顧建亞 牛文忠

隨著我國國民經濟的快速發(fā)展,建筑業(yè)突飛猛進,城鎮(zhèn)化上升為國家戰(zhàn)略，地下空間的開發(fā)利用向縱深、大跨方向發(fā)展,其埋深已由單層普遍到二、三層，甚至更多層，為了保證地下空間本身的施工安全以及周邊環(huán)境安全，常規(guī)的支護施工手段已難以滿足要求，需要有更經濟、更有競爭力、更方便快捷的技術手段來支撐。與此同時，為了保證地下空間的有序、長遠、合理開發(fā)利用，各地政府相繼出臺文件,禁止地下空間支護體系超越用地紅線，如《無錫市深基坑工程管理規(guī)定》錫政辦規(guī)定。

可回收承壓型囊式擴體錨桿作為一種新型的深基坑支護技術，具有工程造價低,如與不回收錨索相比，造價降低約10%～20%，與支內撐相比，造價可降低30%～50%；工期短，土方開挖方便；節(jié)能、環(huán)保、與可持續(xù)發(fā)展國家戰(zhàn)略實施相協(xié)調；錨桿實現回收，清除地下障礙，重復利用，節(jié)約資源，保護環(huán)境等眾多優(yōu)勢，在各地地下空間的開發(fā)應用中取得良好的經濟和社會效益?，F結合全國各地使用情況，嘗試在蘇南及無錫地區(qū)地下空間開發(fā)中的推廣應用。

1.可回收承壓型囊式擴體錨桿應用領域

1.1 可回收承壓型囊式擴體錨桿新技術應用領域

巖土錨固技術在高層建筑、地下空間、軌道交通、橋隧工程、城市地下交通樞紐、港口碼頭、水庫高壩、邊坡工程、礦山建設、國防工程等領域有著廣泛的應用。工程界正面對大量隧道、地下洞室、井巷支護、邊坡穩(wěn)定、深基坑、結構抗浮、高壓輸水管道等規(guī)模宏大、技術難度與風險程度較高的巖土工程穩(wěn)定問題。承壓型囊式擴體錨固技術（中國京冶CJY-KT 錨桿成套新技術）是確保上述工程建設安全、經濟、高效與環(huán)保的最佳途徑之一。

1.2 可回收承壓型囊式擴體錨桿承載的力學機制

新型擴體錨桿與傳統(tǒng)錨桿的錨固段形態(tài)存在顯著區(qū)別，傳統(tǒng)錨桿依靠錨固段與周圍土體的粘結力和摩擦效應來傳遞荷載[1]，錨固力大小取決于有效錨固段的長度，而壓力型囊式擴體錨桿則依靠擴大頭的端壓，及錨固段與周圍土體的粘結力、摩擦力承載，錨固力大小與擴大頭的端頭承載面積關系很大，擴體錨固段長度只要能滿足對土體有效擠密的要求，其長度可以大大減短。

圖1 可回收承壓型囊式擴體錨桿與傳統(tǒng)錨桿承載

1.3 可回收承壓型囊式擴體錨桿理論研究

（1）豎向擴體錨桿長度與直徑對錨桿承載力的影響（見圖2-3）。

（2）承壓型囊式擴體錨桿承載力的確定

行業(yè)標準《高壓噴射擴大頭錨桿技術規(guī)程》JGJ/T282-2012

圖2 Q-S 試驗曲線

圖3 Q-S 試驗曲線

對于豎直擴體錨桿：

對于水平或傾斜擴體錨桿：

1.4 可回收承壓型囊式擴體錨桿施工技術措施

1.4.1 可回收承壓型囊式擴體錨桿的主要施工方法

機械擴孔方法：中國京冶開發(fā)的機械擴孔錨桿施工方法；旋噴擴孔方法：歐洲20 世紀80 年代投入的工程的旋噴擴孔錨桿施工方法，中國京冶開發(fā)的鉆噴注一體化擴孔錨桿施工方法；脹壓擴孔方法：中國京冶開發(fā)可控囊式膨脹擠壓土體裝置。

1.4.2 可回收承壓型囊式擴體錨桿施工工藝步驟

（1）根據錨桿設計角度與長度，采用鉆噴注一體化擴體錨桿施工方法，形成非錨固段開孔和擴體錨固段旋噴擴孔，使水泥漿充滿錨孔?；虿捎脦в新菪~片的旋噴管機具（或機械擴孔機具）進行非錨固段鉆孔和擴體錨固段旋噴擴孔，使水泥漿充滿錨孔。

（2）將可回收承壓型囊式擴體錨桿制成品導入錨孔中的設計位置。

（3）根據設計壓力與注漿量，壓灌水泥漿或水泥砂漿，使囊體膨脹成設計形態(tài)與大小。錨桿擴體錨固段通過壓力注漿向外均勻擠擴，增加擴體錨固段圍壓，確保索體置中；囊式擴體錨固段對周邊土體產生擠脹作用，可以提高錨桿拉拔力，同時減少變形量；囊內壓灌高標號水泥漿，其結石體強度大于45MPa，給錨固端頭承壓提供了足夠的強度。

（4）根據設計要求，還可以采用擴體錨固段前部壓漿工藝。

圖4 折疊的與膨脹擠擴后的擴體錨固段結構圖

2.工程實例實踐

2.1 工程概況

（1）綠地集團無錫置業(yè)有限公司太湖大道東望景苑商務廣場基坑工程位于無錫市錫山區(qū)太湖大道以南、華夏南路以東、東亭路以西，由6 棟21～27 層高層辦公樓（附帶3 層商業(yè)裙房）以及2 層滿布大地庫組成。

（2）基坑周邊環(huán)境條件：北側道路紅線距離地下室外墻約28.4m～32m；南側道路紅線距離地下室外墻約13.5m；西側道路紅線距離地下室外墻約7.8m，路面下1.5m 左右靠近基坑側人行道分布有雨、污水及電力、通訊管線；東側道路紅線距離地下室外墻約13.5m，路面下1.5m 左右靠近基坑側人行道分布有雨、污水及電力、通訊管線。

（3）建筑物地下室±0.00=4.9m（1985 國家高程），場地整平標高-1.7m（相對），地下室底板底標高-10.6m～11.6m（相對），基坑開挖深度：8.90m～9.90m，支護周長約1311m。

（4）基坑側壁安全等級：二級，有效支護時限：一年，設計地面超載：20KPa。

2.2 場地地質條件

根據無錫民用建筑院提供的巖土工程勘察報告，基坑開挖影響范圍內工程地質及水文地質條件分布如下：

2.2.1 場地工程地質條件

表1 土層情況

2.2.2 場地水文地質條件

擬建場地主要含水層分別為（1）填土中的潛水、（4-1）層粉土夾粉質粘土中的淺部微承壓水。

（1）填土中的潛水中地下水主要靠大氣降水及地表徑流補給，本場地3～5 年最高地下水位為2.70m。

（2）(4-1)層粉土夾粉質粘土中的淺部微承壓水穩(wěn)定水位（水頭）標高(黃海標高) 1.25～1.41m，平均1.35m，透水性中等，富水性中等。

2.3 基坑支護方案

根據場地地質條件、基坑開挖深度和周邊環(huán)境情況，基坑支護方案采用二級放坡土釘噴射混凝土護面+三軸攪拌止水樁支護，東、側采用灌注樁排樁+可回收承壓型囊式擴體錨桿+三軸攪拌止水樁支護，地下水采用坑內明排+管井降疏水措施。典型的可回收承壓型囊式擴體錨桿支護剖面如圖5。

2.4 可回收承壓型囊式擴體錨桿試驗

由于可回收承壓型囊式擴體錨桿在蘇南及無錫地區(qū)是一種新型基坑支護技術，無成熟的施工經驗方法，正式施工之前選擇了4 處（其中1 處為備用）具有代表性的地段進行試驗，確定合理有效的施工工藝參數（錨桿承載力標準值、成孔工藝措施、擴孔參數、注漿參數及張拉鎖定參數等），作為工程錨桿施工參考依據。

2.5 可回收承壓型囊式擴體錨桿施工質量控制措施

（1）成孔質量控制，由于可回收承壓型囊式擴體錨頭需送至孔內指定深度，為了保證成孔孔徑尺寸和孔壁的穩(wěn)定性，鉆成孔時采用套管跟進護壁成孔方法，確保錨桿擴體到達指定位置。

圖5

（2）錨桿擴體位置擴孔控制措施，擴體時可以采用清水或水泥漿（建議最好采用水泥漿，不但護壁而且可以加固擴體段土體），壓力以18～20MPa 為宜，擴體速度25cm/min左右，擴體段長度需同擴體錨桿相對應，防止超擴影響承載力。

（3）地面沉降控制措施，錨桿擴體成孔及旋噴擴孔過程中因應力釋放、對原始地層的擾動及水、土的流失，不可避免產生地面沉降，為防止對周邊建筑、道路及管線產生次生危害，施工時采取間隔成孔、變角度成孔，帶漿成孔、超前注漿加固地表土體等技術措施，取得良好效果。

（4）承壓水的控制措施，當囊體擴體位于粉土、粉砂等承壓水土層時，因其體積有限，孔內雖經過補漿處理，但承壓水頭大于孔內水體壓力，致使孔內水泥漿流失達不到止水效果，孔內產生水土流失情況，易產生承壓水沿錨桿孔管涌，為防止次生災害和錨拉力下降，需采取優(yōu)化水泥漿配比、添加減水劑（水玻璃、木質素等）、設置止?jié){塞等技術措施。

（5）錨桿（索）回收措施，錨桿擴體施工完成施加預應力前后，需對錨頭及外露錨桿（索）采取防銹、防損保護措施，避免錨頭、錨桿（索）受損影響回收效果，回收時應間隔進行并加強周邊環(huán)境監(jiān)測，實行動態(tài)信息化施工，防止產生次生破壞。

2.6 可回收承壓型囊式擴體錨桿監(jiān)測成果

第三方監(jiān)測單位對基坑變形監(jiān)測工程，歷時7 個多月，工期較長，綜合分析邊坡變形、道路與管線沉降監(jiān)測成果及道路與管線點的累計沉降量-時間曲線圖（見圖6-7）可知：基坑周邊道路與管線沉降值較小，對周邊道路管線影響較小?；幽蟼燃拔髂蟼€別監(jiān)測點因暴雨雨水管破裂造成地表填土浸水沉降較大，后經注漿加固處理消除隱患，未對基坑整體穩(wěn)定性造成影響。

圖6

圖7

3.結論

（1）與傳統(tǒng)的土層錨桿比，新型可回收承壓型囊式擴體錨桿克服了各地政府關于支護體系禁出紅線難題，減少了地下空間的施工難度，提高土方開挖和地下結構施工便利性，節(jié)約了工程造價，縮短了施工工期。

（2）擴體錨桿的適用地層廣，包括：粘土、粉土、黃土、沙土、砂礫土、殘積土和強風化巖層，(標貫擊數N ≤60)。

（3）擴體錨桿的施工管理簡單，承載力能夠提高2到3倍,防腐效果好，耐久性突出；施工質量可控可靠，施工速度快，生產效率高，能使工期縮短1/5 左右；擴體錨桿成套專利新技術可以減少10%～20%的工程鋼材用量，系統(tǒng)錨固工程綜合造價可以降低10%～20%。

（4）擴體錨桿施工出土量少，無渣土外運，材料回收,實現了節(jié)能減排和環(huán)境保護，節(jié)省土地資源、人力資源、建筑材料。

（5）針對承壓型囊式擴體錨桿的顯著特點，結合其在兄弟省份實踐的成功經驗，作為地下空間抗拔錨桿加以推廣使用。