富水粗砂層錨索施工涌水涌沙處理技術(shù).doc

富水粗砂層中錨索施工涌水涌砂處理技術(shù)中鐵十五局集團城交公司 韋尚坤【內(nèi)容摘要】 深圳地鐵二號線東延線工程土建2224標(biāo)段崗廈北站華強北站區(qū)間設(shè)一盾構(gòu)井（兼做軌排井），采用五道錨索支撐，錨索施工中出現(xiàn)涌水涌砂情況下，安全、順利地完成了施工任務(wù)。本文結(jié)合工程實例，詳細介紹了富水粗砂中錨索施工中涌水涌砂處理技術(shù)，為同類工程施工具有參考意義?！娟P(guān)鍵詞】 粗砂層 錨索施工 涌水涌砂 處理技術(shù)1 工程概況深圳地鐵二號線東延線工程土建2224標(biāo)段崗廈北站華強北站區(qū)間設(shè)一盾構(gòu)井（兼做軌排井），里程為YCK28049YCK28129 ，基坑長度為80m，深19米，工程位于深圳市中心公園內(nèi)，圍護結(jié)構(gòu)采用800mm厚地下連續(xù)墻。盾構(gòu)井段第一、二、三道采用環(huán)框梁支撐，第四、五道采用鋼支撐，軌排井段采用五道錨索支撐。預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計選用1*7標(biāo)準(zhǔn)型鋼絞線，公稱直徑15.2mm，其標(biāo)準(zhǔn)強度為1860Mpa。錨索間水平間距2m，垂直間距44.5m。第一道錨索錨固段長度19m，自由段長度12m，第二道錨索錨固段長度20m，自由段長度11m，第三道錨索錨固段長度21.5m，自由段長度10m，第四道錨索錨固段長度22m，自由段長度8m，第五道錨索錨固段長度17.5m，自由段長度5m。2 工程地質(zhì)條件軌排井地質(zhì)情況從地面至基坑底分別為雜填土，粗砂層，全風(fēng)化花崗巖和半土狀強風(fēng)化花崗巖地層，地下水埋深2.6m，以孔隙水為主，局部具有承壓性，地質(zhì)斷面如圖1所示： 圖1 軌排井地質(zhì)斷面圖軌排井地層分布特征見下表：軌排井主要地質(zhì)分層特征表（地面至基底）序號分層代號巖土層名稱平均層厚（m）地質(zhì)特點1雜填土5主要成分為生活垃圾、粉質(zhì)粘土，碎石等，灰黃色，稍濕，疏松。2粗砂層9.2灰黃、黃褐色，松散中密，飽和。3全風(fēng)化花崗巖4.9黃褐色，裂隙極發(fā)育，原結(jié)構(gòu)基本破壞，遇水易軟化、崩解。4半土狀強風(fēng)化花崗巖5.6黃褐色，局部夾灰白、灰綠色，巖石風(fēng)化強烈，原巖結(jié)構(gòu)可辨析，遇水軟化、崩解。3 錨索施工錨索施工設(shè)備采用履帶式全液壓錨索機，這種錨索機移動方便，操作靈活，能夠轉(zhuǎn)動各種角度，根據(jù)不同作業(yè)性質(zhì)的環(huán)境，可采用不同功率，并能控制套管上扣和卸扣，施工速度快，效率高。錨索施工工藝流程為：施工放線連續(xù)墻開孔施鉆錨索孔制作束體并將其放入錨索孔固定束體進行注漿澆筑腰梁安裝鋼錨墊板張拉及鎖定使束體產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力與腰梁、連續(xù)墻連接成整體。施工中遵循“分段分層、由上而下、先錨固、后開挖”的原則進行錨索施工及基坑開挖，開挖土方至下道錨索位置后,進行錨索施工，待腰梁混凝土強度達到要求，錨索張拉完成后進行下層土方開挖。3.1錨索施工重難點由于本基坑地質(zhì)條件的特殊性，錨索內(nèi)力值較大，設(shè)計錨索孔徑為180mm?？讖酱螅瑸榉乐顾?，采用全套管跟進技術(shù)，不許采用泥漿護壁，這在廣東地區(qū)錨索施工中是非常少見的，并且是在粗砂層中，施工難度大，技術(shù)要求高，施工所用180mm鋼套管市場根本買不到，需要專門加工制作。錨索施工中第三、四道錨索要穿越富水粗砂層，如何解決錨索施工中涌水涌砂將是施工中的難點之一。如何確保粗砂層中錨索施工質(zhì)量，是施工中又一大難點，也是確?；邮欠癜踩闹匾蛩亍?.2涌水涌砂原因根據(jù)地質(zhì)勘查資料，軌排井處存在厚度9.2m的粗砂層，且地下水壓力大，富存在各地層中，錨索施工中將連續(xù)墻打穿后，在壓力水流的作用下水和砂順著錨索孔流出，發(fā)生涌水涌砂現(xiàn)象，多次造成地面塌陷，危害基坑安全。3.3涌水涌砂處理措施錨索孔傾角值為20,孔徑180mm，錨索施工前首先要將基坑圍護結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻錨索孔處連續(xù)墻打穿，當(dāng)施工第三道、第四道錨索時，在打穿連續(xù)墻錨索孔時就出現(xiàn)了嚴重的涌水涌砂現(xiàn)象，沒多時就涌出幾立方水和砂,錨索成孔困難，有的錨索孔連打穿連續(xù)墻都很困難，給錨索施工帶來了極大困難，連續(xù)墻錨索孔施工如下圖2所示。要確保施工錨索過程中不出現(xiàn)涌水涌沙，就要降低基坑外水位到錨索孔口以下,這需要設(shè)大量的降水井,不僅要增加相當(dāng)大的投入，而且大量的降水會引起地面及周邊建筑物沉降。另外，地下水在基坑北側(cè)福田河的補給下，降水不一定起到效果。如果從地面對砂層加固，也不一定能達到效果，而且施工時間長。在施工工期、周邊環(huán)境、地4鋼套管施工方法由于將連續(xù)墻打通以后就會出現(xiàn)涌水涌砂，施工中工序銜接及材料的準(zhǔn)備一定要到位，這樣才能將涌水涌砂量減小到最少，鋼套管施工步驟如下：鋼套管準(zhǔn)備到現(xiàn)場錨索孔設(shè)計為180mm，連續(xù)墻的鉆孔為200mm，鋼套管采用190mm的無縫鋼管，根據(jù)基坑外水壓力計算，鋼套管長3m即可平衡基坑外的水壓力，所以，選用的鋼套管長3m。連續(xù)墻取孔材料、人員準(zhǔn)備到位后，首先要將連續(xù)墻上的錨索孔采用鉆孔機將連續(xù)墻打穿，鉆 鋼套管打入當(dāng)連續(xù)墻取孔后，立即將鋼套管一端插入錨索孔內(nèi)，另一端用挖掘機頂住后打入，外露部分與墻面平齊，如圖3所示。圖2 連續(xù)墻錨索孔施工圖質(zhì)情況等制約下，通過多次實踐,最后采用打入鋼套管的方法進行施工,解決了施工難題,涌水涌砂得到了有效控制，錨索施工也得以順利進行?？卓讖?00mm，角度20。設(shè)備人員準(zhǔn)備到位打入鋼套管采用現(xiàn)場挖掘機頂進，需配備人員45名。圖3 錨索孔內(nèi)鋼套管施工圖5錨索施工中注漿措施錨索安設(shè)完畢驗收合格后進行注漿，注漿采用從孔底到孔中返漿式注漿。針對粗砂地層中注漿容易出現(xiàn)漿液充滿砂石空隙后漿液外流的情況，施工中采用在漿液中摻減水劑或速凝劑及間歇式反復(fù)注漿的辦法，控制漿液向周邊流動，直至注漿壓力達到設(shè)計壓力為止。試驗結(jié)果匯總表序號錨索編號最大試驗荷載（KN）最大位移（mm）卸載至0.1T時殘余位移（mm）總彈性位移（mm）設(shè)計抗拔承載力（KN）設(shè)計抗拔承載力時位移（mm）備注1MSY-1088371.9911.4260.5773656.76合格2MSY-12113463.0018.0045.0094548.00合格3MSZ-10133292.0012.0080.00111074.00合格6地面處理措施在連續(xù)墻開孔和錨索施工時，由于有部分砂和水流出來，造成連續(xù)墻背后地層沉降和土體松動，對基坑安全存在一定隱患，錨索施工完成后，有針對性的采取地面袖閥管注漿進行加固處理。袖閥管間距1m1m，梅花型布置，加固范圍根據(jù)流砂量實際情況確定，漿液采用水泥+水玻璃雙液漿。袖閥管施工時要錯開錨索的位置，避免損傷錨索。7錨索孔漏水處理措施錨索施工完成后，由于基坑外水壓較大，外側(cè)水從錨索孔沿錨索流入基坑內(nèi)，容易使基坑內(nèi)土體浸水軟化，給基坑開挖帶來一定的困難。為保證基坑內(nèi)土體干燥，基底承載力達到要求，必須對漏水錨索孔進行封堵。封堵分兩步進行，首先采用向漏水錨索孔內(nèi)注聚氨酯溶液，將水封閉后再進行錨索張拉，張拉后再次出現(xiàn)漏水錨索孔，采用從錨索孔旁邊鉆斜孔，埋入注漿管后注入聚氨酯溶液，直到將水封閉。8錨索試驗由于錨索的設(shè)計內(nèi)力值較大，特別是第三、四道錨索位于粗砂層中，為保證基坑安全，按照相關(guān)要求需進行錨索抗拔試驗，錨索抗拔試驗按一級基坑要求進行，試驗數(shù)量不得少于3根。試驗方法：加載系統(tǒng)由精密油壓表和抗拔千斤頂組成，鋼尺測讀錨索錨頭位移。錨索最大試驗荷載為1.2T，T為設(shè)計抗拔承載力。試驗標(biāo)準(zhǔn)：試驗參照廣東省以及深圳市的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進行。試驗結(jié)果：試驗結(jié)果見下表。通過試驗，錨索最大試驗荷載值均符合設(shè)計抗拔承載力檢測值的要求，錨索施工取得了成功，錨索抗拔試驗曲線圖如下圖4 所示： 圖4 錨索抗拔試驗曲線圖9工程效果預(yù)應(yīng)力錨索在深圳地鐵2號線東延線工程土建2224標(biāo)粗砂層中施工成功,并取得了良好的效果，不僅為深基坑穩(wěn)定提供了安全保障，也為整個工程提供了工期保證，更重要的是填補了大孔徑錨索施工的空白，施工效果見圖5。圖5 錨索施工效果圖10 結(jié)論在富水粗砂層中施工大孔徑預(yù)應(yīng)力錨索面臨的主要難點是：在地下水流的帶動下，錨索孔在鉆進的過程中出現(xiàn)涌水涌砂，無法成孔。經(jīng)過多方實踐，最后確定了預(yù)先打入鋼套管