锚索施工方案比选与施工方法介绍

锚索施工方案比选与施工方法介绍 工程概况 1.1　总体工程简介 　　深圳地铁会展中--市民中心区间位于深圳市中心区，南接会展中心站，北接市民中心站。整个区间分为区间正线和西北联络线两段，区间正线设计起讫里程为SSK3+058.375-SSK3+683.615，全长625.24m，西北联络线为深圳地铁东西走向的一号线和南北走向的四号线的联络通道，设计起讫里程为LNSK0+50.788-LNSK0+446.304，全长395.516m。区间正线设计为单洞双线马蹄形结构，采用双侧壁导坑法和中洞法（位于深南大道下的25m段）施工，西北联络线设计为单洞单线马蹄形结构，采用弧形导坑法施工，区间正线与西北联络线分岔处(里程SSK3+248.144-SSK3+303.144)55m段采用明挖法施工。 1.2　明挖基坑工程介绍 　　区间正线与西北联络线分岔处55m段设计采用明挖法施工，以作为深圳地铁一期工程的铺轨基地之一。本明挖基坑设计平面结构形式为梯形，长边长21.011m，短边长13.534m，基坑开挖深度为23.54～24.42m，基坑围护结构采用人工挖孔桩咬合桩，桩径Φ4m，桩长31m，咬合50mm，桩数共计112根，并于桩顶设置高1.2m的混凝土冠梁。基坑支撑体系采用钢管支撑(Φ600mm×16mm)与预应力锚索相结合方式，即基坑南北两侧为钢管支撑，中间30m段采用锚索支撑，锚索采用3～5股7Φ5钢绞线，锚索孔径为Φ150mm，锚索锁定拉力取设计轴力的50％-80％。 　　明挖基坑范围内工程地质为上覆第四系全新统人工堆积层、冲击层、第四系残积层，下伏燕山期花岗岩。根据地质断面所揭露的资料表明，挖孔桩从上往下穿越地质层为：素填土、粘土、砂质粘性土、砾质粘性土、花岗岩(全风化、强风化)。基坑地下水位按赋存条件分为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水。第四系孔隙潜水主要赋存在第四系粘性土层、砂层、残积土层中。基岩裂隙水主要赋存花岗岩风化层节理裂隙内，由于节理裂隙分布不均匀，各处含水性和透水性差异较大，局部略具承压性。 2　锚索施工方案的比选 2.1　原设计锚索施工方案 　　根据原设计，明挖基坑共设置了7排锚索，每扫瞄索共计38根，东、西两侧各设19根，同排同侧相邻两根锚索之间的水平间距为1.5m，七排锚索呈梅花形布置，即第1、3、5、7排锚索平面位置相同，第2、4、6排锚索平面位置相同，上下相邻两排锚索的平面位置相互错开750mm。7排锚索的相关设计参数见下表： 表1 原设计锚索相关设计参数表 　　按此设计，在施工围护柚时需预埋中Φ150mm的钢管，作为锚索预埋孔道。但根据锚索的平面布置，每根锚索与围护桩的相对位置都不同，且在预埋钢管时需将钢管位置处的围护桩主筋截断，同一根围护桩需截断7处。按此设计方案，势必带来如下不利之处： 　　(1)因围护桩主筋截断7处，主筋连接就依靠主筋与钢管的焊接连接，降低了围护桩的受力性能；　 　　(2)在施工围护桩主筋时，需预埋锚索的孔道钢管，预埋钢管定位十分困难； 　　(3)围护桩主筋截断后，其连接依靠主筋与钢管的焊接连接，为确保预埋钢管与钢筋的牢固连接，则需在孔内焊接，而在孔内焊接严重违反施工安全操作规范，不可能实施。 2.2　变更后的锚索施工方案 　　鉴于锚索原设计施工方案的以上情况和本次锚索支撑对于基坑安全的重要性，本着确保锚索施工质量的目的，施工单位会同业主、设计、监理四方召开了几次现场会议，讨论变更锚索施工方案。经过充分考虑锚索支撑自身的受力特性、施工要求及实际施工时的困难后，决定将原锚索施工方案作如下调整： 　　(1)将各排锚索的平面位置调为一致，即每根锚索都位于围护桩的咬合部位中心处，这样，就将原设计的每排38根锚索变为每排42根，七排锚索共增加28根； 　　(2)原设计锚索的相关设计参数(即每排锚索的孔深、总长、自由段长度、锚固段长度、张拉段长度、倾角、钢绞线规格、铺轨期间最大设计轴力、埋深、竖向间距等）均维持不变； 　　(3)为避免锚索间距过小产生群锚效应，则每排锚索均采用梅花形布置，即将原设计的混凝土腰粱宽度扩大1倍，同排相邻两根锚索的斜向间距保持1.5m，如图1所示。 　　在经过以上变更后，既避免了在围护桩内预埋钢管，保证了围护桩的受力性能，同时，又使锚索的间距达到了不产生群锚效应的最低要求，施工时直接按测量放线位置钻孔即可。 3　预应力锚索支撑施工方法及工艺流程 　　根据明挖基坑的工程地质、水文地质情况及施工工期的要求，锚索施工采用目前国内最先进的德国进口HD(HD-70，HD-90)系列钻机，该钻机特点是施工时受地质变化影响较小，成孔速度快，一般土层成孔时间为2h(钻孔30m深)，不足之处是施工时需水量大，须做好排水工作。 　　锚索施工工艺流程详见图2。 图2　锚索施工工艺流程图 3.1　施工准备 　　锚索施工紧接基坑土方开挖进行，基坑土方开挖采取分层开挖，当每层土方开挖至锚索孔位下0.5m高程时，平整开挖面后进行锚索施工。根据HD钻帆的特点，钻机的工作面宽度不小于7m，施工时东西两侧各设置一台钻机同时施钻。施工用电采用交流电，功率80kW，用水使用自来水，用100mm水管分两个Φ50mir阀门通向基坑。因施工时用水量大，因此，正式钻进前，须于基坑内设