她一 卜 铁道文集 地铁水晶岛站锚索一 土钉组合支护技术的应用 刘 树亚李鸿威 ( 深圳市市政工程总公司 摘要:介绍地铁水品岛 站 1 7米深基坑锚索、土钊组合 支护技术，总结锚索、 _ 钉、开挖、 监测施工中出现的问 题及处理方法，为相关工程积累可 借鉴的经验 羊教3i-F1;围护结构: ,9索: 卜 钉:施工:监测 地铁水晶岛站是深圳地铁试验段的第 一 个 程，站址位于福田中心区，为台地地貌，地形 平坦:除一3 6孔通讯电 缆横穿车站外， 周围 无重要建筑物和构筑物。车站施工采用明 挖法，基 坑支护 采用土 钉墙 一 预 应力 锚索组合 型式 基坑长1 8 5 .7 米， 宽6 0 .。 米 ( 标准段宽4 7 .3 米) ， 深 约1 7 . 0 米，是深圳地区土钉墙支护最深的建筑基坑 一、地质条件 站Ix . 范围内 上覆第四系全新统人工堆积层、中史 新统残积层，下覆燕山期花岗 岩十 层物 理力学参数叙述如下: 表 、土层物理参数 土层 fl? ft uN 容重 7 ( k N / m ) 摩擦角中 ( 心 粘聚力 ( ( k P a ) 粘结强度下 ( k N / m 2 ) 杂填土 0 - 3 . 61 7 .3 2 8 . 71 0 砂质粘性土 0 - 9 . 11 7 . 1 1 8 . 92 9 5 6 砾质粘性上。一 141 1 7 . 72 4 . 了2 4 . 8 5 6 全风化花岗岩 0 -7 . 71 8 . 6 2 82 1 5 6 强风化花岗岩 1 . 11 9 . 43 5 3 0 本站范围内为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水，水位理深 3 .2 -4 .9米，上要补给来源为大气 降水; 砂质粘性土渗透系 数为1. O m / d , 砾质粘性 l . 渗透系数为。 ， 8 m / d , 全风化花岗岩为1 . O m / d , 强风化花岗岩为5 . O m / d o 二、围护结构设计及降水方案 基坑上部6 -7 米 深采用 1 : 1 土 钉墙支护放坡开挖，十 钉钢筋为X 1 6 ，长2 . 5 m ，下部1 1 一1 0 米深度内 采用 1 : 0 . 2 5 坡率上 钉墙支护开 挖，土 钉钢筋为q ) 2 8 ，长 1 5 m , 几 下坡之If H J 设 1 . 5米宽 平台，平台下2 . 4 米为设计的预应力锚索层 锚索水平间距为2 . 4 米，锚索长2 0 m ，与土钉间隔 跳打，锚索总数共1 5 7 根 基坑采用深井降水，a ) 4 0 0 深2 2 米降水井共2 9日，均匀分布于基坑周边 ，习JJIJ诵司JJJJ门，浏顽， 地下铁道文集 三、 围护结构施工 平台以上边坡坡比为 I : 1 ，土钉长 度较短，降水效果也特别好，所以 此范匪 工很顺利。施工 难度较大的部位表现在预应力锚索和基坑底面以上的 3排土钉A 绍锚索和基坑底面附 近的土钉的施 仁 上艺、施上中遇到的问题及处理方法 1 、预应力锚索施工. 本 L 程锚索按照下面施工工艺进行施工: 成孔和锚索编制，锚索下放一 一 次预注浆二次压力注浆一 安装传力装置养护张拉锁定 结 合 上 述工艺 ， 下面 将水晶岛 站基 坑围 护结 构预 应力 锚 索 施工 _ 技 术 及施工币 遇到的问 题进 行介绍 ( 1 ) 锚索摹木试验: 本 程在 锚索施工 准备过程中， 选择有 代表性的 地段进行了 三根锚 索基本抗拔力试验。在现场采用的施丁设备及下艺条件下， 北、中段试验锚索极限拉力达到 5 4 吨 ， 超 过 设 计 极 限 拉 力 ， 南 段 由 于 地 质 条 件 的 原 因 ， 试 验 极 限 抗 拔 力 为 4 : 吨 ， 皓 小 于 设 计 提 供 的极限承载力 ( 2 ) 成孔: 工地采用三种型号钻机钻孔， 北段为Q Z l O O - K型潜孔钻机: 中间 段为M G J - 5 0 型 锚杆钻机，南 段为Y Z B - 1 型 锚固 钻机 施下中 对成 孔孔 径要求不高，只 要孔径在1 5 0. 1 7 0 之 间 即 可， 但要 求 孔 深必 须 超打0 .5 - 1 . 。米 三 种机 械 成 孔 钻 进 速度相 差 不 大， 但 施 工中 及 施工 后分析显示，带螺旋钻杆的 Y Z B - I 型锚固 钻机不适宜长锚索成孔，原因 在于 其不能将孔内泥土 清 排 + - 由 于 锚 索 长 度 为 2 2 米 ， 锚 索 锚 固 段 大 部 分 位 于 降 水 影 响 范 围 之 外 ， “ P旋 钻 无 法 将 含 水量大的粘性土全部带出 孔外。为了 解决这一问题， 施工人员将风管与 钻杆接通， 用高压风排 土， 但由 于 无法 形 成 顺畅的 风 道， 效果 不 理 想 后 来只 有 采 用先 机械成 孔， 再 用 洛阳 铲 人 工清 孔的方法 ( 3 )锚索编制:锚索前 端用m 6 0 x 5钢管做成导向 帽， 锚固段每 1 . 5米设一架线环， 相邻 两架线环中间用中2 铁丝扎紧:为保证白由段锚索传力顺畅，每 2米设一个架线环。自由段钢绞 线涂抹黄油， 用c n 2 0 塑料竹包封。锚索编制过程中遇到的困 难主要来自 架线环。 我们认为， 架线 环的作用有两个， 一 是将=束钢绞线均匀分离开， 二是保持三束钢纹线的中心线尽可能接近钻孔 的中心线。但实际 卜 工地采用的成品架线环只能起到分离钢绞线的作用，钢绞线的对中必须采 取其它办法 ( 4 )锚索下放:由于 场地为粘性土，锚索前端处于降水影响范围之外，所以锚索下放要紧 随成孔、清孔进行实际施工中，每成个孔后立即放锚索，立即进行 一 次注浆 ( 5 ) 一次预注浆:一次预注浆在F 放锚索后立即进行，并进行几次补注。一次预注浆并 不是说只注一次浆，而是要将钻孔注满为止 ( 6 ) 二次压力注浆:浆体材料为灰水比l : 0 . 5 的水泥净浆，外加0 .6 %高效减水剂。压力 注浆前工地进行了三组注浆管压力试验，验证在设计压力作用 卜 注浆管是否会被压裂。二 次注 浆在一次注浆后 8 -1 0小时之间进行。根据技术人员分析及以 往的经验，施工 中采用低压、慢 速注浆方法，注浆压力控制在 2 .5 - 3 . O M P a范围内，这样一来从注浆开始到孔口 返出 净水泥浆 所需时间约0 .5 -2小时。 孔口 返出 净水泥浆后， 封堵孔口，再压浆 5 -1 0分钟即 完成二次注浆 工作。 ( 7 )安装传力 装置: 水品岛站锚索传力装置为焊接钢结构型式，已 经提前 加工。 传力架本 身只要满足强度、刚度要求即可，施工中值得注意的地方是，要用砂桨或细石混凝土调整传力 ， _ ， 一 奋 或 翻 活认“ 活 舀 自 地下铁道文集 架与喷射混凝十面， 调整时 要细心，务使锚索传力架平面与锚索中 心线垂直 ( 8 )养护:在试验锚索注浆时，为确定工程锚索的二次压力注浆时间，做了一 组水泥净浆 ( 加 0 . 6 % 高效减水剂) 试验， 4大 强度为 2 8 M P a 。考虑到岩土工程的不确定性因素多， 确定锚 索张拉时间为8 天以后进行 ( 9 )张拉锁定:锚索张拉锁定是锚索施工工序的最后一步，也是最关键的一步。 工程中锚 具和夹片采 用柳州欧维姆建筑机械有限公司生产的O V M 1 5 - 3 型，穿心千斤项、油表在张拉前进 行标定和检定 1 5 7 根锚索中有1 0 根锚索采用压力 计进行监测。 监测设备为钢弦式压力 计。 张拉上艺按深圳地区规范进行 在实际张拉过程中，锚索在锁定过程中的应力损失远大于最初的 估计值. 深圳地区建筑深 基坑技术规范的条文说明中， 根据国内 外经验认为，张拉 “ 锚索荷载” 值在锁定荷载和 1 . 0 - 1 . 1设 计拉力之间，也就是说，规范估计的锚索预应力最大损失值为 1 . 。 一 1 . 1倍设计拉力与锁 定拉力 之差。 但实际匕 水晶岛站实测出的 锁定应力损失值远大于经验估汁 值 ( 见 表2 ) 表 2张拉荷载损失表 试验编号 锁定前拉力 ( K N) 锁定后 拉力 ( K N ) 锁定损失值 ( KN) 12 8 0 2 0 8 7 2 2 3 0 0 21 09 0 3.3 0 0 21 5 8 5 43 4 0 2 2 0 1 2 0 53 9 0 2 3 0 1 7 0 叮以看出， 超张拉荷载越大，锁定损失 值也就越大，达不到效果 考虑在有限的时间内不可能 立即改进张拉丁艺和张拉工具，经设 计、监理、业主、施工四方协商，确定张拉仍按规范进行， 锁定荷载值大于2 0 0 k N即可 2 .锚索施工经验总结 ( I ) 钻孔机械选择:水品岛 站锚索施土实践证明， 选择M G J - 5 0 和Q Z - 1 0 0 K型钻机是合适 的，而螺旋钻只适于 降水后的粘土层- ( 2 ) 锚索编制:架线环是一个很重要的零部件，施工前应对此有所准备 ( 3 )锚索下放:由于 锚索自由段由塑料管包封，铡绞线上又涂有黄油所以在下放过程中 最好 ， 次下成，禁止在下放过程中回拔 在选择架线环的型式时，要采用与孔壁阻力小的架线环，尽量减少架线环在推进过程中环 前积上 锚索下放最好在成孔后立刻进行。 ( 4 一次预注桨:原则是注满为比， 所以 注浆必须要分儿次 进行 一次预注浆应在成孔后立刻进行 ( 5 )压力注浆:_ 二 次压力注浆与 一 次预注浆的问隔时间 一 定要掌握好，有条件的情况 下 最好能在上地做二到三根试验，以 确定与 现有的设备 材料和1 _ 艺水平相对应的间隔时间 ( 6 )传力台座:为使钢绞线张拉时受力 顺畅，安 装传力台座时要 细心调整， 使其与 钢绞线 中心线垂直。 c 张拉锁定:从本上程情况来看，利用传统设备、_ L 艺进行张拉， 按现行规范进行张拉 .!JJI月月月月诵谊侣、污? 地 卜 铁道文集 r 一 一- 一- 一 - 一 JJesweJ.Jl月JJJ.，飞esJ|J功， 荷 载 控 制 ， 最 后 得 到 的 张 拉 锁 定 荷 载 不 一 定 是 设 计 锁 定 荷 载 。 因 此 ， 有 条 件 的 情 涅 下 尽 量 做 几 组监 测 试 验， 以 做 到 心 中 有 数。 3 .土钉墙施工1 ( 1 ) 施工工 艺: 本工 程土钉墙按照下M 施L卜 艺 进行施1 = : 修坡定孔位成孔，钢筋 下放注浆一编网复喷 ( 初喷 L序根据实际情 况灵活处理)_ .1 为 保 证 喷 射 、 凝 : 厚 度 易 于 控 制 、 喷 射 。 平 整 美 观 及 满 足 设 it 坡 面 坡 度 ， 施 L中对修坡控制较严。机械清坡后，剩余 3 0 c m 厚度的土由人工修整;人工休 整时，每间隔 5 。先修出 一 标准样坡，然后冉将修坡工作扩展到整个施工段。修 坡时可在坡面卜 挂线，以保证坡面的平整 修坡工序必须 经监理验收后才能 进入 一F 上 序;土钉的定孔位、 成孔、钢筋下放、 注浆等上序上艺均较锚索简单，故 此 小再赘述 。 在编网 _ 作方面，施工中要求 ，钢筋 网水平方向错开搭接，编网时坡面一 律拉线以控制水平钢筋的间距和钢筋的平顺。编好的钢筋网用钢筋弯钩固定在 坡面上，这杆即可以即保证网片与坡而的间距。又可保证喷射混凝土时网片不晃 动 。 喷 射 混 凝七 前 要 在 坡 面 上 打 设 厚 度 标 志。 9m 土 初 喷工 _ 序 可 粮 据 具 体 情 况 而定当坡Il l 十爽时可在编网前进行:当预报大气有雨时就必须在修坡后立即进 行水平方向喷射i 6 e 凝土的施上缝与上钉腰筋距离必须大于 3 0 c m o ( 2 ) 残 积 土 中 上 钉 艺 和 物 理 试 验 :1 平 台 下 1 4 m , 1 5 n : 土 钉施上 前，先 在坑内 选定 位置进 行了2 组6 m长 土 钉工艺试 验 试 验目 的 是检 验土钉对中支架能台满足土 钉钢筋位于 孔中央、 注浆方法和压力是否能使 注浆