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摘要：本文工程实例为背景，对车站基坑开挖锚索施工技术进行研究，提出了智能化自动反馈分析的锚索快速施工成套技术。介绍了施工方法和步骤、施工要点以及施工过程中的质量控制。
关键词：智能化；自动；锚索；工艺
前言：地铁车站多采用明挖法进行施工，“吊脚桩”作为一种组合的基坑围护形式，应用越来越广泛，尤其是上软下硬地层的基坑开挖中体现了它的优越性。该工艺的关键因素是锚索的施工，加快锚索的施工，加强注浆成孔及张拉效果。结合工程实例，提出了基于智能化自动反馈分析的锚索快速施工成套施工技术，研究结果对基坑围护结构施工工艺具有指导意义。
1.工程概述
嘉陵江路站采用明挖法施工。车站主体围护基坑长约284m，开挖深度为19.8m—26.5m。基底处于中、微风化层，场区范围内第四系厚度1.6～4.9m，主要为人工填土层、淤泥层、粗砂层、含有机质粉质黏土层。基岩主要为中生代燕山晚期花岗岩，局部发育碎裂岩及节理密集带。主要表现于局部岩体破碎，强度较低，节理、裂隙密集发育，具有不均匀性的特点，隧道围岩及基坑侧壁稳定性差，地下水丰富，基坑开挖过程中可能出现围岩及基坑侧壁失稳垮塌的情况。结合深基坑设计施工经验，确定车站主体围护结构为上部基坑采用钻孔桩+预应力锚索，下部基坑采用钢管桩+岩石锚杆。
2.施工工艺分析
基坑围护结构是制约工期的一个关键因素。预应力锚索施工工序多、隐蔽性大，施工质量较难控制。现有锚索支护技术存在诸多弊端：一是施工工期长，锚索从成孔、注浆、张拉所需的周期较长。二是如果锚索一次张拉不合格，重新补锚、张拉也会加大施工周期。三是预应力损失较大，尤其在安装、张拉、锁定等施工环节，大量的现场监测和试验表明，因锚索预应力损失，严重影响了围护结构的稳定性和效果，造成基坑坍塌风险。
基于现有锚索支护施工技术存在的诸多工序质量较难控制，为了确保工程快速、优质、全面的完成，从工艺上和经济上保证锚索施工，特选取了新工艺、新材料相结合的快速施工成套技术。钻孔采用跟管钻机成孔，克服了穿越杂填土及淤泥层地段因地质不良造成的锚索孔坍塌或无法成孔。通过新型锚头和注浆新材料、新工艺的应用，解决了常规施工方法存在的难题。
3.技术特点
锚索快速施工成套技术创新点包括以下三个方面：一是“新型高强快速锚固剂”具有凝结时间可控、早期强度高、微膨胀、抗冻、抗渗、低碱度和耐腐蚀等基本特性，还可以通过 A型、B型两种材料的混合使用，做到不同地层条件对应不同配比参数，克服了目前锚索注浆施工忽略地层条件的“盲式注浆”。室内试验及现场测试结果显示：浆液 24h 内抗压强度可达 30MPa 以上，浆液流动度及竖向膨胀率均满足要求。二是新型锚索选用内锚头方式，通过内锚头四周环向注浆体及上部锚固段柱状注浆体共同传递锚索拉力，减小了锚头上部压应力的幅值，大大改善了锚固系统受力状态，。强度高、抗裂性好、防腐效果好，有效提高了单个锚头的锚固力，提高承载体耐久性。三是“智能化自动反馈注浆施工工艺”系统能够基于地质大数据实现数据交换，针对不同的地质条件实现自动匹配注浆参数、精确控制注浆过程、实现注浆数据可查、注浆质量可控的功能。做到严格控制操作流程，保证数据的真实性、完整性及可靠性，提高注浆工程的质量、效率和可靠性。
4.施工方法及步骤
4.1钻孔
（1）基坑开挖时，预留作业平台，宽度不小于5m。对超挖回填部分，要进行地基承载力检测，承载力满足10mpa。
（2）钻孔前，按图纸在基坑侧面精确放点位，利用红油漆标识，验收合格后。
（3）钻机对准点位，先钻10cm，然后精确调整机位，保持平稳，钻杆倾角与孔位对正，保持同一轴线。
（4）锚索钻孔采用直径为150mm的专用钻机钻成孔，钻孔深度以超设计值20cm为宜。穿越淤泥层跟管直接大于孔径，跟进深度以穿越不良土层为原则。
（5）在钻进过程中，机械手应密切注意岩层地质变化，调整钻进速度及各项参数，复核钻杆角度。尤其是在不同地质条件变化处，要防止埋钻、卡钻等故障发生。
（6）钻进过程中，要随钻随吹出碎块，一次终孔后，再次进行二次复钻，保证孔径。并对孔底沉渣进行吹洗，清理干净。
4.2锚索制作与安放
（1）内锚头的加工制作要严格按照图纸进行，锚索的制作长度要符合要求，综合考虑成孔深度、张拉机具及辅助工具等因素。
（2）钢绞线下料应顺直，无弯曲变形及硬性伤痕，并进行除油除锈。内锚头及锁定段长度符合要求，索体自由段各线之间定位准确，相互无缠绕现象。自由段内部涂润滑油外部整体包裹，铅丝绑扎牢固，无缝隙，避免浆液浸入。
（3）锚索主要有3Φs15.2和5Φs15.2两种，设计有效长度为11-17米，全部在场内加工制作，分类编号存放，做到下垫上盖，做好防潮，避免雨淋。
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（4）为保证索体安放定位准确，在索体加设定位架或隔离架（间距为1.5m为宜），保证锚索处于钻孔中心，满足20mm保护层的厚度，安好后使索体始终处于钻孔中心。
（5）为了防止后续注浆管与索体发生缠绕，注浆管扭曲、压弯变形现象，注浆管与索体捆绑一体，同时安装入孔内，内锚头距离孔底20-40cm为宜。
4.3注浆
（1）依据地质情况，合理调配A型、B型材料，满足该岩层的适应性。
（2）锚固段采用特种固化剂调制浆液，特种固化剂的水固比为0.5~0.55。一次注浆压力为1.1—1.3倍设计值。
根据注浆效果看是否采用二次注浆。注浆压力不大于设计压力的1.5倍，也不大于2.0MPa。注浆浆液配合比：第一次
（2）特种固化剂应提前实验室内做配比，经试验数据确定现场搅拌参数。注浆过程中应搅拌均匀，复检合格后，进行注浆作业。
注浆管路应经常保持畅通。
（3）通过智能化自动反馈系统显示，密切关注仪器仪表参数变化，及时进行修正。
（4）因注浆管在孔底部，在注浆过程中，结合设计注浆量辅以系统反馈参数，确定实际的注浆量。此时，自动反馈系统会根据围岩状况，对周边岩体进行辐射注浆，当锚固段充满浆液，指环自动膨胀，避免浆液浸入自由段。
（5）当一次性注浆结束，应保持压力5-10分钟，通过仪器仪表观测，无变化则停止注浆。如需补浆时，注浆量不小于其充盈系数的1.1—1.3倍。
（6）注浆过程中，若发现注浆量增大或爆管现象，应及时将锚索及注浆管拔出，分析确定原因后，再复钻孔位，重新安放索体，注浆。
（7）配置浆液及注浆必须在封闭内的棚架内进行，注意环保及文明施工。
4.4张拉与封锚
（1）索体张拉采用应力控制方法，辅以伸长值进行校核。
（2）索体采用穿心式千斤顶进行张拉。张拉前先进行预调，使钢绞线达到顺直、受力均匀，消除非弹性变形。
（3）锚索张拉分六次进行加载压力，记录表盘读数，与伸长值进行校对，若发现有偏差，则及时调整。
（4）锚固体强度设计值为310KN，锚固体强度达到90%的设计强度时，方可进行张拉，施加预应力，符合要求后锁定。
（3）张拉完毕，及时切割索体，进行封锚作业。
5.基坑监测分析
按监测规划在基坑中分别布设了测斜仪、孔隙水压力计、土压力盒、锚索应力计四种传感器，自动化监测结果表明，基坑周边建筑物无扰动，基坑围护结构变形小、锚索受力符合设计要求。
6.施工效果分析
智能化自动反馈分析的锚索快速施工成套技术在本工程中应用，施工效果的作用突出表现在：
（1）加快施工进度、缩短工期，保障施工安全。
在本工程施工中，采用该套技术有效解决了施工工期紧张的问题，注浆完成 24 小时内满足张拉要求，减少了传统工艺的 2/3；同时，大大降低预应力损失值，在基坑施工期间支护体系受力状态良好，支护性能得到充分发挥，围护桩体水平位移变化量显著减小，可以保证基坑围岩的长期稳定，保障施工单位安全生产。
（2）智能化施工，提高工程施工质量
能够在注浆施工过程中自动调节注浆速度，稳定性较好，施工效率高；能够保证锚索钻孔内浆液的饱满以及锚固体密实度的提高，保证支护质量，有效地避免了不合格锚索；同时，智能化施工使各工序衔接更加紧凑、合理，改善了工人作业条件，减小了劳动力的投入。
7.结束语
通过本工程实践，基坑支护采用智能化自动反馈分析的锚索快速施工成套技术，大大提高了围护结构稳定性，降低了基坑开挖风险，减少了工程事故的发生，保障了施工人员与设备的安全，有效解决了传统工艺因施工周期长造成的经济损失，节省了工期成本支出，有效控制了复杂地层的变形，为基坑围护结构设计提供了大量验证数据，为后续项目建设提供现实的指导意义。
参考文献
[1]刘新荣，刘永权，康景文，杨忠平.基坑锚索预应力损失规律及分步张拉控制措施研究[J].岩土工程学报，2015，37（10）
[2]仇文革，雷劲.上软下硬地层地铁隧道与近接桥梁桩基的相互影响分区研究[J].隧道建设，2017，37（08）
论文作者:赵云龙,郭庆龙,郑世杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年6期
论文发表时间:2019/7/8
标签：基坑论文; 注浆论文; 浆液论文; 锚固论文; 钻孔论文; 预应力论文; 反馈论文; 《建筑学研究前沿》2019年6期论文;