富水粗砂层锚索施工涌水涌沙处理技术 (1).doc

富水粗砂层中锚索施工
涌水涌砂处理技术
中铁十五局集团城交公司韦尚坤

【内容摘要】深圳地铁二号线东延线工程土建2224标段[岗厦北站～华强北站]区间设一盾构井（兼做轨排井），采用五道锚索支撑，锚索施工中出现涌水涌砂情况下，安全、顺利地完成了施工任务。本文结合工程实例，详细介绍了富水粗砂中锚索施工中涌水涌砂处理技术，为同类工程施工具有参考意义。
【关键词】粗砂层锚索施工涌水涌砂处理技术
1工程概况
深圳地铁二号线东延线工程土建2224标段[岗厦北站～华强北站]区间设一盾构井（兼做轨排井），里程为YCK28＋049～YCK28＋129，基坑长度为80m，深19米，工程位于深圳市中心公园内，围护结构采用800mm厚地下连续墙。盾构井段第一、二、三道采用环框梁支撑，第四、五道采用钢支撑，轨排井段采用五道锚索支撑。预应力锚索设计选用1*7标准型钢绞线，公称直径

15.2mm，其标准强度为1860Mpa。锚索间水平间距2m，垂直间距4～4.5m。第一道锚索锚固段长度19m，自由段长度12m，第二道锚索锚固段长度20m，自由段长度11m，第三道锚索锚固段长度21.5m，自由段长度10m，第四道锚索锚固段长度22m，自由段长度8m，第五道锚索锚固段长度17.5m，自由段长度5m。
2工程地质条件
轨排井地质情况从地面至基坑底分别为<1-4>杂填土，<5-2-4>粗砂层，<9-1>全风化花岗岩和<9-2-1>半土状强风化花岗岩地层，地下水埋深2.6m，以孔隙水为主，局部具有承压性，地质断面如图1所示：

图1轨排井地质断面图
轨排井地层分布特征见下表：
轨排井主要地质分层特征表（地面至基底）
序号分层代号岩土层名称平均层厚（m）地质特点1<1-4>杂填土5主要成分为生活垃圾、粉质粘土，碎石等，灰黄色，稍湿，疏松。2<5-2-4>粗砂层9.2灰黄、黄褐色，松散～中密，饱和。3<9-1>全风化花岗岩4.9黄褐色，裂隙极发育，原结构基本破坏，遇水易软化、崩解。4<9-2-1>半土状强风化花岗岩5.6黄褐色，局部夹灰白、灰绿色，岩石风化强烈，原岩结构可辨析，遇水软化、崩解。3锚索施工
锚索施工设备采用履带式全液压锚索机，这种锚索机移动方便，操作灵活，能够转动各种角度，根据不同作业性质的环境，可采用不同功率，并能控制套管上扣和卸扣，施工速度快，效率高。锚索施工工艺流程为：施工放线→连续墙开孔→施钻锚索孔→制作束体并将其放入锚索孔→固定束体→进行注浆→浇筑腰梁→安装钢锚垫板→张拉及锁定→使束体产生预应力与腰梁、连续墙连接成整体。
施工中遵循“分段分层、由上而下、先锚固、后开挖”的原则进行锚索施工及基坑开挖，开挖土方至下道锚索位置后,进行锚索施工，待腰梁混凝土强度达到要求，锚索张拉完成后进行下层土方开挖。
3.1锚索施工重难点
①由于本基坑地质条件的特殊性，锚索内力值较大，设计锚索孔径为180mm。孔径大，为防止塌孔，采用全套管跟进技术，不许采用泥浆护壁，这在广东地区锚索施工中是非常少见的，并且是在粗砂层中，施工难度大，技术要求高，施工所用180mm钢套管市场根本买不到，需要专门加工制作。
②锚索施工中第三、四道锚索要穿越
富水粗砂层，如何解决锚索施工中涌水涌砂将是施工中的难点之一。
③如何确保粗砂层中锚索施工质量，是施工中又一大难点，也是确保基坑是否安全的重要因素。
3.2涌水涌砂原因
根据地质勘查资料，轨排井处存在厚度9.2m的粗砂层，且地下水压力大，富存在各地层中，锚索施工中将连续墙打穿后，在压力水流的作用下水和砂顺着锚索孔流出，发生涌水涌砂现象，多次造成地面塌陷，危害基坑安全。
3.3涌水涌砂处理措施
锚索孔倾角值为20°,孔径180mm，锚索施工前首先要将基坑围护结构地下连续墙锚索孔处连续墙打穿，当施工第三道、第四道锚索时，在打穿连续墙锚索孔时就出现了严重的涌水涌砂现象，没多时就涌出几立方水和砂,锚索成孔困难，有的锚索孔连打穿连续墙都很困难，给锚索施工带来了极大困难，连续墙锚索孔施工如下图2所示。
要确保施工锚索过程中不出现涌水涌沙，就要降低基坑外水位到锚索孔口以下,这需要设大量的降水井,不仅要增加相当大的投入，而且大量的降水会引起地面及周边建筑物沉降。另外，地下水在基坑北侧福田河的补给下，降水不一定起到效果。如果从地面对砂层加固，也不一定能达到效果，而且施工时间长。在施工工期、周边环境、地
4钢套管施工方法
由于将连续墙打通以后就会出现涌水涌砂，施工中工序衔接及材料的准备一定要到位，这样才能将涌水涌砂量减小到最少，钢套管施工步骤如下：
①钢套管准备到现场
锚索孔设计为φ180mm，连续墙的钻孔为φ200mm，钢套管采用φ190mm的无缝钢管，根据基坑外水压力计算，钢套管长3m即可平衡基坑外的水压力，所以，选用的钢套管长3m。
③连续