唐伟（中铁二十一局集团轨道交通工程有限公司  山东济南  250000）
摘 要：西安地铁三号线国际港务区车辆段出入段线采用明挖顺筑法施工，场地为渭河阶地，地质构造主要为中砂、粉细砂层，开挖深度为10~12米左右，局部明挖结构跨度过大无法采用钢支撑对撑支护，综合水文地质、基坑深度和边界条件，选取自进式锚杆与围护桩、工字钢腰梁相结合进行支护。采用自进式锚杆施工工艺具有钻、注、锚一体化的功能，解决锚杆成孔过程中的塌孔问题，能够保证复杂地质条件下的注浆效果，在抗弯、抗剪强度和表面粘结等方面明显优于截面相同的常规砂浆锚杆，可以任意切割、连接、施加预应力和荷载。在本项目中取得了良好的工程效果。
关键词：深基坑；自进式锚杆；砂层；基坑监测
一、工程概况
1.设计概况
西安地铁三号线车辆段出入线场地位于深渡村和滋合周村，三号线延长线居中布置，出入段线位于延长线两侧布置，基坑开挖深度为10~12米，在区间出线左侧里程CDK0+071.803~CDK0+100.403，长28.6m；出入段线正线左侧里程ZDK50+772.917~ZDK50+801.517，长28.6m，分别存在区间风井和区间跟随所等结构，造成基坑跨度过大，最大处达50米，此范围基坑采用一级放坡+围护桩支护，由于基坑跨度过大无法采用钢支撑对撑支护，而采用围护桩+自进式锚索+钢腰梁进行支护。其中出入段线CDK0+071.803~CDK0+100.403段自进式锚杆采用纵向设4排，其中第一、二排采用TRZ32锚杆，长度L=16m，水平间距2.2m，纵向间距2.0m；第三、四排采用TRZ27锚杆，长度L=14m，，水平间距2.2m，纵向间距2.0m，正线里程ZDK50+772.917~ZDK50+801.517段自进式锚杆采用纵向设3排，其中第一排采用TRZ27锚杆，长度L=15m，水平间距2.2m，纵向间距2.0m；第二排采用TRZ25锚杆，长度L=12m，水平间距2.2m，纵向间距2.0m；第三排采TRZ25锚杆，长度L=12m，水平间距2.2m，纵向间距2.0m。详见后平面及剖面图。
2.水文及地质条件
出入线场地位于西安市国际港务区深渡村和滋合周村，以农田为主，场地地貌单元属渭河I级阶地，地下水位埋深介于10.02～10.15m，地下水高程介于358.59～359.44m之间，主要赋存于砂层中，属孔隙性潜水。
本标段出入段线钻探深度内地层自上至下为：人工填土、黄土状土、细砂、中砂、粗砂，上更新统冲积粉质黏土，细砂、中砂、粗砂层，区间结构主要位于细砂和中砂层中。

  
图1-1  出入段CDK0+071.803~CDK0+100.403自进式锚杆施工平面图

图1-2   出入段CDK0+071.803~CDK0+100.403自进式锚杆施工剖面图

图1-3   正线ZDK50+772.917~ +801.517自进式锚杆施工平面图
   
图1-4   正线ZDK50+772.917~ +801.517自进式锚杆施工剖面图

锚杆锁定采用腰梁及螺母锁定专用锁具，钢筋锚固或弯折焊接长度应满足设计要求。锚杆穿越腰梁位置预留锚杆孔，采用Φ50mmPVC管。根据现场实际情况，锚具规格可适当调整。锚具规格参见《岩土锚杆（索）技术规程（CECS 22:2005）中螺JM12系列。腰梁与喷射混凝土面层之间空隙采用高强水泥砂浆填平。详见图1-5锚杆大样图和图1-6锚杆腰梁标准断面图。

图1-5   自进式锚杆大样图               图1-6   锚杆腰梁标准断面图
二、施工方案
1.总体施工部署
自进式锚杆支护段落完成围护桩及冠梁施工后，进行该范围的基坑开挖，每次开挖深度为每层锚杆位置以下1.2~1.5左右，完成开挖后即挂设网片施工桩间喷射砼，设计喷射砼厚度为10cm，待混凝土强度达到设计要求后，测放锚杆的点位并做好标识，平整设备作业场地，由于本基坑冠梁以下部位地质基本为粉、细砂层，可采用黏土将设备作业面铺垫30~50cm厚，碾压平整后钻孔设备再就位，依次钻孔、安放锚杆、注浆、安放腰梁、张拉，达到强度后进入下一排施工。
2.施工工艺流程
    本项目自进式锚杆施工工艺流程详见后附图所示：

图2-1   自进式锚杆工艺流程图
3.施工机械设备
结合本项目的工程地质情况及场地条件，在施工自进式锚杆时选用DZ-120型履带钻机钻进、HB50/15-F型注浆泵进行注浆，自进式锚杆施工主要采用以下机械设备：
表2-1  投入机械设备表
序号 名称 规格、型号 数量 单位 备注
1 柴油履带钻 DZ-120型 1 台 
2 注浆泵 HB50/15-F型 1 台 配套注浆接头
3 张拉机具 YDC650 1 台 
4 灰浆搅拌机 400L 1 台 

图2-2   自进式锚杆现场施工照
4.材料使用情况
表2-2   出入线段材料用量
序号 材料名称 规格 数量 单位
1 自进式锚杆 TRZ32 L=16m 28 根
2 自进式锚杆 TRZ27 L=14m 28/14 根
3 自进式锚杆 TRZ25  L=12m 14 根
4 锚杆连接套 与锚杆配套 364 个
5 钻头 与锚杆配套 56 个
6 止浆塞 与锚杆配套 56 个
7 I25b工字钢 普通热轧 440 米
8 10mm厚钢板  110 平方米
9 15mm厚钢板  100 平方米
10 12mm内肋板 5cm×40cm 586 块
5.施工方法
(1)锚杆施工
按照设计图纸测量放出锚杆位置，为保证锚杆施工质量和后期效果，将孔位尽量放在围护桩的中间位置，同时指导钻机就位。
根据自进式锚杆直径和长度，采用DZ-120型履带钻机钻进，同时按照每根锚杆中心线、高程及锚杆角度，安装钻机。
安装锚杆及钻头：钻机定位完成后，将专用钻头和锚杆连接好，确保端头和尾部夹持固定牢固且在一条直线上，施工过程中按照设计总长度合理的选择每节锚杆长度，一般以不短于3米为宜，锚杆头尾夹持间距不大于2米，这样既避免接头过多影响连接质量，夹持间距过长钻进过程中摆动幅度过大，影响成孔质量和后期注浆。
钻杆钻进：为了确保锚杆的方向、坡度和精度，在进行钻进前，测量人员对锚杆位置进行放样，放样完成后，调整好钻机角度开始钻进，保证钻机作业面平整坚实，钻进过程中检查钻进的角度和方向，发现偏差及时纠正。保证钻头、锚杆、连接套、止浆塞一次性进入土体中构成锚杆体。
撤掉钻机：锚杆钻进到位后，锁紧卡纤器，反转钻机，将锚杆从钻机连接套卸下，开始移开钻机，继续钻进安装下根锚杆。
连接注浆设备开始注浆：在锚杆尾部旋转上注浆接头，连接注浆管路及注浆泵，配置浆液（纯水泥浆，水灰比1:1，在有水的情况下采用水泥水玻璃双液浆，水玻璃浓度35Be，C:S：1:1～1:06；扩散半径为0.3～0.5m，采用425号普通硅酸盐水泥）开始注浆，在砂地质中注浆一般分为二次进行，初始压力一般为0.2Mpa～1 Mpa，完成初始注浆后2h左右即进行二次注浆，二次注浆压力为1 Mpa~2.5 Mpa将水泥浆体直径扩大，达到设计浆体握裹半径。
表2-3   自进式锚杆主要参数表
序号 技术参数 施工标准及技术要求
1 锚杆设计长度 L=16m、L=15m、L=14m、L=12m
2 材料标准 自进式锚杆，全长左螺旋纹
3 布设范围 出入线CDK0+071.803~CDK0+100.403
正线ZDK50+772.917~ZDK50+801.517
4 锚杆水平夹角 15°
5 水平布设间距 2.2m
6 纵向布设间距 2.0m
7 施工误差 锚孔定位偏差≤20mm，倾斜度不大于3%
8 管节连接方式 锚杆连接套连接
9 注浆压力 1~2.5Mpa
10 浆液类型 纯水泥浆，水灰比0.45:0.5
(2)腰梁安装
安装腰梁前将锚杆位置上、下约50cm宽的位置进行喷砼或抹砂浆，保证腰梁的基面位于同一平面上，由于腰梁采用工字钢加工而成，每段腰梁长度约为9米，在地面上安放3个托架将吊装到位的腰梁先行放在托架上，调整腰梁高度将锚杆穿过腰梁上预留孔洞。
待每节腰梁锚杆均初步穿孔固定后，按照调节垫片，保证锚杆与腰梁面垂直，由每节腰梁的中间向两边对称进行施加预应力，达到设计要求后进行紧固。
(3)施工要点及注意事项
自进式锚杆钻进时严格控制锚杆的点位、钻深，保证水平、纵向间距按设计值钻进，锚杆水平方向间距误差不应大于50mm；垂直方向间距误差不应大于100mm。
钻孔前，根据设计要求和土层条件，定出孔位，做出标记；钻机工作平台搭设要牢固，锚杆钻进过程中加大角度测量频度，如超出允许范围及时纠正，保证锚杆施工精度。
锚杆孔深不应小于设计长度，也不宜大于设计长度的1%。
锚杆支护施工必须进行锚杆的现场抗拔试验，试验平均值应大于设计取用值的1.25倍，否则应进行反馈修改设计。
锚杆钻进过程中，随时注意观察周边情况，如有出水现象，及时注浆，边注浆边钻进。
锚杆间采用专用连接套连接牢固，保证钻进时不脱落、注浆时不漏浆。严格按要求配置水泥浆液，控制注浆压力在2.5Mpa范围内，以保证注浆质量。
三、施工效果检查
由于在砂层中施工此类锚杆，并且在较大的深度的基坑支护中应用，为检查施工效果，在完成注浆并达到养护条件后，业主委托第三方检测单位对锚杆进行张拉试验，各项性能参数均达到设计要求，在后期基坑开挖过程中项目部对围护结构的水平位移情况进行监测，桩顶、桩身水平位移和变形均在Ⅰ类基坑允许范围内。

图3-1  围护结构水平位移月变化曲线图
四、总结
通过对本项目自进式锚杆施工工艺和工程效果进行总结，尤其在砂层地质中使用该种支护结构，不仅积累了施工经验而且为设计提供了数据支持，可以为大跨度或单侧支挡结构提供施工参考，该种支护不仅适用地层结构类型多，施工简便、功效高，而且去掉了横向支撑或格构柱，有利于主体结构施工，有着广阔的适用前景。

参考文献：
[1]《西安市地铁三号线国际港务区车辆段出入段线TJSG-21标区间结构施工图》
[2]《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）
[3]《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
[4]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）

国内刊号：CN61-1499/C

国际刊号：ISSN2095-9923

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