吕厚道
广西建工集团第三建筑工程有限责任公司广西柳州545000
摘要：通过工程实例，介绍厚层回填土层地质情况下大倾角预应力锚索与自钻式锚杆结合深基坑支护施工技术，以供借鉴。
关键词：自钻式锚杆；大倾角预应力锚索；深基坑支护
随着城市化进程发展与城市用地矛盾的不断升级，人们对地下空间的利用越来越重视，在地下空间开发利用过程中出现了越来越多的超深基坑，但复杂的地下施工环境、不良土质等影响着超深基坑的支护。因而基坑支护类型的选择，关系到施工工期及工程造价。为保证超深基坑支护施工的施工质量，节约工程造价，广西建工集团第三建筑有限责任公司在南宁市广西中医学院第一附属医院仙葫分院门诊住院综合楼项目深基坑支护工程采用了大倾角预应力锚索与自钻式锚杆深基坑支护施工技术，保证了超深基坑在回填土或淤泥土层中的支护安全，解决了深基坑内阳角造成的多排预应力锚索与锚杆之间的交叉相互影响，保证了支护施工的顺利进行。
一、工程特点
1.本工程为地下三层，均为立体停车库，基坑支护深度较深，基坑开挖深度达到21-23.5米，周边地质情况复杂，西面临近有现有建筑，共有5栋高为5层的建筑，距离基坑顶边线距离为10.54m，基础为静压管桩。北侧现有2栋7层楼房，距基坑开挖顶边线约为8.50m，基础形式为桩基础。东侧有3栋建筑物，其中一栋4层建筑距基坑顶边线为4.09m，一栋3层建筑距基坑顶边线为4.18m，基础为人工挖孔桩基础。南侧无较近的建筑物，但埋有市政道路污水管。自基坑南北向中部起，南向北有6-13米的新近回填的厚层回填土。
2.场地复杂，存在有基坑内阳角，导致改部位两个方向施工的锚索锚杆会交叉影响，不利于锚杆造孔施工，容易引起卡钻、串孔、等现象。
3.厚层回填土因为钻孔施工，易导致塌孔，使支护桩后回填土产生沉降。
二、预应力锚索与自钻式锚杆相结合的施工工艺特点
1.根据厚层回填土的地质情况，超深基坑支护施工一般为地下连续墙或灌注桩+旋喷桩，灌注桩+旋喷桩的造价相比地下连续墙低；支护结构上一般为两种，内支撑或预应力锚索。
2.支撑体系若采用内支撑，则安全性较好，但在土方开挖过程中受支撑结构影响，大型机械运作困难，并且在支护结构要在地下室施工中逐层拆除，影响工程进度。
3.采用常规预应力锚索和锚杆支护结构，则在厚层回填土层中，由于回填土的特性，难以给锚索的锚固段和锚杆提供足够的摩阻力，难以达到基坑支护要求锚索（锚杆）的锁定荷载，因而增大锚索倾角，使锚索锚固段锚固在原状土层中，达到设计的锁定荷载。
4.锚杆采用自钻式锚杆，成孔、注浆、锚固等几项工作的统一，无须先成孔后放入锚杆，避免在锚索锚杆相交叉的情况下，钻孔机具成孔后退出时出现卡钻情况，造成机械设备的损失。
5．由于锚索倾角的加大，造成锚索与锚杆会有交叉现象。且基坑坑内有阳角的情况，更会造成多排锚杆锚索相交叉现象，由于在回填土层中造孔准直度差，即使通过三维演示，精确计算锚杆的垂直及水平角度，也难以避免交叉的相互影响，因而采用自钻式锚杆，可以减少卡钻现象的发生。
三、施工工艺原理
1.针对工程厚层回填土，回填土粘聚力系数低，在回填土层内施工锚索会出现锚索的锚固段不能提供足够的摩阻力，特别是在高含水量的回填土层，锚杆钻孔成孔过程中对土体有一定的扰动，形成类似淤泥层状态，即使锚索抗拔力初期能达到要求，后期的蠕变现象也会使锚索的预应力全部丧失。因此增大锚索倾角，使锚固段直接锚入原土层，使锚索的抗拔力达到设计要求。
2.由于建设条件限制，基坑周边环境复杂，基坑支护难免会存在有坑内阳角现象，会导致锚索锚杆相交叉的现象，且基坑深度达到20米以上，锚索锚杆设计约10排，大倾角预应力锚索施工后，更加剧了锚索锚杆相交相互影响的情况。为防止锚杆相交导致卡钻等现象，采用自钻式锚杆结合预应力锚索的施工形式。
3.自钻式锚杆采用无缝螺纹钢管，中空。能实现锚杆成孔、注浆、锚固等几项工作的统一，中空锚杆作为钻杆，可以通气或通水钻进，也作为注浆管，配有高强度的连结套筒，可以实现任意长度的锚杆连接。根据锚杆的特殊性能要求及锚固要求，可以配备各类专用钻头，适用于各种地层。适用于高含水地层、砂卵石地层、破碎岩层等不易成孔的支护工程。
4.自钻式锚杆区别普通预应力锚索的是锚索有二次注浆施工工艺，而自钻式锚杆只有一次注浆，采用间歇注浆，由于无劈裂注浆，因此自钻式锚杆的抗拉强度要比同截面的锚索所达到的锁定荷载要低。因此在周边有房屋建筑及重要管线的一级基坑中，为减小基坑变形，需结合预应力锚索进行施工。
5.由于回填土层特别是新近填土层，堆填时间短，未形成自重固结。松散状。固结性差，均匀性差。强风化粉砂岩层遇水崩解，易造成塌孔、钻进流砂涌出过多，造成塌孔等现象。自钻式锚杆采用分段钻进，分段注浆，可以对土体进行固结，改善土体结构，提高土体的抗剪能力，增加锚杆的抗拔力。
四、施工工艺流程
1.预应力锚索施工工艺
测量放样→清理桩间土方（在回填土层，桩间土方封闭需进行初喷混凝土进行土体封闭）→钻孔成孔、锚索制作安装→安放锚索以及波纹管→锚索注浆（一次、二次注浆）→铺装钢筋网→喷坡面细石混凝土→腰梁或锚墩施工→锚索张拉。
2.自钻式锚杆施工工艺
自钻式锚杆施工工艺如图1所示。
图1自钻式锚杆施工工艺
五、质量控制措施
1.锚索施工质量控制措施
1）锚位点放线时各方向允许误差为±1cm，锚索孔径允许误差为±2mm。
2）按设计孔口坐标安装钻机，用经纬仪按边坡方向放出基线，然后用方向架放出锚索方位角。紧固件紧牢后再核查一遍钻机孔位坐标、方位及倾角，确认无误后将所有紧固件再紧一遍，使其倾角误差不超过±0.5°，方位角误差不超过±1°。
3）若遇坍孔，应立即停钻，进行固壁注浆处理，注浆24h后重新扫孔钻进。或采用双套管跟进施工。洗孔要干净彻底，孔中不得留有岩粉和水。造孔时发现地下水量较大时，要增设预留导水孔。
4）安放锚索时要保证锚索孔壁有不少于1cm的注浆厚度，锚索安放要平直，张拉段要放在锚孔中央。安放锚索时，应防止扭压、弯曲，放好后应检查排气管是否通气。
5）内锚固段注浆所用水泥选用525号普通硅酸盐水泥，水泥砂浆使用时不得有沉淀。为保证浆液性能，可加入不同用途的外加剂。严格控制水量和水灰比，灰砂比允许误差为±0.03。
6）锚索的张拉要在锚固段砂浆及锚墩混凝土达到设计强度后进行。张拉前，张拉设备要标定，重复3次取平均值。各根钢纹线拉力不均匀系数为0.95～1.05，各根钢纹线的拉力差为±5%。夹具连接应符合国家标准。补张拉在张拉完成后6～10d进行，张拉力取设计预拉力的20%。
7）张拉段注浆必须待浆液溢出孔口且稳定1～2min后方可停止注浆，24h后还需进行补浆，以确保注浆饱满。
2.自钻式锚杆施工质量控制措施
1）各种管路要顺直。若采用带水泥浆液钻进，则需要保证注浆管线通畅。
2）根据岩层情况和当地气温确定锚索孔的钻进角度、方向及长度，以及浆液的配合比和钻头形式（十字钻头或一字钻头）。
3）钻孔时一定要将锚索外露10cm，便于安装拱形垫板和球形螺母。
4）注浆时灰砂比为1：0～1：1，水灰比为0.45：1～0.5：1。浆液扩散半径为0.6～0.7m，注浆压力可控制在10MPa。
5）安装止浆塞时，应将其安装在锚孔内离孔口25cm处，特殊情况（如注浆压力较大或围岩太破碎），也可用锚固剂封孔。
6）注浆压力控制在（1-1.5）Mpa左右，如果注浆压力超过2Mpa时，要采取旁路泄流卸压方法，将多余得浆液返回到浆液罐体内。如遇特殊地层可调整注浆压力，最终根据现场具体的注浆效果灵活控制注浆压力。
7）注浆时要采取隔孔注浆和间隔时间注浆的控制工艺，下次开泵的注浆压力要与上次停泵时的压力基本一致，控制在1.5Mpa左右，如超过此压力值时，应停泵查找原因，不可盲目操作。
8）由于自钻式锚杆中空杆体即是注浆管，无二次注浆，为保证注浆效果，需要采用间歇注浆的方式。特别是在回填土层，由于土体松散、采用锚杆分段钻进，分段注浆的方式，可以有效改善土体结构，增加土体摩阻力，提高锚杆的抗拉力。分段注浆可以减少在支护桩后土体上增加垂直注浆改良土体的施工。
六、特殊情况处理措施
1.渗水的处理
自钻式锚杆钻孔过程中或钻孔结束后吹孔时，从孔中吹出的都是一些小石粒或团粒，而不是粉尘，说明孔内有渗水。这时若孔深已够，则注入清水，以高压风吹净，直至吹出清水；若孔深不够，必须立即停钻，拔出钻具，洗孔后再继续钻进，如此循环，直至结束。
2.自钻式锚杆塌孔、卡钻的处理
当钻孔穿越强风化岩层或岩体破碎带时往往发生塌孔。塌孔的主要标志是从孔中吹出黄色岩粉，并夹杂一些原状的（非钻头碎的、非新鲜的、无光泽的）石块，此时不管钻进深度如何，都要立即停止钻进，拔出钻具，进行固壁注浆（注浆压力为0.4MPa，浆液为水泥砂浆和水玻璃的混合液），24h后重新钻孔。雨季，常常顺岩体破碎带向孔内渗流泥浆，固壁注浆前必须用水和风把泥浆洗出（塌入钻孔的石块不必清除）。
3.桩后回填土层沉陷的预防控制
通过自钻式锚杆的分段钻进，分段注浆的方式，可以改善支护桩后土体结构，可增加灌浆体摩擦力及握持力，加速回填土的固结，减少桩后地面的沉陷量。
自钻式锚杆通过带浆钻进或采用分段钻进分段注浆的方式，可以后效解决锚杆钻孔会有取土成孔的现象，特别是回填土层，即便是双套管跟进施工，也在一定程度有水跟进，造成一定的扰动，引起地面下陷，而自钻式锚杆钻进，则是挤土效应，不存在掏土现象，对桩后土体影响最小。且同等锁定荷载下，中空的自钻式锚杆比实心的锚杆有更大的剪阻力。
结语
大倾角预应力锚索与自钻式锚杆结合的施工技术在厚层回填土层深基坑支护施工中的应用，从经济上对比采用内支撑结构体系，要节约约30%的支护工程投资，并加快了施工进度，避免在地下室施工阶段拆除内支撑对地下室主体结构的影响。自钻式锚杆施工受环境影响小，能保持连续均衡施工，其机械化程度高，噪音低、粉尘少，无需先成孔后放入锚杆锚索，更适宜在锚杆锚索有相交叉的地方施工，避免出现卡钻等现象。建设用地资源紧张，特别是在中心城区中，受周边建筑环境和地质条件限制，基坑深度较深，且可能存在有基坑内阳角现象，造成锚杆锚索相互交叉影响。减轻了施工人员的劳动强度，有利于施工人员的健康和安全，具有良好的环保、节能和社会效益。