楊仲洪，羅榮進(jìn)，楊 幸

(中國電建集團(tuán)中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001)

在工程建設(shè)施工過程中，隨著地下空間的開發(fā)利用，深基坑支護(hù)顯得尤為重要。如何做好深基坑支護(hù)，不僅需要確?；娱_挖及地下主體結(jié)構(gòu)施工的安全，還需減少基坑周圍地面沉降確保周圍建筑物的安全，預(yù)應(yīng)力錨索施工質(zhì)量在深基坑支護(hù)中起著尤為關(guān)鍵的作用。特別在地下水位較高，地質(zhì)情況復(fù)雜，地質(zhì)條件相對(duì)較差，屬于易流沙和易坍塌地層地質(zhì)條件(如：沖積粉土、粉質(zhì)粘土、砂石層等地質(zhì))下的預(yù)應(yīng)力錨索施工，采用常規(guī)錨索鉆機(jī)螺旋鉆進(jìn)直接成孔施工時(shí)易造成塌孔，不僅錨索施工質(zhì)量得不到保證，同時(shí)將引起地面沉降，造成周圍建筑物不均勻沉降，不能滿足錨索施工質(zhì)量和深基坑支護(hù)的安全要求。由中國水利水電第十一工程局有限公司承建的上下村調(diào)蓄池工程在深基坑支護(hù)施工時(shí)，針對(duì)此技術(shù)難題展開技術(shù)攻關(guān)，采用全套管跟進(jìn)成孔+膨潤土泥漿護(hù)壁方法取得良好效果，保證了施工進(jìn)度，可為類似工程施工提供借鑒。

1 工程概況

茅洲河流域水環(huán)境綜合整治-中上游段干流綜合整治工程-上下村調(diào)蓄池工程位于深圳公明北環(huán)大道與南光高速交匯處，占地面積為49866.76 m2，設(shè)計(jì)地面標(biāo)高7.5 m，調(diào)蓄池規(guī)模達(dá)26萬m3，調(diào)蓄池為兩層地上1層、地下1層。地面為生產(chǎn)管理用房、發(fā)電機(jī)房、高壓配電室和中壓水沖洗泵房及施工區(qū)域景觀綠化等，工程內(nèi)部設(shè)置控制閘、檢修閘、粗格柵、沉砂池、細(xì)格柵等設(shè)備及其附屬設(shè)施。

上下村調(diào)蓄池深基坑長約226 m，寬140 m，基坑開挖深度9.0 m～16.5 m，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁止水帷幕+預(yù)應(yīng)力錨索+混凝土內(nèi)支撐支護(hù)。其中預(yù)應(yīng)力錨索根據(jù)實(shí)際基坑深度分別豎向設(shè)1道、2道、3道錨索，具體設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)參數(shù)表

續(xù)表1

上下村調(diào)蓄池工程深基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，地下水豐富，基坑?xùn)|側(cè)距茅洲河中游上下村泵站較近，且東南側(cè)為前池，西側(cè)為公明排洪渠，北側(cè)緊鄰公明北環(huán)大道，故深基坑施工除了要求滿足自身施工安全外，還需確保周邊建筑物及環(huán)境安全[1]。

2 工程水文地質(zhì)

根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，場地地層從上到下有第四系人工填土(Q4s)，第四系沖洪積相沉積層(Q4al+pl)，第四系殘積土(Qel)，下伏基巖為三疊系上統(tǒng)小坪組(T3x)泥巖、泥質(zhì)砂巖。在預(yù)應(yīng)力錨索施工范圍內(nèi)，錨索穿越土層主要為：淤泥質(zhì)砂、中粗砂、礫砂、殘積土、全風(fēng)化泥巖，局部穿越粉質(zhì)粘土，場內(nèi)各地層特征描述見表2。

表2 場內(nèi)各地層特征表

場地周邊地表水系發(fā)育，主要分布有茅洲河干流、上下村排洪渠、合水口排洪渠，以及場地內(nèi)有分布一面積3.5萬m2魚塘，場地地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水，含水層主要為第四系沉積的細(xì)沙層、中粗砂層、砂礫層和強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化巖層，其次為表層的人工填土層。大氣降雨和河流的側(cè)向補(bǔ)給是場地地下水的主要補(bǔ)給來源，地下水徑流途徑短，就近排泄于茅洲河。雨季時(shí)，地表水體水位高于場地地下水；旱季時(shí)，場地地下水位高于地表水，地下水補(bǔ)給地表水。場地地下水位變化不明顯，枯水期地下水位高2.9 m～4.9 m，豐水期地下水位0.2 m～2.2 m。

按地層滲透性評(píng)價(jià)：場地內(nèi)素填土層為弱～中等透水層，雜填土為中等～強(qiáng)透水地層；淤泥或淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土為微～弱透水地層，淤泥質(zhì)砂、細(xì)砂、中粗砂為中等～強(qiáng)透水地層，殘積土、全風(fēng)化層為微～弱透水地層，強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化層為弱～中等透水層。地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕、對(duì)鋼筋混凝土中的鋼筋具無～弱腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性[2]。

3 錨索成孔困難原因分析

根據(jù)工程現(xiàn)場施工情況，在對(duì)第一道錨索施工過程中，采用常規(guī)的錨索鉆機(jī)進(jìn)行成孔，經(jīng)常出現(xiàn)塌孔、縮頸、跑漿等情況，導(dǎo)致成孔困難、效率低下、嚴(yán)重影響施工進(jìn)度且施工質(zhì)量不能得到保證。因此，必須根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際水文地質(zhì)情況，優(yōu)化錨索施工工藝，提高施工效率，保證施工進(jìn)度。

3.1 不良的淤泥質(zhì)砂土層

工程程錨索所處地層主要為淤泥質(zhì)砂層，屬于不良的特殊土層，淤泥質(zhì)砂廣泛分布，松散狀，具有高壓縮性，輕微～嚴(yán)重液化性；細(xì)砂分布范圍不大，松散狀為主，具輕微液化性。常規(guī)錨索鉆孔過程中易出現(xiàn)塌孔、縮頸等問題，因此在該地層成孔較困難。

3.2 沿海地區(qū)高富水條件

工程處于深圳沿海地區(qū)，且場地周邊地表水系發(fā)育，主要分布有茅洲河干流、上下村排洪渠、合水口排洪渠，以及場地內(nèi)有分布一個(gè)面積3.5萬m2魚塘，場地地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水，含水層主要為第四系沉積的細(xì)沙層、中粗砂層、砂礫層和強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化巖層，其次為表層的人工填土層。地下水位較高，水量豐富，存在一定的水頭壓力，對(duì)錨索成孔及后期注漿效果產(chǎn)生不利的影響。

3.3 地層復(fù)雜多變

本工程錨索鉆孔大多需要穿越淤泥質(zhì)砂、中粗砂、礫砂、全風(fēng)化泥巖等，地質(zhì)勘查報(bào)告顯示，本工程西側(cè)地勢(shì)較低，錨索穿越地層局部為淤泥質(zhì)土，地質(zhì)底層復(fù)雜多變，飽和水狀態(tài)下物理性能差，在高水頭差下易產(chǎn)生滲透破壞問題，在該類地層中鉆孔易破壞原來相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，造成孔壁坍塌，縮頸涌水，從而造成施工困難[3]。

4 高富水淤泥質(zhì)砂層深基坑錨索施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 工藝原理

預(yù)應(yīng)力錨索全套管跟進(jìn)成孔+膨潤土泥漿護(hù)壁施工方法是錨索鉆機(jī)成孔采用Φ150外套管先打進(jìn)，然后用接有高壓水泵的內(nèi)鉆桿將套管內(nèi)土體通過機(jī)器鉆進(jìn)壓力和水壓力將土體稀釋成泥漿并且排出孔外的方法成孔，開始鉆進(jìn)到砂層時(shí)注入比重為1.1～1.15的膨潤土泥漿形成護(hù)壁，鉆進(jìn)泥巖后改用清水注入。成孔施工結(jié)束后拔出內(nèi)鉆桿，進(jìn)行鋼絞線下放，進(jìn)行第一次常壓注漿，第一次常壓注漿結(jié)束后，水泥結(jié)石強(qiáng)度達(dá)到初凝進(jìn)行二次高壓注漿，拔出外套管，最后進(jìn)行砼腰梁施工、錨索張拉鎖定、錨索試驗(yàn)等工序。拔出外套管后即可進(jìn)行下一根錨索施工。

4.2 施工操作要點(diǎn)

(1)施工準(zhǔn)備

①土方開挖：錨索施工緊接基坑土方開挖進(jìn)行，基坑土方采取分層、分段開挖。

②平整場地、留置工作面：當(dāng)土方分層開挖至錨索孔位以下0.5 m高程時(shí)，平整此段開挖面場地，從而保證鉆機(jī)正常就位調(diào)整角度進(jìn)行錨索施工，臨近圍護(hù)結(jié)構(gòu)邊開挖溝槽以儲(chǔ)備泥漿；根據(jù)鉆機(jī)的工作特點(diǎn)，鉆機(jī)的工作面寬度不小于7 m，施工時(shí)設(shè)置一臺(tái)鉆機(jī)施鉆操作面。

③接水源、電源、設(shè)置沉淀池：鉆機(jī)施工用水使用自來水，因施工時(shí)用水量大，因此，正式鉆進(jìn)前，須于基坑內(nèi)設(shè)置好排水溝，并與基坑中沿基坑方向每約30 m設(shè)置泥漿沉淀池。電纜線路采用“三相五線”接線方式。

(2)測(cè)量放線定孔位、調(diào)整鉆機(jī)找方位

鉆機(jī)鉆孔開鉆前，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和土層條件，定出孔位，做出標(biāo)記。并按預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)角度，用坡度測(cè)量儀調(diào)整好角度，然后開始鉆進(jìn)。

①全套管跟進(jìn)成孔

移動(dòng)鉆機(jī)就位進(jìn)行鉆孔作業(yè)。錨索鉆機(jī)成孔采用外套管先打進(jìn)，套管跟進(jìn)成孔。鉆機(jī)通過鉆機(jī)配置的前回轉(zhuǎn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)跟進(jìn)套管，鉆機(jī)一次驅(qū)動(dòng)的一節(jié)套管長度一般為3 m，一節(jié)套管驅(qū)動(dòng)進(jìn)入后通過套管上的套絲擰緊連接后連續(xù)驅(qū)動(dòng)每節(jié)套管進(jìn)入；套管驅(qū)動(dòng)進(jìn)入的同時(shí)用接有高壓水泵的內(nèi)鉆桿將套管內(nèi)土體通過機(jī)器鉆進(jìn)壓力和水壓力將土體稀釋成泥漿并且排出孔外的方法成孔。在鉆進(jìn)砂層時(shí)注入比重為1.1～1.15的膨潤土泥漿形成泥漿護(hù)壁，提高鉆孔壁的穩(wěn)定性，保證成孔質(zhì)量。

②成孔質(zhì)量要求

孔位允許偏差為水平方向≤100 mm，垂直方向≤50 mm，預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔傾角為20°，傾斜度允許偏差為3%，孔深應(yīng)超過設(shè)計(jì)長度0.5 m。成孔后應(yīng)清孔直至孔口流出清水為止。

(3)錨索制作與下放

錨索采用3～4束7Φ5高強(qiáng)低松弛鋼絞線制作錨筋，先用切割機(jī)將鋼絞線原材切割成等長度(長度為設(shè)計(jì)長度加1.5 m)，每根鋼絞線誤差小于50 mm，在平坦無泥的加工場地加工。錨固段沿鋼絞線長度方向每隔1.3 m設(shè)置安裝一個(gè)五角星塑料定位架線環(huán)，用鋼絲綁扎牢固。每束鋼絞線自由段用波紋管包裹，波紋管接頭和兩端用透明膠布纏緊裹嚴(yán)，從而保證自由段不沾接水泥漿液和充分自由要求。二次注漿管從定位器中間穿入并沿鋼絞線通長布置固定。錨筋加工驗(yàn)收合格后，方可下放。錨筋放入孔內(nèi)后，外露張拉長度為1.0 m～1.2 m(以樁外邊為準(zhǔn))以便千斤頂?shù)陌惭b和試驗(yàn)張拉。

(4)注漿

按設(shè)計(jì)要求，注漿采用純水泥漿，水灰比為(0.4～0.45)∶1，攪漿用水為自來水，水泥為P.O.42.5普通硅酸鹽水泥。

①一次常壓注漿：每個(gè)孔成孔施工結(jié)束后拔出內(nèi)鉆桿，用高壓水沖洗鉆孔，即可進(jìn)行錨索一次常壓注漿。注漿壓力約0.8 MPa，直到漿液從孔中溢出。

②二次高壓注漿：待第一次注漿漿液達(dá)到初凝強(qiáng)度后，進(jìn)行第二次高壓注漿。注漿壓力不小于2.5 MPa，漿體抗壓強(qiáng)度>30 MPa。

(5)張拉鎖定

錨索注漿完成后進(jìn)行砼腰梁施工，待注漿體強(qiáng)度達(dá)到75%以上且強(qiáng)度大于20 MPa且腰梁達(dá)到允許張拉強(qiáng)度后方可進(jìn)行張拉，鎖定錨索于腰梁和錨定鋼板之上，每根錨索均應(yīng)按設(shè)計(jì)抗拔力標(biāo)準(zhǔn)值的0.1～0.2倍進(jìn)行預(yù)張拉，鎖定值取標(biāo)準(zhǔn)值的70%～90%。

5 結(jié)語

在深圳沿海地區(qū)，地層復(fù)雜且地下水豐富，對(duì)沿海深基坑工程錨索施工過程中產(chǎn)生不利影響，通過本文的研究，采用全套管跟進(jìn)+膨潤土泥漿護(hù)壁技術(shù)，成功解決沿海高富水條件下淤泥質(zhì)砂層中錨索成孔過程中易塌孔、縮頸等問題，錨索成孔質(zhì)量及一次成孔率顯著提高，配合二次注漿技術(shù)，確保錨索抗拔承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保障基坑安全。在實(shí)際施工過程中，也發(fā)現(xiàn)一些不足之處，全套管跟進(jìn)鉆進(jìn)的摩阻力大，裝卸套管時(shí)間長，作業(yè)效率低，單孔施工時(shí)間較長，期望在后續(xù)研究中，提高套管跟進(jìn)速度，在保證施工質(zhì)量的同時(shí)，提高工作效率。