高压旋喷预应力锚索技术在南沙国际邮轮母港深基坑中的运用

民航机场建设工程有限公司，天津 300456

在建筑工程施工前，需要提前了解施工地点的地质条件、作业环境和水文条件，收集相关的资料；同时熟悉设计意图和设计要求，全面熟悉基坑支护施工规范和标准，明确施工要点。通过锚索试验，对各个重点工序进行控制，从而达到对施工安全和质量的控制。

1 工程概况

该项目为广州南沙国际邮轮码头综合体项目（2015NJY-6地块）1号地块第二标段工程，工程位于广东省广州市南沙区港前大道东侧、南沙客运港北侧。项目总建筑面积为104334.81m2。该工程由3栋海员之家及地下室（2层）组成，其中第1栋海员之家地上41层，建筑高度为142.6m；第2栋海员之家地上29层，建筑高度为102.4m，第3栋海员之家地上35层，建筑高度122.5m。

该工程基坑东侧和南侧与工程一标段相接，现今一标段地下室已完成施工，基坑西侧和北侧浇筑冠梁与东南两边相接。基坑北侧采用角撑、西侧采用旋喷预应力锚索以保证基坑稳定。

2 高压旋喷预应力锚索施工技术

2.1 构件制作试验锚索施工

施工前先应该按照相关标准进行试验，遵循行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—2012）附录A中蠕变试验的要求，试验点布置在有代表性岩土的剖面位置。该方案中选取了3个布置点，如表1所示。（1）布置点K1位于钻孔ZK43附近，根据调查研究，此处淤泥层最厚，为17.4m，土质条件最差。（2）布置点K2位于钻孔ZK56附近，根据调查研究，砂质黏土层厚度最薄，为3.6m，且淤泥层较厚，为16.4m。（3）布置点K3位于K1与K2中间位置。

表1 试验锚索布置表布置点

2.2 锚索试验内容

确定好承载力试验的内容，最大试验荷载要比预估破坏荷载更大一些，试验锚索需要符合相关规定，如果不符合，则需要按照规定对钢筋强度的要求确定最大试验荷载，还可以增加锚索的截面面积。在同一条件下进行试验的锚索数量要超过3根。锚索极限抗拔承载力试验采用循环加载法。

（1）加载之前先进行预加初始荷载，初始荷载是拉力标准的10%。

（2）加载完毕后，需要观测锚头的位移。

（3）观测荷载时，如果锚头的位移不大于1mm，则视为比较稳定。当锚头位移量大于1mm时，需要对锚头位置重新延长1h的观测时间，并且每隔10min就要观测一次。1h内如果锚头的位移小于2mm，可视为位移稳定，当位移稳定下来后，可以施加下一级的荷载。

（4）达到最大荷载仍未出现终止加载，且继续加载直至满足钢筋强度要求。按最大试验荷载10%的荷载增量继续进行下一循环加载，此时，每级加载中间过程的分级荷载与最大试验荷载的百分比应分别增加10%，其观测时间为10min。试验时如有下列情况即停止加载。①第二级开始，每一级所增加的荷载都会导致锚头位移比上一级增加2倍。②锚头位移不收敛。③锚索杆体破坏。循环加载试验应绘制锚索的荷载-位移（Q-s）曲线、荷载-弹性位移（Q-se）曲线和荷载-塑性位移（Q-sp）曲线。锚索的位移不包括试验反力装置对锚索产生的影响。锚索极限抗拔承载力的确定：单根锚索的承载力在试验的情况下存在继续加载的情况，应该按照前一级的荷载值进行取值，如果没有出现继续加载，就取最大值。根据相关规范要求确定蠕变试验的分级和锚头位移观测时间。每级荷载按时间间隔lmin、5min、10min、15min、30min、45min、60min、90min、120min记录蠕变量，并且要绘制每级荷载下锚索的蠕变量-时间对数（s-lgt）曲线。蠕变率按下列公式计算，锚索的蠕变率不应大于2.0mm。

式中：Kc为锚杆蠕变率；s1为t1时间测得的蠕变量，mm；s2为t2时间测得的蠕变量，mm。

2.3 锚索施工工艺

（1）工艺流程。在施工的过程中，应该采取成孔、喷浆、搅拌以及加筋的施工工艺，具体的流程如下所示：土方开挖→放线定位→钻机就位→孔位校正及角度调整→钻孔（带锚索）→喷射混凝土→套管拉拔→锚头锚固装置安装→张拉锁紧。

（2）施工机械选择。选择履带式钻机，这种钻机的自动化程度比较高，在工作时施工效率高，而且移动起来比较方便。

（3）锚孔定位。在坑壁修补完毕后，按照相关的设计要求来确定孔位，然后标记孔位。锚孔的定位误差必须＜5cm，斜孔误差需要＜1°。

（4）钻机就位。将钻机对准孔位，然后调整角度，用钻机提供的角盘来检查开孔的角度，锚索钻孔的角度允许偏差为3°，洞口平面的误差为50mm。

（5）钻孔。钻机使用的是高压钻头，在钻头的侧翼安装多个喷嘴，钻孔的深度应该＞0.5m。

（6）锚体施工。高压水泥浆向外喷射，同时土体完成切割，钻头向前推进直到达到设计所需求的直径，施工时符合以下要求：①预应力锚索需要依据具体的施工来确定每平方米水泥的用量。②锚体施工时提速≤30cm/min，转速≥20r/min，浆液流量≥50L/min，旋喷搅拌的压力应为20～25MPa。③水泥浆与42.5级普通硅水泥混合，锚固水泥用量为25%，水泥与水泥比为0.40≤0.65。④高压管连接的喷射泵和一个高压钻头流体输送的长度≤50m。⑤高压旋喷钻头应该升降均匀，其扩孔应该自上而下或自下而上进行。喷射管段升降重叠长度≥100mm。

（7）锚索制作与安放。依据相关要求来设置和安放，插入钢绞线后，误差≤30mm，底标误差≤20cm。钢绞线端头采用Φ150mm×10mm的钢板锚盘，锚头用冷挤压法与锚盘进行固定。每隔1.5m在锚固段设置一个架线环，使用塑料包裹住自由段，锚固段相交部分使用胶布来封住。筋体需要放置在桩体的中心上面，桩外需要留0.7m，这样方便张拉。

（8）锚索张拉与锁定。喷桩养护10d，腰梁的强度达到80%后可以进行张拉处理，筋体跟腰梁锚固之间应该连接紧固。张拉时使用穿心千斤顶，正式张拉前先用20%锁定荷载，进行预张拉，然后再以50%、100%分级张拉，超张拉5min后观测锚头没有出现位移，再次锁定荷载。

3 施工部署

为了保证西侧和北侧的土方更加稳定，因此在坑基侧壁设置三排预应力锚索，每道预应力锚索的参数如下所示。

第一道：Φ500mm旋喷预应力锚索4×7Φ5mm@1.2m，L=51m（自由段6m，锚固段45m），轴向拉力标准值为300kN，张拉锁定值为240kN。

第二道：Φ500mm旋喷预应力锚索5×7Φ5mm@1.4m，L=46m（自由段6m，锚固段40m），轴向拉力标准值为210kN，张拉锁定值为170kN。

第三道：Φ500mm旋喷预应力锚索5×7Φ5mm@1.4m，L=46m（自由段6m，锚固段40m），轴向拉力标准值为130kN，张拉锁定值为105kN。

开挖基坑时需要注意的一点就是要分层开挖，在每道钢花管或者是旋喷预应力锚索施工完毕后，方可进行下一层土方开挖，施工周期较长，为了保证边坡稳定，采用1∶3放坡开挖抵抗西侧土压力。

4 数据分析

基坑监测数据分析，如表2所示。

表2 基坑监测数据分析 单位：mm

根据对该预应力锚索支护结构经监测数据进行分析，基坑边坡和周围建筑物未出现较大的位移和沉降，保证了基坑的安全稳定，消除了施工中最大的安全隐患，满足了规范和设计要求，为工程的顺利进行提供了保障。

5 结束语

要想完善深基坑施工过程中的预应力锚索技术，必须充分了解预应力锚索技术在设计和施工过程中的具体工艺流程，只有对每个环节进行深入研究，才能够分析出每个环节存在的问题并及时地解决问题，在未来的发展过程中应该不断提高各个环节的技术标准，这对于整个深基坑施工都有十分重要的意义，也能够提高深基坑预应力锚索方案的应用范围。