25第二十五章 土层扩孔锚索施工技术(马卉)

广州市轨道交通二、八号线土建工程技术总结 第二十五章 土层扩孔锚索施工技术

第二十五章 土层扩孔锚索施工技术 （马 卉） 第一节 环境介绍 一、 工程概况

某轨道交通工程位于广州市白云区旧机场跑道及绿化草坪上，全长3.773km，包括“三站四区间”共七个子单位工程。四周空旷，无建筑物。多为地下单层、局部双层框架结构，均采用明挖顺作法施工。围护结构有土钉墙支护、桩+锚索等支护形式。 二、工程地质及水文地质特征

本地段原始地貌属广花凹陷冲积盆地，第四系地层以冲洪积砂层、土层及残坡积堆积为主，基岩多为石炭系中石灰岩和炭质灰岩沉积地层，岩层面高低起伏，岩溶发育形成溶蚀探槽、土洞。岩土分层特征由上至下依次为：人工填土层〈1〉、中粗砂层〈3-2〉、冲洪积粘土〈4-1〉、淤泥质土层<4-2>、坡积土层<4-3>、可塑状残积土层〈5C-1B〉、硬塑状残积土层<5C-2>、石灰岩微风化带<9C-2>，软土地层分布广，对基坑施工影响较大；底板主要位于冲洪积粘土〈4-1〉、坡积土层<4-3>、可塑状残积土层〈5C-1B〉、硬塑状残积土层<5C-2>，局部底板位于石灰岩微风化带<9C-2>。本地段主要有赋存于第四系松

散层孔隙潜水（砂层水）、基岩裂隙水和灰岩溶洞裂隙水三种。第四系松散层孔隙水主要赋存于冲积～洪积砂层〈3-1〉、〈3-2〉内，砂土层有一定厚度和较连续性，富水性和透水性好；基岩裂隙水赋存于砂岩强、中风化带内，岩石已风化成土状，赋水条件差、赋水性较小，略具承压性；灰岩溶洞裂隙水主要赋存于炭质灰岩和石灰岩岩溶发育地段，富水性、透水性好，具强透水性，涌水量大，具承压水特征，水位埋深在5.2～8.16m。 第二节 重难点分析

溶洞、土洞及溶蚀深槽对锚索施工的影响分析：本地段地处石炭系中上统壶天群石灰岩地层，岩溶极为发育，为施工带来诸多困难。尽管设计为尽量少触碰岩溶，采用浅埋明挖的线路敷设方式将基坑上抬，且对坑内已发现岩溶进行充填处理，但在锚索施工过程中难免遇见岩溶，处理起来极为麻烦。因此如何避免锚索入岩是解 - 297 -

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决该问题的有效方法，但如果采用常规等直径锚索，为实现锚索不入岩而调整角度，将大大增加锚索长度，增加工程造价且很难保证施工质量。扩孔锚索能缩短锚索锚固长度，更大限度地发挥土层承载力，有效解决该问题。该工艺适合在土层中施工，理论长度仅为常规锚索的60%~70%。 第三节 问题解决方案 一、设计支护方案

根据该场地周边环境及地质特征，通过计算分析并结合区域基坑防护

工程经验，确定采用排桩+二道土层扩孔锚索、外加桩外搅拌桩止水帷幕，可以满足该基坑的稳定、抗变形和防渗的要求。具体设计如下： （一）桩位布置

围护结构采用φ800mm和φ1000mm钻孔桩，桩净距200mm，外侧采用φ500mm间距350mm搅拌桩作为止水帷幕，设计简图详见图25-1。 图25-1 预应力锚索桩锚支护设计简图 （二）扩孔锚索设计

在10m高程平台上和7m高程处各设一排扩孔锚索，间距3m，孔径Φ150，扩孔段Φ400，倾角向下300，孔深30米。详细设计参数见图25-2，附表25-1。 - 298 -

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锚索体采用150T级无粘结锚索，索体材料为ASTM416-87a型无粘结钢绞线。 砼横梁采用C30砼，锚头部分配Φ16钢筋网片4层，锚孔周围配Φ20螺旋筋以承担锚垫板传递的压应力。 图25-2 锚索设计大样图 表25-1 预应力锚索设计参数表 二、 扩孔锚索开挖试验与检验

开挖试验的要求主要适用于扩孔锚杆，目的是检验扩孔锚杆的施工能力，能达到设计要求尺寸，保证锚杆的承载力。开挖试验采用二级扩孔，角度垂直，数量为3根。成孔试验的参数为：扩孔处D=400mm，未扩孔

处d=150mm，长度L=500mm，如图25-2所示。 成孔检测，灌注水泥砂浆4天后开挖检测。扩孔段的杆体直径最小处不得小于400mm，扩孔段杆体长度每段不得小于500mm。开挖实验大样详见图25-3。 - 299 -

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图25-3 扩孔锚索开挖实验图 图25-4 预应力锚索开挖实验大样

在预应力锚索正式施工前，应进行锚索的抗拔拉破坏试验，以验证设计采用的锚索的设计参数和施工工艺的合理性以及锚索的安全系数，并在锚索施工前及时向设计单位提交试验报告，以验证和调整设计。锚索试验采取先加初始荷载，然后循环加卸载至破坏，循环加卸载等级荷载及位移观测时间见表25-2。

通过拉拔试验记录，绘制锚索荷载位移(Q-S)曲线、荷载-弹性位移(Q-Se)曲线、荷载塑性位移(Q-Sp)曲线，曲线图平顺圆滑，无突变现象，弹性、塑性良好。计算 - 300 -

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得锚索安全系数2.2，符合混凝土规范安全系数≥2.0的要求。 三、 扩孔锚索的施工工艺 （一）施工工艺流程

锚索采用锚杆钻机成孔，注浆采用泵送水泥浆微压（0.2-0.5MPa）注