù)筒埋設(shè)困難、鉆孔系數(shù)不斷擴(kuò)大及鉆孔出現(xiàn)偏斜等施工故障；

其次，在施工過程中由于工程結(jié)構(gòu)會受到木樁以及舊基礎(chǔ)的巨大影響，因此導(dǎo)致旋噴注漿孔施工過程中成孔的難度不斷增大，而且在某種情況下會對注漿施工效果造成一定影響。

除此之外，在施工過程中，在緊鄰商業(yè)建筑物一側(cè)進(jìn)行錨索施工時，會出現(xiàn)不明施工影響物，從而大大增加了預(yù)應(yīng)力錨索施工的技術(shù)難度。

（二）軟巖地下工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)分析

除了結(jié)合常規(guī)的圍護(hù)樁技術(shù)進(jìn)行施工之外，由于本施工工程為軟土地質(zhì)施工工程，因此在施工過程中技術(shù)人員重點針對該施工工程的實際特點以及上述施工難點進(jìn)行了專項施工技術(shù)處理[6]。

首先，在施工中，要采用機(jī)械方式以及人工方式進(jìn)行鉆孔灌注樁的鋼護(hù)筒埋設(shè)施工，在此過程中需要有效鑿除鋼筋砼基礎(chǔ)，同時需要通過人工作業(yè)方式采用挖孔樁設(shè)備以及TXB-1000型鉆機(jī)、吊車等大型施工設(shè)備處理不良施工地質(zhì)層分布的木樁以及條石和塊石，確保舊基礎(chǔ)的實際埋深深度為5米，如果深度在1米之外，預(yù)應(yīng)力錨索鋼護(hù)筒應(yīng)該在原有長度基礎(chǔ)上再對其進(jìn)行焊接加長處理，在此過程中要將鋼護(hù)筒進(jìn)行穩(wěn)固，采用大量優(yōu)質(zhì)黏土進(jìn)行鋼護(hù)筒的埋設(shè)回填作業(yè)。再者，由于少數(shù)樁在鉆進(jìn)施工過程中會遇到木樁及塊石，因此應(yīng)該采用鉆沖結(jié)合以及優(yōu)化泥漿、反復(fù)掃孔等作業(yè)方式避免在鉆孔過程中出現(xiàn)斜孔的情況。

（三）軟巖地下工程旋噴注漿孔施工技術(shù)分析

在采用旋噴注漿施工技術(shù)方式進(jìn)行施工時，應(yīng)該嚴(yán)格按照一定的施工流程進(jìn)行施工，首先應(yīng)該在樁縫之間通過地質(zhì)油壓鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)施工，當(dāng)鉆機(jī)進(jìn)入不透水地質(zhì)層大約1米的距離后，置入漿液噴注嘴，然后通過鉆桿進(jìn)行注漿施工，邊注漿邊采用螺旋式提升的作業(yè)方式旋噴至注漿孔的孔頂部位，其中要將孔徑參數(shù)控制在170毫米，注漿壓力控制在4-6MPa，水灰比為0.6，旋噴螺旋提升速度為20-25cm/min，孔深應(yīng)該保持在距強(qiáng)風(fēng)化巖1米距離處，為了保證施工質(zhì)量，應(yīng)該重點對鉆孔的垂直度進(jìn)行控制、調(diào)整，將鉆孔的垂直誤差控制在1%范圍之內(nèi)。

（四）軟巖地下工程預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)分析

在預(yù)應(yīng)力錨索施工過程中，要采用300型的液壓地質(zhì)鉆進(jìn)行鉆進(jìn)成孔作業(yè)，注漿時要采用水灰比為0.45的純水泥漿進(jìn)行注漿施工，確保漿液攪拌均勻，邊攪拌邊施工作業(yè)，保證在泥漿初凝時水泥漿用盡，確保預(yù)應(yīng)力錨索的施工效果，本工程為軟土地質(zhì)，因此通過二次注漿作業(yè)進(jìn)行施工，在預(yù)應(yīng)力錨索中心放置注漿管，與錨索一同被置入注漿孔，保證在一次注漿過程中錨索端部的距離距注漿管端部有效距離為50毫米-100毫米；在二次注漿施工時，應(yīng)該在中風(fēng)化巖層的頂端放置二次注漿管，并將二次注漿管的端頭以及出漿部位密封，保證在一次注漿施工時的注漿液不會進(jìn)入二次施工注漿的注漿管道中。

五、結(jié)束語

綜上所述，本文主要論述了我國某地一交通道路工程的預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)工程設(shè)計以及施工技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容，由于該道路施工工程的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，因此在施工過程中主要采用冠梁腰擋土墻支護(hù)施工以及密排鉆孔灌注樁加預(yù)應(yīng)力錨索施工、外加旋噴止水注漿孔進(jìn)行樁縫止水施工的組合施工技術(shù)進(jìn)行施工，這種施工組合支護(hù)結(jié)構(gòu)作為該道路工程的基坑擋土防滲支護(hù)體系結(jié)構(gòu)，為道路工程施工的耐久性與安全性提供了良好的技術(shù)保障。

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作者簡介：趙子瞻（1987-），男，漢族，上海人，碩士學(xué)位，副科級職位，中級工程師職稱，研究方向：地鐵及地下工程。

曹 坤（1988-），男，漢族，江西景德鎮(zhèn)人，碩士學(xué)位，科員職位，技術(shù)員，研究方向：城市道路、公路工程。