林志遠(yuǎn)

廣東省環(huán)境地質(zhì)勘查院 廣東 廣州 510000

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)地下空間的利用也不斷加強(qiáng)，深基坑工程相繼增多，錨索支護(hù)有利于土方開挖和結(jié)構(gòu)施工，能節(jié)省工期以及工程造價(jià)?！爸ёo(hù)樁+預(yù)應(yīng)力錨索”作為支護(hù)形式之一，因其施工簡單、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)已被廣泛采用。擴(kuò)大頭錨索（又稱鉅聯(lián)擴(kuò)大頭錨索或高壓噴射擴(kuò)大頭錨索），該施工方法適用于各種粘性土和砂土，且能很好地解決了砂層塌孔的難題。擴(kuò)大頭施工方法無論是從經(jīng)濟(jì)效益還是從社會(huì)效益，擴(kuò)大頭錨索在軟土地基的基坑圍護(hù)中存在很大優(yōu)勢(shì)，值得推廣。本文能過某個(gè)工程出現(xiàn)的問題，對(duì)擴(kuò)大頭錨索容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，并通過兩個(gè)實(shí)例的對(duì)比，來分析擴(kuò)大頭錨索和普通錨索的優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展前景[1]。

1 工程案例

1.1 問題案例

工程A位于廣州市南沙區(qū)，建筑層數(shù)29和31層，擬建兩層地下室，結(jié)構(gòu)采用鋼筋砼剪力墻結(jié)構(gòu)。場(chǎng)地地基土由人工填土和海相沖洪積沉積層，基巖以燕山三期花崗巖為主，現(xiàn)自上而下分述如下：

（1）場(chǎng)地內(nèi)素填土主要為現(xiàn)有的農(nóng)田、耕地砂土為主，堆填時(shí)間小于10年，堆填時(shí)間不長，基本未完成自重固結(jié)；

（2）淤泥：深灰-灰黑色，飽和，流塑。海相沉積而成，主要為黏粒、粉粒，含腐殖質(zhì)，夾貝類碎片，具有異味，巖芯采取率 90%-95%；

（3）細(xì)砂：褐黃，松散，飽和，土質(zhì)尚均勻，石英質(zhì)，粒徑不均勻，級(jí)配良好；

（4）粉質(zhì)黏土：褐黃，可塑狀，土質(zhì)尚均勻，局部含砂粒，粘性較好，干強(qiáng)度及韌性中等，巖芯采取率90%-95%；

（5）中砂：褐黃色、灰白色，飽和，稍密-中密，石英質(zhì)，粒徑均勻，級(jí)配差。

（6）淤泥質(zhì)土：深灰-灰黑色，飽和，流塑-軟塑，局部流塑。沖洪積沉積而成，主要為黏粒、粉粒，含腐殖質(zhì)，夾腐木，具有腥臭味；

（7）砂質(zhì)黏性土：青灰色、褐黃等，可塑～堅(jiān)硬狀，土質(zhì)尚均勻，系花崗巖原地風(fēng)化形成，混較多砂礫，浸水軟化崩解，巖芯采取率90%-95%；

（8）全風(fēng)化花崗巖層：褐黃色、青色，巖芯呈堅(jiān)硬土狀。巖石組織結(jié)構(gòu)已全部破壞，礦物成分除石英外，其余礦物已風(fēng)化呈土狀，風(fēng)化強(qiáng)烈，巖石呈堅(jiān)硬土狀，巖質(zhì)極軟；

（9）強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層：赤紅色、青褐色，巖芯呈半巖半土狀，局部夾硬塊狀，巖石組織結(jié)構(gòu)已大部分破壞，礦物成分已顯著變 化，風(fēng)化裂蹤很發(fā)育，巖體破碎，巖塊可用手折斷；

（10）中風(fēng)化花崗巖層：褐黃色、灰白色，中粗樂結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石輕度變質(zhì)，巖石裂隙發(fā)育，巖芯呈短柱狀為主。

工程A淤泥層較厚并且夾有砂層，工程基坑整體主要處于淤泥層中。工程基坑采用“上部放坡，下部灌注樁+錨索”的支護(hù)型式，具體的工程基坑支護(hù)錨索情況如表1所示。

表1 工程錨索設(shè)計(jì)資料

工程A為擴(kuò)大頭錨索支護(hù)，擴(kuò)大頭長度為7m（孔徑500mm）為錨固段，其余為自由段。擴(kuò)大頭錨索施工技術(shù)要求：鉆機(jī)成孔150mm，采用套管跟進(jìn)，防止塌孔，擴(kuò)孔段孔徑均為500mm，安裝錨索前應(yīng)探測(cè)鉆孔是否有坍塌，擴(kuò)大頭段可采用高壓噴射擴(kuò)孔，注漿前，應(yīng)先清除孔中的沉渣。錨索孔內(nèi)采用42.5R普通硅酸鹽水泥，擴(kuò)大頭段水泥用量應(yīng)不小于350kg/m，自由段水泥用量應(yīng)不小于50kg/m，按水灰比O.45-0.5的純水泥槳，施工時(shí)可加適量早強(qiáng)劑和速凝劑。應(yīng)采用二次注漿工藝，初次注漿壓力為0.5-0.8MPa，應(yīng)注至孔口返漿，水泥漿初凝后進(jìn)行二次注漿，注漿壓力2.0-3.0MPa。施噴擴(kuò)孔施工工藝：鉆孔至擴(kuò)大頭部位→更換鉆桿，連接高壓泵→下鉆頭至擴(kuò)孔位置，高壓噴射擴(kuò)孔，擴(kuò)孔壓力20-25MPa，宜采用3次擴(kuò)孔施工工藝，第1、2次泥漿擴(kuò)孔，第3次水泥漿擴(kuò)孔，水泥漿水灰比1：1.5-1:2.0→洗（清）孔→下錨索→注漿。

根據(jù)圖1第三方檢測(cè)單位試驗(yàn)結(jié)果繪制的Q-s曲線和s-lgt曲線，顯示Q-s曲線沒有出現(xiàn)陡升，s-lgt曲線平緩，工程的錨索抗拔力（按設(shè)計(jì)值的1.2倍檢測(cè)）滿足要求。根據(jù)廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)范》（DBJ/T 15-60-2019）：拉力型支護(hù)錨桿實(shí)測(cè)錨頭彈性位移量應(yīng)大于桿體自由段長度的理論彈性伸長值的80%，且應(yīng)小于桿體自由段長度與1/2桿體粘結(jié)段長度之和的理論彈性伸長值。

圖1 工程A錨索驗(yàn)收試驗(yàn)Q-S曲線和s-lgt曲線（變更前）

從上圖可以看出錨索總抗拔位移量很大（達(dá)到162mm），彈性伸長值也很大（達(dá)到108mm）。后期基坑開挖時(shí)，基坑變形較大（冠梁出現(xiàn)了裂縫），但是根據(jù)第三方監(jiān)測(cè)單位提供的數(shù)據(jù)，冠梁出現(xiàn)裂縫位置附近的錨索其應(yīng)力還沒有達(dá)到報(bào)警值。后期分析原因：可能是錨索自由段長度太長，理論彈性伸長值太大，當(dāng)基坑變形量較小時(shí)，錨索處于自由段彈性變形中。當(dāng)冠梁出現(xiàn)裂縫時(shí)，錨索的應(yīng)力還沒完全發(fā)揮出來。設(shè)計(jì)后期進(jìn)行加固和變更后，基坑就沒有再出現(xiàn)這種情況。變更后錨索設(shè)計(jì)資料情況如表2所示：

表2 變更后工程錨索設(shè)計(jì)資料

根據(jù)圖2第三方檢測(cè)單位試驗(yàn)結(jié)果繪制的Q-s曲線和s-lgt曲線，顯示Q-s曲線沒有出現(xiàn)陡升，s-lgt曲線平緩，工程的錨索抗拔力（按設(shè)計(jì)值的1.2倍檢測(cè)）滿足要求。從表1和表2的設(shè)計(jì)資料上能看出，自由段變短后，擴(kuò)大頭錨索變形量小了很多，錨頭彈性位移量也大大降低。所以擴(kuò)大頭錨索在基坑支護(hù)中，不能同擴(kuò)大頭抗浮錨索一樣，使用太長的自由段，當(dāng)基坑出現(xiàn)變形時(shí)，擴(kuò)大頭錨索的應(yīng)力沒辦法第一時(shí)間發(fā)揮出來，不能同其他支護(hù)結(jié)構(gòu)同時(shí)發(fā)揮作用，這樣的話基坑支護(hù)就很容易出現(xiàn)問題[2]。

圖2 工程A錨索驗(yàn)收試驗(yàn)Q-S曲線和s-lgt曲線（變更后）

1.2 對(duì)比案例

工程B同工程A是相鄰的兩個(gè)工地，地質(zhì)情況基本一樣,兩個(gè)工程基坑都是采用“上部放坡，下部灌注樁+錨索”的支護(hù)型式，只不過工程A的錨索為擴(kuò)大頭錨索，工程B的錨索為普通錨索。具體的工程基坑支護(hù)錨索情況如表3所示。

表3 兩個(gè)工地錨索設(shè)計(jì)資料對(duì)比

工程A為擴(kuò)大頭錨索支護(hù)，擴(kuò)大頭長度為8m（孔徑500mm）；工程B為普通錨索支護(hù)。

根據(jù)圖2和圖3第三方檢測(cè)單位試驗(yàn)結(jié)果繪制的Q-s曲線和s-lgt曲線，顯示Q-s曲線沒有出現(xiàn)陡升，s-lgt曲線平緩，工程A和工程B的錨索抗拔力（按設(shè)計(jì)值的1.2倍檢測(cè)）均滿足要求。但從表3可以直觀的看出擴(kuò)大頭錨索長度更短，但錨索抗拔力更大，并且抗拔變形量更小。

圖3 工程B錨索驗(yàn)收試驗(yàn)Q-S曲線和s-lgt曲線

2 擴(kuò)大頭錨索的優(yōu)點(diǎn)

2.1 工藝上的不同

普通錨索施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備→鉆機(jī)就位→鉆鉆桿→校正孔位→調(diào)整角度→打開空壓機(jī)→鉆孔（接鉆桿）→鉆到設(shè)計(jì)深度→沖洗→制作、安裝錨索→一次注漿→二次高壓注漿→養(yǎng)護(hù)→安裝錨索→焊錨具→張拉錨索→錨頭鎖定→割除錨頭多余鋼鉸線，對(duì)錨頭進(jìn)行保護(hù)。施工時(shí)間相對(duì)較長且繁瑣，但是技術(shù)工藝上比較成熟。

擴(kuò)大頭錨索在工藝上如果采用同步鉆進(jìn)、跟錨、注漿擴(kuò)大頭錨固施工工法，即：成孔完成的同時(shí)完成錨索下放和注漿，無工序搭接及閑置等待情況，將原常規(guī)錨索施工時(shí)間縮短三分之一以上，具有施工效率高、施工速度快等特點(diǎn)。這樣的話也能解決擴(kuò)孔施工時(shí)的塌孔問題。在工藝工法上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工隊(duì)伍有更高的要求，配合不好的話錨索質(zhì)量可能會(huì)受影響，也提升了施工效率、提高了施工質(zhì)量、降低了施工成本。

2.2 錨固效果的差別

普通錨索在軟土地基中錨固效果較差，擴(kuò)大頭錨索錨固效果更好，錨索抗拔力提高很多。普通錨索軟土地基中錨索抗拔力較小，如果為滿足錨索抗拔力要求的話，錨索長度會(huì)非常長；擴(kuò)大頭錨索錨固效果較好，錨索抗拔力有顯著的提高。因此，基坑支護(hù)中如果錨索長度不變的情況下，錨索的根數(shù)可以適當(dāng)減少，工程量和工程造價(jià)都可以有所減少，同時(shí)工期也能相應(yīng)縮短。

2.3 錨索長度的差別

同樣的錨索抗拔力要求下，擴(kuò)大頭錨索比普通錨索長度更短。這樣的話擴(kuò)大頭錨索對(duì)周圍環(huán)境的影響和受周圍環(huán)境的制約較小。在臨近有建筑物或地下工程的地方，擴(kuò)大頭錨索就有很大的優(yōu)勢(shì)，有些原來無條件施工錨索的地方也變得可行。在現(xiàn)代建筑密度越來越高的趨勢(shì)下，在寸土寸金的城市建設(shè)中，擴(kuò)大頭錨索的這個(gè)優(yōu)勢(shì)將得到更多的關(guān)注[3]。

3 擴(kuò)大頭錨索的缺點(diǎn)

（1）擴(kuò)大頭錨索施工工藝要求高，操作不好的話，錨索質(zhì)量難以保證。

擴(kuò)大頭錨索施工工藝對(duì)施工隊(duì)伍提出更高的技術(shù)要求，并且施工隊(duì)伍的施工經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)對(duì)措施都對(duì)錨索的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。但是隨著其技術(shù)的推廣和應(yīng)用，技術(shù)人員對(duì)施工工藝的不斷研究和完善，相信在以后的應(yīng)用中這個(gè)問題也將不再存在。

（2）擴(kuò)大頭錨索現(xiàn)期僅適用于淤泥、粉質(zhì)粘土等軟土地基，對(duì)于風(fēng)化巖層、軟硬夾層等地基施工質(zhì)量難以保證。

以現(xiàn)在的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)力量，擴(kuò)大頭錨索在地下水豐富的砂層中、風(fēng)化巖層、軟硬夾層等地基的施工質(zhì)量，相對(duì)較差。主要原因是擴(kuò)孔時(shí)塌孔、沉渣無法清理干凈和無法鉆進(jìn)等問題。隨著技術(shù)人員對(duì)施工技術(shù)的不斷提高和創(chuàng)新，施工設(shè)備的改進(jìn)和更新?lián)Q代，相信在將來的應(yīng)用中這些問題也將慢慢被克服。

4 結(jié)語

綜上所述，在基坑支護(hù)工程建設(shè)中，現(xiàn)期擴(kuò)大頭錨索由于經(jīng)驗(yàn)較少工藝較復(fù)雜，在深基坑支護(hù)中使用較少，相信以后在工程技術(shù)人員的共同努力下，改進(jìn)施工工藝，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)創(chuàng)新，擴(kuò)大頭錨索在將來的基坑支護(hù)中得到更廣泛的應(yīng)用。

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)地下空間的利用也不斷加強(qiáng)，基坑工程相繼增多，并且基坑也越來越深，對(duì)基坑支護(hù)工程的要求越來越高。擴(kuò)大頭錨索具有抗拔力高，受周圍環(huán)境影響小，經(jīng)濟(jì)效益好的優(yōu)勢(shì)，隨著技術(shù)的推廣，以后深基坑工程建設(shè)中一定有一個(gè)美好的未來。