建筑技术丨深基坑工程中砂层锚索渗漏防治关键技术研究

1 研究背景

在深基坑支护工程中，桩锚支护形式以其经济性及适用性被广泛应用。在基坑支护工程中，常采用封闭的止水帷幕，减少基坑排水对周边环境的影响，而锚索施工会穿透封闭的止水帷幕，对止水帷幕造成一定的破坏。

地下水通过锚索孔渗入基坑，出现地下水渗漏问题。地下水渗漏会引起基坑周边建（构）筑物、道路及地下管线沉降、变形、开裂、塌陷等现象，同时还会给深基坑工程的施工带来较大的安全隐患。而在地下水丰富的沿海地区，锚索施工过程中还会出现地下水将水泥浆带出孔外，造成水泥浆流失，甚至导致锚索达不到设计拉力。

本研究结合项目特征及以往的锚索漏水封堵经验，解决了锚索孔渗漏问题，同时保证了锚索锚固力，消除了锚索漏水对基坑造成的安全隐患。

2 当前施工技术

现阶段对于锚索渗漏水的处理主要方式有以下几种。

（1）锚索张拉锚固后，在锚索锚垫板、冠梁或腰梁处钻孔并高压注浆进行封堵，注浆材料宜选用有油性聚氨酯、水泥–硅酸钠混合浆液。

（2）在锚索孔口采用棉絮将锚索缝隙塞实，并注入快干水泥进行封堵。

（3）在锚索张拉自由段缠绕防渗填充物，浆液附着在防渗填充物的外周，浆液与防渗填充物之间形成防渗层，从而起到防水防渗的效果。

3 工程概况

本项目位于深圳市光明区，基坑开挖面积19 031 m²，基坑开挖深度约12.55 m，东侧局部区域开挖深度为6.05 m。本基坑大部分区域采用排桩+锚索的支护形式，东北角采用桩撑的支护形式，并将桩外侧一排直径为0.8 m的搅拌桩作为止水帷幕。

基坑北侧地下室边线距离用地红线3.0 m，红线外为空地，红线距离北侧志康路约25 m，道路两侧存在市政管线。

3.1 工程地质及水文地质条件

本基坑工程场地地层岩性自上而下依次为素填土、杂填土、细砂、淤泥质土、粘土、细砂、粗砂、粘土、粘性土、全风化混合花岗岩、强风化混合花岗岩。

本项目水系属于茅洲河流域西田水支流水系，场地地下水为孔隙水和基岩裂隙水。地下水位埋深普遍较浅，孔隙水主要赋存于填土层及砂层中，水量较丰富，地下水主要靠大气降水的渗入和地下侧向径流补给。本次施工锚索均需穿透砂层，尤其是第2道锚索，开孔位置位于砂层中，地下水对锚索的施工影响比较大。

3.2 锚索施工渗漏情况

北侧基坑深度约11 m，采用1.0 m@1.5 m排桩+两道锚索的支护形式，排桩外侧采用0.8 m@0.6 m的大直径搅拌桩作为止水帷幕，典型剖面如图1所示。

图1 基坑支护剖面示意

因项目地层中含淤泥质土、砂层等易塌孔地层，因此锚索施工采用套管跟进施工工艺。北侧锚索在第1次常压注浆完成后拔出套管，拔出套管后锚索孔内出现渗水现象，锚索孔渗水会稀释水泥浆，并将水泥浆带出孔外，造成锚索孔内水泥浆流失。为防止孔内水泥浆流失及地下水渗漏，在锚索孔口位置采用棉絮加快干水泥进行封堵，但止水帷幕位于桩侧，桩间为原状土，封堵完成后地下水从桩间其他位置绕渗出来，并造成孔口位置桩间土垮塌。后续锚孔口采用引流+封堵的措施进行处理，减少水泥浆液流失。次日地下水监测数据显示，锚索附近的地下水位下降约2.5 m，地下水流失比较严重。

因基坑采用排桩+两道锚索的支护形式，东北角紧邻建筑物，对基坑位移比较敏感，因此后续锚索施工既要保证锚索的抗拉力，又要防止地下水流失，造成基坑外侧土体固结沉降。基于上述目的，结合当前锚索堵漏的技术和项目特点，提出了在搅拌桩深度绑扎棉絮减少水泥浆流失、在自由段预埋注浆管、采用水泥–硅酸钠双液注浆快速堵漏的施工工艺，在保证锚索质量的同时，又能对锚索渗漏进行快速封堵，而且现场易于操作且成本低。

3.3 施工技术

3.3.1 施工工艺原理

因止水帷幕在排桩外侧，要保证锚索不渗漏，只能在止水帷幕处的钻孔内进行封堵。钢绞线自由段在搅拌桩的位置处缠绕棉被，避免地下水渗漏过程中带出水泥浆液和泥沙。待二次注浆完成后，在预留的注浆管内注入水泥+硅酸钠混合液，双液在自由段注入后快速凝固，在搅拌桩处同棉被及孔壁形成一个整体，从而解决锚索漏水漏浆的问题（图2）。

图2 封堵示意

3.3.2 施工工艺流程

锚索钻孔→锚索制作安装（钢绞线缠绕棉被及设置双液注浆管）→锚索安放→一次注浆→套管拔出→一次注浆补浆→二次注浆→双液注浆封堵。

3.3.3 施工方法

（1）锚索钻孔。地勘资料显示，场地内含有淤泥质土层、砂层，地层松散，透水性强，锚索成孔时易塌孔，因此采用套管跟进成孔施工工艺。钻孔前及钻孔过程中需随时复核锚索成孔角度，保证钻孔偏斜度满足设计要求。钻孔长度宜超设计长度0.5~1.0 m，成孔完成后采用泥浆循环清孔，清除孔底沉渣。

（2）锚索制作安装。锚索自由段需选取不易破损的波纹管包裹钢绞线，避免自由段钢绞线与注浆体出现粘结。止水帷幕段钢绞线封堵措施：1）钢绞线距顶部3.5 m处缠绕棉被，用于在搅拌桩处封堵；2）成孔套管内径约140 mm，棉被包裹完成后直径应不超过120 mm，避免套管内无法下放钢绞线；3）将棉被下端固定在钢绞线上，同时采用塑料绳螺旋式捆绑棉被，塑料绳在棉被上端采用活扣系紧，并将线头留至钢绞线端部，以便后期解开绳扣，使棉被遇水膨胀充填锚索孔；4）预留1根注浆管用于水泥+双液注浆封堵，预留注浆管端部距棉被下端1~1.5 m，预留双液注浆管端部封堵及注浆孔开孔同二次注浆管一致。

（3）锚索安放及一次注浆。将锚索安放至套管内，安放过程中一旦出现钢绞线包裹处无法塞入套管内，应及时拔出钢绞线，重新制作封堵装置，避免后期拔出套管时带出钢绞线。锚索安放到设计位置后进行一次注浆，一次注浆采用常压注入水泥浆，当套管口出现返浆时方可终止注浆。

（4）套管拔出及补浆。一次注浆完成后拔出套管，套管拔出后解开绑扎棉被的绳扣，使棉被能膨胀充填锚索孔，解开绳扣后再通过一次注浆管进行常压补浆。

（5）二次注浆及双液注浆封堵。在孔口浆液泵送管与注浆管之间添加带阀门的三通接头，带阀门一端接硅酸钠泵送管，另外两端分别接水泥浆泵送管和锚索二次注浆管。注浆时采用两套单液注浆系统分别泵送水泥净浆和硅酸钠浆液。二次注浆时，关闭三通接头阀门，并只启动水泥浆液注浆系统，使二次注浆注入水泥净浆，待孔口返浆后停止注浆。

（6）水泥+硅酸钠双液注浆封堵。采用P·O 42.5 R普通硅酸盐水泥，水泥浆液水灰比为0.5，硅酸钠浓度为38波美度，双液体积配比为水泥∶硅酸钠=3∶1。先将硅酸钠按体积比1∶3将硅酸钠进行稀释，水泥浆液水灰比为0.5，将稀释后的硅酸钠溶液与水泥浆按体积比1∶1进行混合，混合后的水泥+硅酸钠浆液凝结时间约20 s。

硅酸钠溶液在开口式的塑料桶内进行调制，调制完成后直接放入注浆泵进行泵送，硅酸钠溶液必须现用现制，严禁使用长时间放置的硅酸钠溶液。

将三通与预留的双液注浆管相连接，打开阀门，同时启动两套注浆系统，泵送水泥浆液及硅酸钠溶液，两个注浆泵的泵送压力须一致，使水泥浆液和硅酸钠溶液在三通接头处按设计比例混合注入锚索自由段内。双液凝结时间短，能有效实现对锚索孔冒水进行快速封堵。

4 检验效果

采用钢绞线包裹棉被+双液注浆的封堵方式，有效解决了锚索孔冒水漏浆的问题，同时保证了锚索的锚固力。基坑使用期间，锚索未出现渗漏状况。

对锚索进行抗拔力检测及锚索张拉锚固，采用钢绞线包裹棉被+双液注浆封堵措施的锚索质量均达到设计要求。张拉锚固完成后，该处理方式的锚索无渗水现象。基坑挖至基坑底后，锚索支护范围内水平位移监测数据稳定，均未超出设计要求（该区域支护结构顶部水平位移预警值为32 mm），锚索范围内坑顶水平位移曲线如图3所示。

图3 锚索范围内坑顶水平位移曲线

5 结束语

在富水地层中施工锚索，地下水的控制是锚索施工成败的关键。通过在止水帷幕处钢绞线包裹棉被减少水泥浆液流失，后期将水泥+硅酸钠双液混合注入封堵措施下端，通过双液的快速凝结作用，将止水帷幕处的锚索孔快速封闭，从而隔断地下水渗漏通道，达到锚索堵漏的效果。该技术不仅所用材料简单，现场操作便捷，封堵效果显著，而且保证了锚索质量。