核岛深基坑支护锚索施工技术应用浅析

【摘要】核岛基坑最深处达18.6m，坡度1：0.2，坡顶作用荷载情况复杂，在新的荷载作用下与持续使用时间内，不能满足边坡稳定性和使用功能要求，需对基坑边坡进行加固。

【关键词】基坑支护；稳定性分析；支护方案选择；边坡监测

锚索作为一种有效的岩土加固手段，用于改善岩体应力状态，提高岩体强度，控制岩体变形，促进岩体稳定，在各种岩土工程中应用越来越广泛。由于锚索与其它支护手段相比具有施工速度快，工程造价低，布置方便灵活等特点，在工程建设中发挥着越来越大的作用。

1、工程概况

1.1工程概况

核岛基坑边坡支护工程AP段边坡和GF段边坡从边坡检测数据分析得知，边坡稳定系数不高，已处于临界状态，且后续施工需要增加新的荷载，经过对基坑支护结构稳定性评估和计算，需在原支护结构的基础上对AP段和GF段边坡采用预应力锚索加固。

1.2工程地质概况

根据《岩土工程勘察报告》揭示，AP段和GF段边坡地质概况如下，从绝对标高7.2m开挖处向下，在开挖深度范围主要分布着浅肉红色、深灰色的第⑤层花岗片麻岩，上部以强风化全风化下部以中风化和微风化方式存在，在基坑部分地段局部夹杂着第⑥层灰绿色的斜长角闪岩。

2、稳定性评估

2.1支护结构现状

根据地质条件和实际情况，该段边坡分为AP段和GF段两种加固方案。

①AP坡段坡高18.6m，上部5m～6m为强风化层，下部为中风化层，基本无地下水。坡比1：0.2，设计三排锚索，长度分别为12m、11m和10m。该坡段存在部分超挖，坡面混凝土出现不规则裂缝。

②GF坡段上部约6米为强风化层，下部为中风化层，基本无地下水。距坡面5m处土钉长度为8m，-6米以下土钉长度为9m，三排锚索长度分别为15m、15m和12m。

2.2新增荷载及计算分析

2.2.1新增荷载

根据后续施工需要，AG段上部距边坡10m、距A点14m，新增1台450吨吊车；在A点和G点附近距边坡6m处各新增1台混凝土泵车，在AP段距边坡5m处新增2台混凝土泵车，在P点距边坡5m场合新增1台活动式泵车。

2.2.2计算结果分析

计算结果：

无外部荷载时：AP段安全系数Kaf1=1.469，AB段Kab1=1.784。

考虑外加荷载时：GF段K=安全系数Kaf2=1.067，AB段Kab2=1.284。

其它条件不变，在距边坡上部3m位置增加一排20m长度锚索，AF段安全系数Kaf3=1.312，AB段Kab3=1.391。

计算结果表明，无外部荷载时，基坑稳定；考虑附加荷载时，AP，GF段安全系数不满足规范要求；若上部增加一排锚索，完全系数均大于1.3，可满足各方要求和使用需要。

3、支护方案

3.1支护方案

反应堆厂房、乏燃料厂房基坑开挖深度18.6m，地质状况比较复杂。

AP段预应力锚索设计长度20m，钻孔孔径为100，自由段长度14m，锚固段长度6m，采用拉力型工作方式，全长注浆，每根锚索极限拉力为600KN，设计拉力400KN，张拉锁定值为235KN，共21根，从P1点起编号为1#～21#。

GF段预应力锚索设计长度20m，钻孔孔径为100，自由段长度14m，锚固段长度6m，采用拉力型工作方式，全长注浆，每根锚索极限拉力为600KN，设计拉力400KN，张拉锁定值为235KN，共21根。

锚索端部采用三块钢垫板（Q235B），分别为400×400×20、250×250×20和150×150×20，外用锚具锁定，对所有外露的铁件涂防锈漆防护。

3.2监测方案

3.2.1位移和沉降监测

在基坑支护前后和支护施工过程中，要求对基坑边坡的水平位移和竖向沉降进行监测。根据该基坑周围环境条件，由专业技术人员在基坑周边设置水平位移24个监测点，竖向沉降8个监测点。

3.2.2锚索内力监测

在设计锚索上设置1组（3个）测力计，对锚索受力情况进行监测，锚索为：1#～12#（对应测力计分别为：8196#、8204#、8203#）。

4、施工技术措施

4.1锚索施工

施工工艺为：锚索制作→放线定位→钻机成孔→安放锚索→底部注浆→张拉锁定→锚头防护。

（1）锚索制作杆体采用1860级4×7φ5无粘结钢绞线，工作锚索下料长度大于设计长度700，试验锚索与内力监测锚索下料长度大于设计长度1000，以满足张拉锁定需要，20m锚索6m长锚固段，25m锚索11m长锚固段去除套管，清洗油脂。锚索全长设置隔离架，锚固段间距1.5m，自由段间距2.0m，用铁丝将钢绞线均匀捆于骨架周围，注浆管固定于隔离架中心。

（2）放线定位：由测量放线人员按设计要求定位放线。

（3）钻机成孔：用潜孔钻按照设计角度、孔径、深度成孔与清孔，孔位的允许偏差不大于100mm，钻孔的倾角误差不大于3度，孔径允许偏差为+20mm、-5mm，孔深允许偏差为+200mm、-50mm。

（4）安放锚索：成孔后将制作好的杆体及注浆管缓慢放入锚索孔内。

（5）底部注浆：锚索注浆采用纯水泥浆，水灰比0.5。将注浆管插至孔底，慢速连续一次注浆，直至孔口流出水泥浆为止。

（6）张拉锁定：注浆体强度达到75%后对锚索进行张拉，锁定到设计值。锚索张拉采用650KN级穿心千斤顶，张拉设备在锚杆验收前须经计量部门进行标定，以标定参数作为现场张拉的依据。在垫板安装之前，需对锚索孔周边进行找平，找平采用1：1的水泥砂浆（水泥采用P·O42.5），找平面积以钻孔为中心500mm×500mm。锚索分级张拉，锁定值为235KN。

（7）錨头防护：安装前钢垫板涂刷一遍防锈漆，张拉后与露出钢绞线一起再涂刷一遍防锈漆，以保证锚头的耐久性。

4.2锚索张拉

（1）工作锚索张拉：工作锚索张拉分为20m和25m长种，张拉结果表明，预应力锚索理论弹性伸长值符合规范与设计要求。

（2）工作锚索（安装测力计）张拉：该类锚索只有20m长一种，张拉结果表明，预应力锚索理论弹性伸长值符合规范与设计要求。

（3）验收试验锚索张拉：验收试验锚索张拉分为20m和25m长种， 张拉结果表明，预应力锚索理论弹性伸长值与蠕变量符合规范与设计要求。

4.3监测要求

水平位移和竖向沉降监测

监测频率：施工完成后每2天监测一次，一个月后每周监测一次，半年后每月一次；遇到大雨或450t吊车工作时按照每天监测两次的频率进行监测。

预警值：AP1段、AG1段坡顶水平位移预警值为4cm，其他坡段水平位移预警值为基坑深度的0.3%。超出预警值后立即停工并撤离相关人员及基坑周边设备，确定处理方案。

结论：

锚索支护是一项专业性很强的隐蔽性加固方法，在质检和验收时会带来一定难度，施工时遇到问题各方要及时沟通，施工方切不可自作主张进行非规范处理。只要科研、设计、监理和施工单位统一认识，把提高工程质量作为第一要务来抓，锚索支护技术必定能健康发展，在工程建设中发挥更大的作用。

参考文献：

[1]《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99

[2]《基坑土钉支护技术规程》CECS96：97

[3]《深基坑支护结构设计软件F-SPW4.31》

作者简介：

毕兆朋，中国核工业二四建设有限公司，北京。