在新近填土中采用高壓旋噴形成擴大頭錨索施工技術(shù)

在新近填土中采用高壓旋噴形成擴大頭錨索施工技術(shù)摘要：結(jié)合南寧市和美春天基坑支護工程項目，對高壓旋噴擴大頭錨索施工技術(shù)進行了研究，重點闡述了高壓旋噴擴大頭錨索的適用范圍、工藝原理、工藝流程及操作要點等施工過程，成功完成了該項目基坑支護施工，解決了新近填土場地支護較難的難題，可供類似工程參考。關(guān)鍵詞：擴大頭錨索；基坑支護；新近填土工程概況和美春天高層住宅區(qū)項目基坑支護工程位于南寧市鳳嶺青環(huán)路，場地原為低洼地帶，后經(jīng)推填整平?；娱_挖深度約8.6~9.7米，開挖深度范圍內(nèi)土層主要有：①素填土：2.3~15.6m，場地均有分布，呈松散狀態(tài)，為高壓縮性土；②粉質(zhì)黏土：0.5~4.5m，場地局部分布，硬塑~堅硬狀態(tài)，中壓縮性土；③泥質(zhì)粉砂巖：3.5~13.2m，場地均有分布，強風化，泥質(zhì)膠結(jié)，遇水易崩解。本工程采用土釘墻、排樁錨索支護，當填土層較厚時，錨索抗拔不能滿足設(shè)計要求，錨索采用高壓旋噴擴大頭錨索，擴大頭直徑D=600mm，錨固段長1l~12m，軸向拉力設(shè)計值提高至345~420KN，錨索抗拔力滿足要求，基坑側(cè)壁安全性顯著提高。工藝原理高壓旋噴擴大頭錨索是錨索施工中的一種特殊形式。該技術(shù)適用于在新近填土場地基坑及邊坡支護中錨拉結(jié)構(gòu)的施工。擴大頭錨索是將特殊的噴嘴放于錨索根部，高壓注漿泵產(chǎn)生的高壓液體通過噴嘴形成高壓噴射流束切割土體，用水泥漿置換泥漿充填整個土體空腔，從而形成錨索擴大頭。擴大頭錨索除了截面增大，錨固體與土體之間摩阻力增大外，擴大頭端頭與土體擠壓形成一個端承力，所以擴大頭錨索在長度不增加的情況下抗拔力得以大幅度提高。圖1旋噴擴大頭錨索結(jié)構(gòu)示意圖施工過程控制要點工藝流程施工準備f放線定孔位f鉆機就位f校正孔位、調(diào)整角度f套管護壁鉆進成孔f高壓旋噴擴孔f錨索制作與安放f注漿f拔套管f二次注漿f安裝錨具f張拉鎖定f單根錨索完成鉆機就位開挖后的基坑壁經(jīng)過修整噴錨，按設(shè)計要求的標高和水平間距，用水準儀和鋼尺定出孔位，做好標記。將專用錨索鉆機，對準已放好的孔位，調(diào)整好角度，由質(zhì)檢員驗收合格后準許開鉆。套管護壁鉆進成孔鉆機就位以后，調(diào)整鉆機垂直度，同時，調(diào)整液壓桿，緩緩調(diào)整鉆桿與坡面的傾角。采用套管護壁鉆進成孔，鉆進初始，高壓注漿泵控制泵壓不大于1OMpa，鼓入漿體（水或水泥凈漿），并開啟空壓機鼓風送氣，作為可調(diào)節(jié)增壓設(shè)備使用。鉆進過程中，控制鉆機轉(zhuǎn)數(shù)。起步時為慢檔，當?shù)谝桓粍鱼@桿鉆入土體以后，緩緩提高轉(zhuǎn)速，在土質(zhì)不佳的區(qū)段，整段為慢檔鉆進。鉆進過程中認真記錄每一鉆孔的尺寸、鉆進速度等數(shù)據(jù)。鉆進過程及時測斜、糾偏，結(jié)束后，測量孔斜、方位角及孔深，不符合設(shè)計要求的孔作廢孔處理，并灌注水泥砂漿回填后重鉆。3.4高壓旋噴擴孔當鉆機鉆至孔底后，噴嘴達到設(shè)計擴大頭位置時，配置好水泥漿液（水灰比1~1.5），接通漿管，泥漿泵和鉆機開始旋轉(zhuǎn)，并用儀表控制壓力、流量，分別達到預(yù)定數(shù)值時開始提升，噴管應(yīng)均勻旋轉(zhuǎn)、由下而上進行高壓噴射擴孔，直至達到預(yù)期的長度后停止。擴孔的高壓噴射壓力應(yīng)根據(jù)地層情況合適選取，可取12~20MPa；開始旋噴時穩(wěn)壓低壓旋噴10秒，再緩慢提高壓力至設(shè)計值。起步時旋噴轉(zhuǎn)速為6r/min，再緩慢提升到轉(zhuǎn)數(shù)為20~40r/min，噴嘴移動速度控制在10~25mm/min。當旋噴管提升接近預(yù)計長度時，應(yīng)從預(yù)計長度以下1.0m開始，減慢提升旋噴為6~20r/min，旋噴10秒，再向上慢速提升0.5m，旋噴10秒，減慢提升旋噴為6r/min，直至孔口溢出漿體為此。在高壓噴射擴孔過程中出現(xiàn)壓力驟然下降或上升時，應(yīng)查明原因并及時采取措施。噴射管分段提升或下沉的搭接長度不得小于100mm。施工中應(yīng)嚴格按照施工參數(shù)施工，如實做好各項記錄。3.5錨索制作與安放鋼絞線嚴格按設(shè)計尺寸下料，每股長度誤差不大于50mm。鋼絞線按一定規(guī)律平直排列，錨索錨固段沿桿體軸線方向每隔2m設(shè)置一個架線環(huán)，兩個架線環(huán)之間用夾緊環(huán)與二次注漿管捆扎牢固形成一束結(jié)。錨索自由段涂防腐涂料，并套聚乙烯塑料管或波紋管作保護管，保護管兩端1.0m范圍內(nèi)充填黃油，防止灌漿時水泥漿流入管內(nèi)。組裝錨索時同時安放兩根注漿管，一次注漿管底端距錨索底端0.2m左右，二次注漿管的管端距離錨索末端0.8m左右。二次注漿管管底出口處用防水膠布封住，且從注漿管端50cm處開始向上每隔3m左右做出lm長的花管，花管的孔眼直徑為8mm，每段6個孔眼，花管做幾段視錨固段長度而定，孔眼用防水膠布封住。3.6注漿錨索孔灌漿體強度等級為M25,采用純水泥漿，水灰比為0.4?0.55。注漿分兩次進行，一次注漿壓力0.5?1.0MPa,二次注漿壓力為1.5?2.5MPa，第一次注漿必須在成孔后立即進行，并保證孔內(nèi)注滿且孔口有漿液溢出，兩次注漿時間間隔6~12小時，二次注漿總量錨固段不小于450kg/m，自由段水泥用量不小于50kg/m。注漿時，將配制好的水泥漿液用注漿泵通過膠管壓入一次注漿管中，漿液從注漿管底端噴出，隨著漿液的灌入，逐步上拔注漿管，注意上拔注漿管底端必須始終埋入漿液液面下2m左右，以保證錨固體的漿液連續(xù)且密實。注漿直到孔口溢出漿液為止，此時拔出第一次注漿管。二次注漿利用二次注漿花管進行高壓劈裂注漿，在達到最高壓力后穩(wěn)壓30min左右，孔內(nèi)不再吸漿，此時注漿作業(yè)結(jié)束,二次注漿管留于孔內(nèi)。3.7張拉與鎖定1） 預(yù)應(yīng)力錨索張拉前，對張拉設(shè)備進行標定。2） 水泥漿強度達到設(shè)計值75%以上，且錨固段強度大于15.0Mpa并達到設(shè)計強度75%后方可進行錨索張拉。錨索張拉順序因為考慮對鄰近錨索的影響，采用隔一拉一。3） 張拉荷載按設(shè)計張拉力的10%?105%逐級依次進行。4） 錨索正式張拉前，取20%的設(shè)計張拉荷載，對其預(yù)張拉1?2次，使其與錨具接觸緊密，鋼絞線完全平直。5）張拉時，升荷速率每分鐘不宜超過設(shè)計預(yù)應(yīng)力值的0.1；卸荷速率每分鐘不宜超過設(shè)計預(yù)應(yīng)力值的0.2。松弛損失一般為鎖定張拉力的3%?4%,在補償張拉前，應(yīng)注意檢查。6） 張拉加載穩(wěn)壓前后,均量測鋼絞線的伸長值與回縮值,若實測伸長值與理論伸長值相差超過10%或小于5%,應(yīng)停止張拉,查明原因后才能重新張拉。鎖定后的48h內(nèi),如錨束應(yīng)力下降到設(shè)計值以下10％時應(yīng)進行補償張拉。7） 對于有補償張拉要求的錨索,應(yīng)在張拉鎖定后7d左右進行,補償張拉的張拉力值為超張拉力。8） 錨索張拉至設(shè)計值的1.2倍后,按設(shè)計要求進行鎖定。3.8錨頭保護張拉結(jié)束,將錨具外大于15cm的鋼絞線用切割片割除,最好加水或加油冷卻。外錨具或鋼絞束端頭,用混凝土封閉保護,混凝土保護的厚度不小于10cm。質(zhì)量控制4.1成孔施工質(zhì)量控制措施1） 鉆桿成孔時不得擾動周圍地層。2） 錨位點放線，各方向允許誤差不大于1cm,鉆頭直徑不應(yīng)小于設(shè)計鉆孔直徑3mm。3） 鉆孔軸線的偏斜率不應(yīng)大于錨索長度的2%。4） 錨索鉆孔深度不應(yīng)小于設(shè)計長度，也不宜大于設(shè)計長度500mm。5） 進行高壓旋噴擴孔施工時，應(yīng)嚴格控制進尺，防止排渣不及時而堵塞管路或造成鉆渣淤積在擴大頭處。6） 成孔后，必須將孔底沉渣清理干凈，重新丈量孔深及鉆具，確保成孔質(zhì)量。7）特殊情況停鉆8小時后，應(yīng)重新掃孔鉆進。4.2錨索施工質(zhì)量控制措施1）錨索的位置、數(shù)量、長度必須滿足設(shè)計要求和施工規(guī)范的規(guī)定。2）鋼絞線或高強鋼絲應(yīng)除油污、銹斑，嚴格按設(shè)計尺寸下料，每根鋼絞線的下料長度誤差不應(yīng)大于50mm。3） 鋼絞線錨桿桿體綁扎時，鋼絞線應(yīng)平行、間距均勻；桿體插入孔內(nèi)時，應(yīng)避免鋼絞線在孔內(nèi)彎曲或扭轉(zhuǎn)。4） 注漿管應(yīng)與桿體綁軋牢固，綁扎材料不宜采用鍍鋅材料。5） 加工完成的桿體在存儲、搬運、安放時，應(yīng)避免機械損傷、介質(zhì)浸蝕和污染。6） 錨索安放前，應(yīng)檢查桿體的長度尺寸和加工質(zhì)量，確保滿足設(shè)計要求；安放時，防止桿體扭壓、彎曲，不得損壞防腐層，并確保拉桿處于鉆孔中心位置拉桿插入孔內(nèi)深度不小于錨索長度的95％；安放后，不得隨意敲擊，不得懸掛重物。7） 錨索桿體插入孔內(nèi)的深度應(yīng)不小于錨索設(shè)計長度。采用套管護壁鉆孔的，應(yīng)在桿體放入鉆孔到設(shè)計深度后再將套管拔出。8） 錨索水平方向孔距誤差不大于50mm，垂直方向孔距誤差不大于100mm。鉆孔底部的偏斜尺寸不大于錨固體直徑的3％。9） 成孔后應(yīng)及時插入桿體及注漿。4.3注漿施工質(zhì)量控制措施1） 灌注的水泥漿要取樣做室內(nèi)抗壓試驗，以復(fù)核其強度指標。2） 漿液應(yīng)隨攪隨用，并在初凝前用完。注漿作業(yè)開始時，先用稀水泥漿循環(huán)注漿系統(tǒng)1?2min，確保注漿時漿液暢通。

3） 保證錨索孔壁有不少于lcm的注漿厚度，采用底部注漿，水泥漿體應(yīng)按設(shè)計配制水泥漿的水灰比，注漿充盈系數(shù)控制在1.1--1.3之間，并保證注漿管應(yīng)能在1h內(nèi)完成單根錨索的連續(xù)注漿。4） 注漿管端部至孔底的距離不宜大于200mm；注漿及拔管過程中，注漿管口應(yīng)始終埋入注漿液面內(nèi)，應(yīng)在水泥漿液從孔口溢出后停止注漿。5） 采用二次壓力注漿工藝時，二次注漿管應(yīng)牢固綁扎在桿體上，注漿管的出漿口應(yīng)采取逆止措施；二次壓力注漿時，終止注漿的壓力不應(yīng)小于1.5MPa。6） 對于一次注漿，當漿液硬化后，若發(fā)現(xiàn)漿液沒有充滿錨孔時，進行補漿。7） 同一批錨孔注漿結(jié)束后，要清洗注漿管道循環(huán)系統(tǒng)。4.4預(yù)應(yīng)力錨索張拉施工質(zhì)量控制措施1） 錨頭臺座的承壓面應(yīng)平整，并與錨桿軸線方向垂直。2） 當錨索固結(jié)體的強度達到設(shè)計強度的75%且不小于15MPa后，方可進行錨索的張拉鎖定。3） 拉力型鋼絞線錨索宜采用鋼絞線束整體張拉鎖定的方法。4） 錨索張拉應(yīng)有序進行，張拉順序應(yīng)考慮臨近錨桿的相互影響。5） 錨索鎖定前，應(yīng)按表7.4.3的張拉值進行錨索預(yù)張拉；錨索張拉應(yīng)平緩加載，加載速率不宜大于O.lNk/min，在張拉值下的錨索位移和壓力表壓力應(yīng)保持穩(wěn)定。錨索張拉值與軸支護結(jié)構(gòu)安全等級表1錨索張拉值與軸支護結(jié)構(gòu)安全等級向拉力標準值N的比k值一級1.4二級1.3三級1.26）鎖定時的錨索拉力應(yīng)考慮鎖定過程的預(yù)應(yīng)力損失量，鎖定時的錨索拉力可取鎖定值的1.1倍?1.15倍；7）錨索出現(xiàn)錨頭松弛、脫落、錨具失效等情況時，應(yīng)及時進行修復(fù)并對其進行再次鎖定；8） 當錨索需要再次張拉鎖定時，錨具外桿體的長度和完好程度應(yīng)滿足張拉要求。9） 預(yù)應(yīng)力錨索工作期間應(yīng)做錨索應(yīng)力監(jiān)測。結(jié)語高壓旋噴擴大頭錨索施工技術(shù)可推廣性強，在新近填土及類似工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。通過實際施工中問題的處理，得出一下結(jié)論：1） 高壓旋噴擴大頭錨索施工工藝操作簡便，成孔質(zhì)量好，可靠性高，其采用的高壓成孔注漿工藝，在深厚填土中的應(yīng)用，有效避免了常規(guī)錨索成孔困難，注漿不飽滿，錨固力不足等缺點，并在一定程度上縮短錨索總長度，減少錨索孔數(shù)量，有利于支護結(jié)構(gòu)的整體性及防滲要求，大大減小對周邊建筑物的影響。2） 采用普通的預(yù)應(yīng)力錨索施工，為達到相同的抗拔力，錨索的豎向距離較小，錨固段太長，而采用了擴大頭預(yù)應(yīng)力錨索施工，其錨索間的距離可擴大一倍錨固段長度減少一半。雖然擴大頭錨索需要的水泥量比普通的多，且施工時速度比普通錨索較慢，但是綜合實際施工中的其他因素以后，總體成本反而降低了。參考文獻高壓旋噴后注漿擴大頭錨索在深基坑支護工程中的應(yīng)用探討[J].陳亞麗,李小丹,苗永梅