高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿基坑支護(hù)施工

桑良平

(山西六建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030024)

1 問題的提出

在傳統(tǒng)的樁(墻)錨支護(hù)技術(shù)中，隨著基礎(chǔ)深度的增加，支護(hù)結(jié)構(gòu)受力增加，錨桿的設(shè)計(jì)長度隨之增加，但當(dāng)錨桿長度超過一定范圍后，錨桿錨固體的摩阻力不能有效發(fā)揮，造成錨桿長度的增加與錨固力的增加不成正比，既不合理也不經(jīng)濟(jì)。另外，由于城市建筑越來越密集，周邊環(huán)境越來越復(fù)雜，錨桿的長度也受到了一定的限制。工程技術(shù)人員為了解決上述難題，在傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力錨桿基礎(chǔ)上研究開發(fā)出高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿，這種錨桿抗拔力高、位移小、質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高且較經(jīng)濟(jì)。

高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿是一項(xiàng)新技術(shù)，如何進(jìn)行施工、保證施工質(zhì)量與安全成為擺在施工技術(shù)人員和工人面前迫切需要解決的問題。

2 工藝簡述及特點(diǎn)

高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿是以普通錨桿為基礎(chǔ)，對(duì)錨孔底部一定長度范圍內(nèi)的錨孔外土體采用清水和水泥漿或水泥漿進(jìn)行高壓噴射切割擴(kuò)大注漿，在錨孔內(nèi)采用水泥漿灌注，形成具有較大直徑的圓柱形水泥土錨固體的錨桿(見圖1)。

圖1 擴(kuò)大頭錨桿示意圖

采用擴(kuò)大頭錨桿進(jìn)行基坑支護(hù)，抗拔力高、位移小、可靠性高、離散性小、質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)省造價(jià)、縮短工期，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

3 關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

3.1 施工流程

施工流程見圖2。

3.2 鉆孔方法

一般土層鉆孔采用套管清水鉆進(jìn)。

3.3 擴(kuò)孔方法及施工參數(shù)

1)當(dāng)鉆孔至錨桿擴(kuò)大頭始端時(shí)，采用高壓噴射鉆桿及鉆頭進(jìn)行清水和水泥漿或水泥漿擴(kuò)孔鉆進(jìn)，此時(shí)套管不再跟進(jìn)，鉆頭上噴嘴直徑采用2.8 mm。

2)采用高壓噴射進(jìn)行擴(kuò)孔，高壓噴射擴(kuò)孔的施工參數(shù)應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件和設(shè)計(jì)要求的擴(kuò)大頭直徑通過試驗(yàn)或工程經(jīng)驗(yàn)確定，正式施工前應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)性施工驗(yàn)證，并應(yīng)在施工中嚴(yán)格加以控制。一般情況下擴(kuò)孔注漿壓力不小于25 MPa，提升或下沉速度為0.1 m/min、水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥，水泥漿液的水灰比取1∶1，水泥土體強(qiáng)度一般為4 MPa～6 MPa。

圖2 擴(kuò)大頭錨桿施工工藝流程圖

3)高壓噴射擴(kuò)孔應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和工藝試驗(yàn)結(jié)果選擇清水?dāng)U孔和水泥擴(kuò)孔或水泥漿擴(kuò)孔。采用清水和水泥漿擴(kuò)孔時(shí)，應(yīng)先用清水由上而下擴(kuò)孔一遍，再用水泥漿由下而上擴(kuò)孔一遍;采用水泥漿擴(kuò)孔時(shí)，應(yīng)至少上下擴(kuò)孔各一遍。噴管應(yīng)均勻旋轉(zhuǎn)、均勻提升或下沉。噴射管分段提升或下沉的搭接長度不得小于100 mm。

4)在施工中應(yīng)對(duì)每一根錨桿的擴(kuò)大頭旋噴注漿量現(xiàn)場實(shí)時(shí)計(jì)量，并通過注漿量計(jì)算擴(kuò)大頭直徑。通常情況下，擴(kuò)大頭旋噴注漿用水泥量不應(yīng)少于350 kg/m。

3.4 桿體安放

1)擴(kuò)孔完成后，應(yīng)立即將全部高壓噴射注漿管取出，再將套管接長鉆至錨孔底部，套管鉆進(jìn)時(shí)改清水鉆進(jìn)為水泥漿鉆進(jìn)，兼作一次注漿。

2)套管鉆孔至擴(kuò)大頭錨桿孔底時(shí)，松開鉆機(jī)上的套管連接頭，沿套管將錨桿體插入孔底。

3)桿體安放設(shè)計(jì)深度為距孔底50 mm～100 mm，不大于300 mm。因此當(dāng)鋼套管全部拔出后，再用鉆機(jī)通過鉆桿連接頭將桿體拉出50 mm～100 mm，以滿足桿體安放設(shè)計(jì)深度要求。

3.5 注漿方法、時(shí)機(jī)及工藝參數(shù)

1)鉆孔內(nèi)采用二次注漿工藝。注漿材料應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定，一般采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥純水泥漿，強(qiáng)度、水灰比、注漿用水泥量要根據(jù)施工工藝參數(shù)試驗(yàn)確定，一般錨固體水泥漿體設(shè)計(jì)強(qiáng)度為25 MPa，水灰比為0.7。

2)桿體安放完成后，利用鉆機(jī)拔鋼套管，拔至普通錨固段始端時(shí)停止拔管，插入一次注漿管至水泥漿液面下不少于2 m向鋼套管內(nèi)補(bǔ)漿，當(dāng)孔口溢出漿液時(shí)，停止補(bǔ)漿，利用鉆機(jī)將鋼套管全部拔出。套管拔完漿液下沉后再在孔口將水泥漿補(bǔ)滿。

3)拔鋼套管的過程中注意不得將錨桿體帶出，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有錨桿體帶出現(xiàn)象時(shí)利用鉆機(jī)上的鉆桿連接頭將錨桿體回頂?shù)轿弧?/p>

表1 錨桿工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

4)二次注漿時(shí)間和壓力可根據(jù)注漿工藝通過試驗(yàn)確定，一般待一次注漿體強(qiáng)度達(dá)到5 MPa(約24 h)后進(jìn)行二次注漿，二次注漿時(shí)為提高水泥漿的早期強(qiáng)度，可適當(dāng)加早強(qiáng)劑，二次注漿瞬時(shí)壓力一般為 2.5 MPa～5 MPa。

5)在施工中應(yīng)對(duì)每一根錨桿孔的水泥漿注漿量現(xiàn)場實(shí)時(shí)計(jì)量，應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。通常情況下，當(dāng)錨桿鉆孔直徑為150 mm時(shí)，兩次注漿總用水泥量不應(yīng)少于70 kg/m。

3.6 工程質(zhì)量檢驗(yàn)

1)錨桿原材料應(yīng)檢驗(yàn)原材料出廠合格證、材料現(xiàn)場抽檢試驗(yàn)報(bào)告和代用材料試驗(yàn)報(bào)告、錨桿漿體強(qiáng)度等級(jí)檢驗(yàn)報(bào)告。

2)錨桿驗(yàn)收應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)(抗拔力試驗(yàn))。

3)錨桿的質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)符合表1的規(guī)定。

3.7 各階段試驗(yàn)

1)施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和地質(zhì)條件進(jìn)行現(xiàn)場工藝試驗(yàn)，調(diào)整和確定合適的工藝參數(shù)，檢驗(yàn)擴(kuò)大頭直徑。a.工藝參數(shù)包括:成孔工藝形式、鉆進(jìn)速度;清水?dāng)U孔壓力和速度、水泥漿擴(kuò)孔壓力和速度、水泥漿配合比、注漿量;錨桿注漿用水泥漿配合比、一次和二次注漿的注漿量、注漿壓力等。b.擴(kuò)大頭直徑可通過現(xiàn)場量測和現(xiàn)場開挖量測。c.擴(kuò)大頭的位置和長度應(yīng)根據(jù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的高壓噴射壓力和提升速度的起始和終止位置計(jì)算。

2)高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿是一種新型錨桿，用于未應(yīng)用過的地區(qū)和地層時(shí)必須進(jìn)行極限抗拔試驗(yàn)(基本試驗(yàn))。

3)錨桿驗(yàn)收時(shí)應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)。驗(yàn)收試驗(yàn)的數(shù)量不應(yīng)小于工程錨桿總數(shù)的5%且不少于3根。