路桥科技 ２０１３年第１９期Ｉ科技创新与应用 预应力锚索在地铁明挖基坑中的应用 王武辉 （西安市地下铁道有限责任公司，陕西西安７１００１８） 摘要：本文结合西安地铁二号线出入段线明挖基坑及预应力锚索作为支撑体系施工实例，介绍了深基坑开挖的施工原则及步 骤；同时分析预应力锚索在地铁明挖区间支撑体系防护中的特点及原理，并阐述了预应力锚索支护应用的施工工艺。 关键词：锚索；地铁；基坑；应用 １工 呈概况 该工程主要为漕运明渠以南出入段线、折返线和远期预留线明挖 区间隧道。漕运明渠以南出入段线长度２３７米，远期预留线平均长度 ２２４．０８米，折返线长度３１＿５米。区间基坑最大宽度约为４５米，最大深度 １５．１３米。场地地貌单元属渭河高漫滩，基坑范围内主要为粘『生土、粉土、 粉细砂、中砂、粗砂。围岩分级可划分为Ｖｌ级。区间隧道 十采用排桩＋ 放坡＋内撑（锚索）的围护结构方式，采用明挖法施工。 ； ２基坑开挖施工工法 每段基坑开挖和支护的施工工序和方法相同，以第一施工段为例： 先由折返线开始进行第一施工段土方开挖，土方开挖按照“竖向分层、 埘 啪一 纵向分块、分段分层、由上而下、先撑后挖”的施工原则。在竖向上按照 锚索设计位置上下分为六层，由上而下逐层开挖；纵向分块，即沿区间 锚索施工示意图 结构纵轴线方向将土方划分为若干施工单元，便于组织土方工程及结 设定为１５。，孑Ｌ深误差＋１００ｍｍ－－０；对孑Ｌ位、孔距、偏角复查准确后开钻。 构工程的流水施工。 平、稳”的要求，确保钻机钻孔时不发生偏移和摆 第一层土方开挖（自然地面一冠梁底）：在该施工阶段，土方在主体 钻孔过程要达到“准、 基坑范围内由南向北全断面开挖。本层土方开挖使用一台大型挖掘机 动，同时做好施工记录。３Ａ．２锚索的组装：锚：彖选用低松弛预应力钢绞线，每根锚索由２根 由南向北退挖作业，首先在折返线西侧进行放坡开挖，放坡坡度按照１： ７股Ｄ＝－１５．２４ｒａｍ预应力钢绞线组成，强度为１ ８６０ＭＰａ。钢绞线应严格按 Ｉ控制。 每股长度误差不大于５０ｒａｍ。将自由段与锚固段分别作 第二层土方开挖：冠梁底—第＿层锚索底５００ｍｍ位置。第三层土方 设计尺寸下料，出标记，在锚固段范围内的锚索每隔１．０ｍ穿一个架线环，两架线环之间 开挖：第一层锚索底５０ｏｍｍ＾第二层锚索底５００ｍｍ位置。第四层土方开 在锚固 挖：第二层锚索底５００ｍｍ￣￣三层锚索底５００ｒａｍ位置。第五层土方开 扎一道箍筋环。自由段的钢绞线应放人塑料波纹管内并涂黄油，平顺放好待用。 挖：第三层锚索底５００ｍｍ－￣四层锚索底５００ｒａｍ位置。第六层土方开 端头部安放好导向帽后，３Ａ．３锚索的安放：锚索放入钻孑Ｌ之前，需确认锚索与孔位一致，将 挖：第四层锚索底５００ｍｍ￣基底。 人工清底土方（至基底）：机械开挖土方至坑底３００ｒａｍ时，进行基 注浆管与锚索绑在一起一同放人钻孑Ｌ中，注浆管底口距孑Ｌ底为５０ｍｍ 左右；注浆管１的底口用黑胶布封住，注浆管２的底口封堵严密，锚固 坑验收，并采用人工挖除剩余土方，并随挖随整平基地。 段做成花管，孔眼用黑胶布封口。杆体放入角度与钻孔角度保持一致， ３预应力锚索施工 放送用力要均匀，不要左右摇摆，检查止浆密封装置定位是否准确，损 ３．１预应力锚索作用机理分析 坏者必须更换，经常检查排气管是否通畅。 预应力锚索锚固段内锚索荷载依靠锚固段预应力钢绞线与浆体相 ３．４．４注浆：注浆采用普通水泥砂浆，水灰比１：０．８，锚索外裹材料为 接触界面上的粘结应力，由锚固段渐进式的往下传递，荷载作用时在锚 Ｍ２５水泥砂浆，注浆方式为低压注浆，压力需小于０．５ＭＰａ，注浆时配备 固段上部浆体中拉应力集中，并沿深度方向衰减。在预应力锚索中设置 Ｅ浆塞和排气管。 定长度的自由段，岩体对锚固段的锚固力通过自由段传递到腰梁及 ｌ锚索安设后，用注浆管１进行一次常压注浆，待一次注浆体初凝 围护桩上并实现受力平衡。粘结式锚索用于支撑体系一方面由于预应 力作用，使围护桩与锚固段间的土体结构呈密实压缩状态，保持挡护土 后，为了保证锚固段注浆饱满密实，即可用注浆管２进行二次高压注 注浆压力宜为０Ａ－０．６ＭＰａ，二次注浆时间可根据注浆工艺试验确定。 体的整体陛，另一方面由于锚索施加的预应力作用改变了破裂面土体 浆，为了提高浆体的早期强度，可加＾、适量的早强剂。 的应力状态，从而保证开挖基坑边坡土体的自稳能力。 ３Ａ．５钢腰梁安装及架设方法：按照先支护后开挖的原则，在土方开 ３．２预应力锚索布设及设计参数 由于区间开挖深度的不同，按高程划分为设置四道和两道锚索两 挖至锚索底５００ｍｍ位置设计标高时，准确测量定位出锚索中心标高，沿基坑纵向按每隔一根桩打膨胀螺栓，并在其上安装三角托架，根据钢 种形式。四道锚索形式：在水平方向间距２ｍ，垂直方向间距２．５ｍ，垂直 三 方向共设置４道，从上往下第一道锚索长为１５ｍ，锚固段长７５ｍ，设计 腰梁底面标高定位三角托架顶面标高，三角托架采用Ｌ８角钢加工，立即挂网喷射混凝土护面，随即进行钢腰梁安设。 拉应力２１４．５４ＫＮ，张拉力１７０ＫＮ；第二道锚索长为１４ｍ，锚固段长７ｍ， 角托架焊接完毕后，采用 设计拉应力２３０．９２ＫＮ，张拉力１８５ＫＮ；第三道锚索长为１０ｍ，锚固段长 钢腰梁按６米做为一个标准段。钢腰梁在基坑外加工焊接成整体，按钢结构拼接规范要求，将后期架设的钢 ４ｍ，设计拉应力６８．２０ＫＮ，张拉力７０ＫＮ；第四道锚索长为１０ｍ，锚固段 ２５ｔ吊车吊装。钢腰梁就位后，钢 长４ｍ，设计拉应力６７．６７ＫＮ，张拉力７０ＫＮ。在区间东侧围护体系中垂 腰梁与前期架设的钢腰梁采用７００ｘ７００钢板焊接成整体共同作用，钢腰梁应与桩体连接牢固后，方可安 直方向设置两道锚索形式：在水平方向间距２ｍ，垂直方向间距２．５ｍ，， 腰梁拼接接头位置避开支撑中心； 从上往下第一道锚索长为１２ｍ，锚固段长６ｍ，设计拉应力２０７．４７ＫＮ，张 装锚头。腰梁和垫块安装：锚索张拉前，在围护桩桩身设计高程处安设支撑 拉力１７０ＫＮ；第二道锚索长为１２ｍ，锚固段长６ｍ，设计拉应力 钢架，将钢腰梁安放在钢支架及锚索自由段上。将腰梁与桩身贴紧，无 ２１５．９２ＫＮ，张拉力１７０ＫＮ。 法密贴处，应用Ｃ２０细石混凝土充填密实，确保腰梁与围护桩之间受力 ３．３锚索施工工艺流程 并保证钢锚垫块的上表面与锚索 施工顺序为施钻锚固孔、制作束体并将其放人锚固孔、固定束体下 均匀。将钢垫块固定于工字钢腰梁上，垂直。 端、进行注浆、安装腰梁及钢锚垫板、张拉及锁定，从而使柬体产生预应 ３．４．６锚索张拉锁定：锚索的锚固段浆液达到设计强度后，方可进行 力与腰梁、围护桩连接成整体。 张拉和锁定，其张拉值为设计荷载的７５９０－－８００／ｏ。张拉设备采用预应力穿 ３．４预应力锚索施工工艺 ０００－２００型千斤顶，张拉前，应对张拉设备进行标定。 在进行锚索施工前，选取一定数量的锚索进行试验陛作业，检验设 心式液压ＹＤＣＷ１当锚固体强度达到设计强度后，方可进行张拉并锁定。张拉方式采 计的合理眭及施工工艺及设备的适用性，试验锚索的数量按照规范要 用整体张拉法，张拉过程由预张拉和正式张拉两部分组成。正式张拉 求执行。 应取设计值的１５％ｊ￣行预张拉，使其各部分接触紧密，锚索束体完 ３．４．Ｉ钻孔：土层一般采用冲击回旋钻。钻孔前，根据设计定出孑Ｌ位， 前，全伸直，使预应力钢绞线初始受力趋于一致。张拉过程要分级进行，张 锚索孑Ｌ位水平间距误差＋１００ ｍｍ，孔位高程误差±５Ｏ ｍｍ，锚固孑Ｌ倾角值 靼文 一 一一１８１— 科技创新与应用Ｉ ２０１３年第１９期 路桥科技 对山区高速公路施工技术的几点思考 强扶平 （江苏省宁杭高速公路有限公司常州养护工区，江苏常州２１３３００） 摘要：最近几年，我国的道路事业发展速度非常的迅猛，尤其是高速路的发展更是非常的显著。然而在其建设的过程中必然会 遇到非常多的地势地形等差异。比如在山区和平原地区就是非常不同的项目。文章重点的分析了在该区域中，此类道路的建设 技术相关的内容。 关键词：高速公路；施工；技术；质量控制 ３山区高速公路的质量控制 在山区修建高速路是变革其落后状态，服务于群众的一个关键的 项目。不过其建设活动的开展要变革山地区域之前的自然状态和地质 ３．１高填路堤的质量控制 控制高填路堤的施工质量主要是确保高路堤的稳定陛。高路堤稳 面貌等，其比对于平原区域来讲，难度要大一些。所以在初始时期，就要 对所在区域的地质等认真地分析论述。要不然的话就会导致一些不利 定性的影响因素主要有：路基填料、边坡坡度、地基性质和水文状况，所 现象，比如导致水土流失等，有时候还会引发很多的不利现象，比如滑 以在高路堤填筑时采取的主要质量控制措施为：（１）设计时，应对高路堤 生验算；（２）高路堤填筑前仔细进行工程地质勘察，彻底处理下 坡等，导致所在区域的人口和财产等受到严重的影响。此时就违背了最 进行稳定ｌ（３）通过试验检测选择适宜的路基填料，（４）严 初的设置意义。要想避免不利现象的出现就要结合项目的具体特征，在 卧层确保地质承载能力；加强对密实度的控制与检测；（５）加强对高路堤的 最初的建设的时候就要预想此类活动或许会导致的一些环境现象。在 格执行路基施工规范，设计建设的时候使用合理的方法来应对，将此类区域的高速路真正的 沉降观测与监控；（６）加强高边坡的超前防护。 ３．２桥梁施工的质量控制 打造为绿色道路。 除了传统的质量控制外，对桥梁特别是大型桥梁采取施工控制措 Ｉ项目技术特征 地形存在较为剧烈的起伏现象，有很多的区域需要填挖。其次地质 施。桥梁施工控制是确保桥梁施工宏观质量的关键措施之一，也是桥梁 以及水文等的条件很是繁琐，灾害频发。第三，弯桥以及斜桥等的数量 建设的安全保证。大型桥梁施工控制是一个施工一量测一判别一修 很多。第四，防护项目的总数多，类型多，对于一些高边坡的项目要使用 正—预报—施工的循环过程，施工控制的最基本要求是确保施工中结 多种防护科技。第五，道路的总线非常长，坡度较大，平面的尺寸较小。最 构物的安全，其次必须保证结构物的外形和内力状态符合设计要求。影 后，存在非常显著的环保问题。 响桥梁施工控制的因素主要有结构参数、施工工艺、施工监测、结构分 ２关于山区的高速路建设科技 析计算模型、温度变化、材料收缩与徐变、施工管理等，所以，必须建立完 善、有效的控制系统才能达到预期的控制目标。 ２１关于勘察设计时期 地质条件本身是无法改变的，此类区域的高速路在原生态的地质 ３Ｉ３公路隧道的质量控制 中行进，而且对地质氛围加以改造，要切实的分析相关的地质状态，按 根据公路隧道建设的实践，应将隧道开挖及初期支护质量、隧道防 照一定的规律来开展活动，在设计的时候要切实的分析地质要素，要按 排水施工质量、隧道施工监控测量作为主要质量控制目标，公路隧道的 照地质理念，从根源之中降低道路对环境的干扰，同时为建设和运作提 质量控制必须重视以下几个关键问题。 供一种非常有序的条件。 ３．３．１严格实施信息化施工 ２．２切实的落实地质选线理念 公路长大隧道主要按新奥法设计与施工，新奥法是一种现代先进 在此类区域的选线活动关键会受到地形以及其他的一些要素的干 设计与施工一体化方法，基本特征是采用现场监控、量测信息来确认和 扰，出现频率较多的不良地基种类很多，比如滑坡等等。这个时期要积 修正预设计的依据，并对隧道施工方法、断面开挖步骤及顺序、初期支 极的分析区域之中的地质特征以及水文状态等等，通过遥感科技，获取 护参数等进行合理调整。 相关的精准方位。开展地质灾害的评估活动，而且搭配方案设计，开展 ３．３－２积极的开展隧道地质勘测活动 综合化的勘探，经由多方的比对，选择灾害最少，对项目干扰最低的一 为了避免建设活动的盲目性，确保隧道项目顺畅的开展，要对建设 些路线，进而切实的贯彻落实最佳的选线理念。 区域的地质以及水文等状态认真的分析，要积极的预测，要使用合理的 ２－３施工图设计阶段一一详查工点地质条件 应对方法。对于预报信息，最关键的是使用多项措施来分析或许会发生 的塌陷以及瓦斯等问题，而目论述它对于建设活动的干扰陛。 通过初步设计阶段的各种地质工作，已经基本查明路沿线的地质 条件，但是工作深度和广度还不够。本阶段应详查工点地质 位、隧道、 ３．３－３积极分析，设置险ｆ青预案 深路堑、高填路堤、陡坡路堤、支挡构造物），进行重要工点１：２０００地质 隧道是有着较高的危险性的地下项目，要设置综合化的安管条例， 测绘。采用调查、测绘，槽探、坑探、钻探、物探等综合勘察手段。查明场地 积极的做好检查活动，所有的步骤都要切实的结合相关的规定来设置， 岩土体组成、性质、分布以及风化层、不良地质、特殊性岩土等工程地质 要保证工作者和项目的稳定眭好。 条件在路线纵横方向的变化。 ３．３．４全面治理水问题 ２．４施工阶段—＿莲循信息化施工、补充勘察、动态设计原则 隧道问题一般和水有着非常密切的关联。治理好水可以确保项目 要切实的将排当成是关键 因为地质条件非常的繁琐，而且受到勘察时间的干扰，一些繁琐的 的品质达标。在隧道的排水项目设置的时候，场地或是坡度较大的区域在设计的时候无法精准的分析活动总数，不 的内容，将防、排、截、堵相结合，积极地处理地表以及地下的水现象。 能够明确场地的地质状态。在施工期间，可以进行补充勘察，如对岩溶 山区的高速路有着非常显著的特征，在建设的时候要切实的分析 发育区或岩『生差异大的场地逐桩钻探，对原进场困难场地通过施工便 相关的内容。对于路基项目来讲，要切实的关注填充区域的活动。对于 道进场钻探。施工中发现新的地质问题也要补充勘察。应该把施工期间 较长的隧道要关注开挖以及防水等等的品质管控活动。桥梁项目要重 的勘察工作视作设计期间勘察工作的重要补充。 点的分析预应力等等的事项。对于边坡防护要有一定的超前思想。 拉值应为设计荷载的７５ｏ／０－－８０ｏ／ｏ。加载时，依次为设计荷载的２５％、５０％、 ７５％后锁定。每次加荷后，都要量取锚头的变位，并把张拉试验结果与抗 拉试验结果对照，如果张拉试验结果不超过抗拉试验结果即为合格，否 则应暂停张拉，待查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。张 拉顺序应考虑邻近锚索的相互影响。对于钢绞线的松弛、地层土的徐变 等因素造成的预应力损失，在张拉后可进行补张拉然后锁定。 ３４．７锚索应进行抗拉和验收试验：抗拉试件应为总数的２０／０，且不 少于２根，验收试件应为总数的３％，且不少于３根，加荷方式：一次为 设计荷载的２５％、５００／ｏ、１００％、１２０％（验收试验锚索）、１３３％（抗拉试验锚 索）。验收试验锚索总位移量不应大于抗拉试验锚索总位移量。 ４结束语 一为了掌握预应力锚索在实际工作中的受力状态，并检验锚索的施 工质量，在每排锚索中按照规范要求设置了锚索测力计，经过地铁公司 外委的第三方监测单位的长时间观测结果显示，预应力锚索从施工开 始至主体结构完成封顶以来，锚索受力性能良好，蠕变量小，监测数据 正常，充分表明本次基坑开挖及预应力锚索支撑施工是成功的，其施工 质量达到了设计及规范要求，减小了施工难度，同时保证了基坑的稳 定，实现了经济合理，安全可靠的目的。 参考文献 【１］ＧＢ５０２９９－１９９９．地下铁道工程施工及验收规范【Ｍ】．北京：中国计划出 版社。２００３． 『２］地下铁道设计与施工 ．西安：陕西科学技术出版社，１９９７． １８２一
