郑州黄河明珠置业有限责任公司 河南郑州 450000
摘要：在深基坑支护中，面临垃圾杂填土、细砂、外部压力水渗漏等复杂不利因素下，支护锚索的设计选择及施工工艺尤为重要。本文通过对具体项目在不利因素下分析不同的锚索形式及工艺，选择了高压旋喷锚索进行局部重要断面的支护施工，提高了锚索应力，取得了较好的支护效果。
关键词：深基坑支护、复杂土层、渗漏、位移、锚索应力
1 前言
高压旋喷锚索是采用螺旋钻机以一定范围的倾斜角度，在土体中钻孔，同时向土体喷射水泥浆，在锚索周围形成不同扩大直径水泥土桩锚结石锚固体，在松软土层中相应显著提高锚索锚固力。具有施工方便快捷、经济合理、安全有效地特点。本文结合郑州地区某具体工程支护过程中的抢险支护实例，介绍了高压旋喷锚索技术在基坑支护变形控制中的应用，可供类似项目参考。
2 基坑工程概况
2.1工程概况
某项目位于郑州市黄河冲积平原地区，1栋10层连体办公楼（办公楼A/B）、1栋10层办公楼（办公楼C），总建筑面积69426.02m2，其中地上建筑面积47890.54m2，地下建筑面积21535.48m2，采用钢筋混凝土框架结构，地下两层，地上10层。主楼建筑高度42.9m；项目基础采用CFG桩复合地基，柱下独立基础、墙下条形基础。拟开挖基坑东西长约140m，南北宽约96m。场地±0.000标高为88.53m，场地四周整平标高87.50~88.10m。地库基底标高约77.28~78.38m，基坑开挖深度为9.12~10.72m。基坑东侧30米外为已蓄水人工运河，设计常年蓄水位标高85.5米。
2.2 工程及水文地质条件
场地地貌单元属黄河冲积平原。根据勘察报告，涉及开挖范围内地质情况自上向下简述如下：
第1层杂填土，杂色，含大量碎砖块、混凝土块及废桩头。局部为素填土，以粉质粘土、粉土为主，主要为近年来场地堆填而形成。
第2层细砂，黄褐色，稍湿，稍密，颗粒级配一般，局部夹粉质粘土薄层。
第3层粉质粘土，黄褐色～灰褐色，软塑～可塑，局部夹粉土薄层。
第4层粉土，灰褐色，湿，稍密～中密。
场地内勘探深度范围内地下水类型为潜水。本次勘察期间（2017.4.12-4.27）实测稳定水位埋深为现自然地面下10.50～12.20m（绝对标高为76.53m～77.85m）。场地东侧为现状运河，运河现状水位标高约84.30m，设计常年水位标高约85.50m，运河采取了防渗措施。
2.3原支护设计方案
本工程基坑采用上部土钉加下部桩锚支护形式，
采用上部土钉墙+下部桩锚支护，土钉墙坡率1：0.4，设2排土钉，桩直径600，桩长12.0m，桩中心间距1.2m，设2道预应力锚索，锚索水平间距2.4m。
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图1
2.3 基坑监测
本工程由于紧邻运河，所以建设方对基坑监测较为重视，选择专业监测单位对本项目基坑进行了以下五个方面的监测：基坑边坡顶部水平、竖向位移监测；土体深层水平位移（测斜）；锚杆（索）内力监测；地下水位监测；周边道路竖向位移监测。
3、选择高压旋喷锚索的原因
本工程基坑支护施工从2019年1月开始施工，截止2019年7月为止，除基坑东侧第二道锚索未施工外，其余土钉及支护桩及锚索全部施工完毕，但自6月份以来，随着基坑开挖深度的增加，运河蓄水接近设计水位85.5米高程后，基坑东侧临运河侧开始陆续出现多处渗水现象，经监测单位测量地下水位发现，地下水位并未抬高，经判断，应为东侧运河侧由于市政防渗不到位渗水所致，建设方通知基坑监测单位加大基坑变形监测频率，改为每日一测。2019年7月2日，监测发现基坑东边坡冠梁位置出现裂缝并突然增大，基坑围挡外侧绿化带亦出现较宽的裂缝，通过数据分析发现，东侧边坡、南侧边坡靠近东边坡处的冠梁、坡顶均不同程度的发生水平位移和竖向位移，2019年7月3日，基坑监测发现东侧冠梁当日位移最大9.5mm，累计位移30.1mm，根据监测要求每天位移超过3mm或连续3天变化超过2mm，累计位移超过30mm的就达到报警值，根据监测日报显示，东边坡连续几天单日监测变化量和累计监测变化量均超出报警值，同时东侧基坑红线外1米-12米范围内景观绿化土体出现倾斜于基坑东边界的裂缝，最大处已有10公分，深度不可观测。如下图1：
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图2
综合种种数据分析，东侧运河蓄水面高程85.5米，基坑东侧基底标高为78.38，最大高达7.12米的水头落差，由于运河市政防渗措施失效，加上基坑东侧前两层土质为杂填土及细砂，导致河水通过局部细砂层形成通道渗入基坑，并冲刷东侧支护桩造成水土流失，形成土体整体向基坑内滑移，造成基坑外土体裂缝及支护冠梁向内变形位移。
经建设、监理、基坑设计、基坑监测、地勘、总包等单位共同对基坑及周边场地进行了查勘，对监测数据进行了分析，基坑东侧原普通锚索方案已不能满足此处复杂地质情况的支护稳定作用，存在极大的安全隐患，急需抢险处理方案来保证东侧边坡的稳定和基坑的安全。东侧第一道锚索应力值监测个别已破坏，如表2所示：
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表2
经分析原设计方案中普通锚索已不适用于如此杂填土、细砂在渗水情况下的锚固要求，经考虑采用高压旋喷锚索方案进行东侧基坑加固处理方案如下：
1、东坡第一道锚索下1m处（标高82.5米处）增加一排高压旋喷锚索；
2、上下两排锚索呈梅花形布置，水平间距2.4米；
3、两桩一锚，锚索采用旋挖钻工艺施工，倾斜角度为20度，锚索长度为18m，自由段6米，孔径为200mm，水灰比0.5，水泥总用量不小于60kg/m，锚索自支护桩外皮边线以外预留1.5m，用于补偿张拉。
4腰梁选型及锚索配筋同原设计。
4、高压旋喷锚索施工
4.1 施工工艺及要求
与第一道锚索上下错开布置，两桩一锚，倾斜增大为20度，锚索采用长度为18m。锚索自支护桩外皮边线以外预留1.5m，用于补偿张拉。
1、高压旋喷工艺流程：放线定孔位→钻机就位→校正孔位、调整角度→钻进（高压扩孔）成孔→安放锚索→注浆→拔套管→安装腰梁、锚头锚具→ 张拉锁定。
2、钻孔施工
锚孔定位：基坑边坡经过修整喷护后，按设计要求的标高和水平间距，定出孔位，做好标记。
校正孔位、调整角度：将专用锚杆钻机，对准已放好的孔位，调整好角度，验收合格后准许开钻。
钻孔：选用硬质合金高压旋转钻头（喷头），钻头侧翼设置多个喷嘴进行高压旋 转回转钻进工艺，锚杆钻孔的深度不应小于设计长度，也不宜大于设计长度 500㎜。
钻孔施工符合下列要求：
a、锚索水平方向孔距误差不大于 50mm，垂直方向孔距误差不大于 100mm。钻孔底部的偏斜尺寸不大于锚固体直径的 3％。
b、锚孔孔深不小于锚索设计长度，也不大于设计长度的 1％，锚孔的孔径不小于设计的孔径。
3、锚索制作与安放钢绞线严格按设计尺寸下料，每股长度误差不大于50mm。钢绞线按一定规律平直排列，注浆管应与杆体绑扎牢固。锚索自由段用塑料管包裹，与锚固段相交处的塑料管管口用防水胶布封住。组装好的锚索（包括注浆管）在钻孔结束后立即放入孔内，安放时，防止杆体扭压、弯曲，并插入至设计深度且确保拉杆处于钻孔中心位置。
5、注浆工艺
成孔并扩孔后，保持22Mpa注浆压力缓缓拔管，速度控制在10CM/分钟，注浆后不得随意敲击或拉拔杆体，也不得在杆体上悬挂重物。浆液应随搅随用，并在初凝前用完。注浆作业开始时，先用稀水泥浆循环注浆系统 1～ 2min，确保注浆时浆液畅通。
6、垫板、锚板、牛腿、腰梁按原设计施工图纸施工.
7、锚索在浆体达到设计强度的75%或试块抗压强度达到15MPa后开始张；锚索张拉顺序因为考虑对邻近锚杆的影响；采用隔一拉一；锚索正式张拉前，取 20%的设计张拉荷载，对其预张拉1～2 次，使其与锚具接触紧密，钢绞线完全平直；锚索分级张拉至设计施加预应力值的1.05倍后锁定。
4.2 施工效果
2019年7月10日基坑东侧按此高压旋喷锚索方案开始施工，7月13日施工结束，后经过张拉锁定，基坑变形逐渐稳定，7月31日，经监测，单日水平位移解除报警，锚索内应力值达到106.7KN，边坡逐渐稳定。见表3：
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表3
5、结论及建议
本次采用高压旋喷锚索方案我们调整了锚索角度，由原设计的15度增大到20度，从受力角度增大了摩擦系数，相应提高了锚固力。在现场施工中我们重点关注注浆压力与施工速度关系，经试打后确定，在保持22Mpa的注浆压力下，保持10CM/分钟的钻进速度，能提高锚索的施工质量，相对保证其锚体完整性，提高锚固力，后经拉力测试，本次锚索拉力比东侧第一排锚索拉力提高1倍有余。
实例证明高压旋喷锚索可用于解决湿陷性黄土地区存在杂填土、沙土及压力水的复杂不利因素基坑支护中，效果较为明显，对类似的工程施工可提供参考。