预应力锚索在基坑支护应用

1工程案例

威海798大厦基坑支护工程地处威海市高区吉林路与火炬路交汇处，属于商业中心位置。基坑设计开挖深度为10.10m、设计周长约400m，距离基坑边最近的建筑物仅10m。本基坑采用型钢水泥土搅拌墙配合5道预应力锚索锚固支护体系，基坑降水系统采用全封闭截水帷幕结合坑内管井井点降水组成。进行第二层预应力锚索施工时发现基坑南侧区段有严重的流砂现象，通过现场试验性钻孔发现，流砂问题很严重，个别试孔甚至发生涌砂现象。

通过现场查阅本工程的岩土工程勘察报告可知在基坑支护及支护受力分析范围内场地地层依次可划为第四系杂填土和冲洪积层细砂、淤泥质粉质粘土、含粘性土砂、细砂以及陆相残坡积层的粉质粘土。场地水文地质条件较简单，地下水位埋藏较浅，属第四系孔隙潜水，略具承压性，场地静止水位埋深为0.95~1.24m。根据岩土工程勘查报告可知细砂层、含粘性土砂层和细砂层为主要含水层，且其渗透系数分别为6m/d、3m/d、5m/d。通过现场分析、探讨和同类项目的经验总结，并结合现场试验施工，最终采取变更预应力锚索的孔口标高和循环液体的液面高度及浓度的处理方案，成功地解决了预应力锚索施工时遇到流砂的难题，并取得了较好的经济效益和社会效益。

2方案分析

本案例所采取的解决流砂难题的方案是经过现场试验施工和对以往同类工程施工经验的总结而得出的。首先，分析流砂产生的原因，通过对工程现场的现有资料进行调研分析易得出如下结论：（1）基坑南侧从地理位置上说为本区域的上水头，而基坑所采取的截水帷幕打破了原有的平衡水系，造成基坑南侧局部水头压力较大。（2）发生流砂的地层为第二层细砂层，该细砂层通过坑内土方开挖可知其水平向和竖向渗透性均较小，同时该细砂层的下方为具有隔水性淤泥质粉质粘土层，从而又为流砂的产生创造了有利条件。

（3）前期为了确保基坑四周的建筑物安全，一直采取坑内降水方案，而基坑外围设置的降水井一直当做回灌观测井使用，也为流砂的发生埋下了隐患。其次，通过认真总结以往同类工程的施工经验并结合先前的试验孔施工情况，决定从调整预应力锚索的孔口标高、钻孔角度、循环液的浓度和调高循环液的液面高度等方面进行现场试验性施工，并做好现场试验总结工作。最后，通过对几种可行的处理方案进行对比分析，最终选定最佳处理方案。一般来说，在基坑支护工程中进行预应力锚索施工时如遇到较为严重的流砂现象均采取一次性自进式锚杆进行替代施工，但因其工程造价太高，均是最后考虑的一种解决方案.

3方案介绍

本案例所采取的预应力锚索施工遇流砂时的解决方案的原理是通过调整和控制预应力锚索孔口内外的压力差来进行施工的。在实际施工时，又可以细分为如下2种施工方案：（1）降低拟施工的预应力锚索的施工孔口标高，增大锚索的施工倾角。（2）抬高锚索孔口处的循环浆体的自然液面高度。方案1的目的是使锚索的孔口位于施工循环浆液的自然液面以下，以利用循环液体的压力来平衡砂层的水压力，最终达到锚索施工的目的。方案2的目的是保持锚索的孔口标高不变，抬高锚索孔内的循环液体的的自然液面高度，以达到增大孔口外的循环液体压力，进而达到平衡砂层水压力的目的，从而实现锚索的正常施工。

2种方案的目的都是增大预应力锚索孔口外的循环浆体的压力，利用锚索孔口内外压力平衡差的控制来解决流砂问题。在上述2种方案的实际施工过程中，应随时根据地层的变化来更换钻具，做到快速钻进、慢转钻杆，以减轻对流砂的扰动；同时在施工中还应减低冲孔液体压力、适当加大循环液的浓度，必要时可采取用纯水泥浆替代其他循环浆体，从而达到更好的流砂处理效果。

4结论及体会

（1）对有较厚的细砂层、地下水较丰富、周边有水源补给的基坑施工，施工单位在编制基坑支护设计和施工方案时，对流砂的危害应有充分的认识。若能在施工前充分研究地质勘探资料，按考虑流砂的思路制定支护方案和施工方案，既可避免流砂现象的发生，更不会出现流砂问题后被迫停工进行处理，既耽误了工期，又增加了许多不必要的费用。

（2）设计人员运用岩土工程地质勘察报告进行基坑设计时，应该根据工程水文地质条件，针对该场地具有的典型土层，对施工时可能发生的问题，提出必要的相应的设计方案和防治措施。（3）本文案例中最后所采用的方案很好地处理了流砂问题，为以后类型工程施工积累了丰富的施工经验。（4）像本文案例一样，当同一问题出现多种处理方案时，应先对方案进行可行性、经济性对比，最终选取最佳的解决方案。

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