淺析高壓噴射擴(kuò)大頭錨索施工工藝

董蘇龍

【摘要】隨著高層建筑的大量興建，土地資源的不斷縮減及價(jià)格的不斷上升，人們對(duì)基地下空間的開(kāi)發(fā)利用也越來(lái)越重視。地下室做的層數(shù)和開(kāi)挖深度都在不斷增加，對(duì)深基坑的穩(wěn)固安全有了新的更高的要求，在基坑中普通預(yù)應(yīng)力錨索施工經(jīng)驗(yàn)不斷總結(jié)中誕生了擴(kuò)大頭預(yù)應(yīng)力錨索，隨著擴(kuò)大頭錨索在深基坑中的不斷成功應(yīng)用，實(shí)踐證明它增加錨固段直徑不僅增加了抗拔錨固力（比普通預(yù)應(yīng)力錨索大3倍左右），基坑位移相對(duì)用普通預(yù)應(yīng)力錨索位移也變小，可靠性更高。

【關(guān)鍵詞】高壓噴射擴(kuò)大頭、預(yù)應(yīng)力錨索、施工工藝

1.工程概況

本工程位于南昌市青山南路與永外正街交叉口處，占地面積11000平米，地上建筑層高16F，地下3層地下室；基坑開(kāi)挖深度（地下水位在地面下8米左右）12.5米，開(kāi)挖范圍內(nèi)從上到下地層大概為：上部5到9米為粉質(zhì)粘土，往下為4到6米的粉細(xì)沙，再往下為3到5米的粗砂（2到5cm）層，最后2到3米為強(qiáng)風(fēng)化紅砂巖。沙層透水性極強(qiáng)，普通的預(yù)應(yīng)力錨索在該地層施工時(shí)容易涌沙和冒水，給基坑順利施工帶來(lái)不便，如果基坑四周空曠、環(huán)境簡(jiǎn)單還好，對(duì)基坑位移要求不高，可以用普通預(yù)應(yīng)力錨索施工。但基坑的西面和北面是主干道，東面和南面緊挨建筑物，開(kāi)挖面離馬路最近10米，離建筑物最近8米?？紤]到基坑開(kāi)挖及降水對(duì)周圍建筑物及馬路的影響，故建議設(shè)計(jì)采用圍護(hù)樁加止水帷幕加3層高壓噴射擴(kuò)大頭錨索（長(zhǎng)度15米，設(shè)計(jì)抗拔力450KN，3米擴(kuò)大頭直徑為0.8米，錨固段6米，自由段6米），比原先設(shè)計(jì)的普通錨索20米長(zhǎng)度縮短5米。

2.施工工藝原理及流程

2.1高壓噴射擴(kuò)大頭錨索施工原理就是在設(shè)計(jì)擴(kuò)大頭一段范圍內(nèi)利用高壓水旋轉(zhuǎn)切割擴(kuò)孔并利用水泥漿（水泥砂漿）置換填充原地層形成園柱狀擴(kuò)大頭，擴(kuò)孔過(guò)程中孔內(nèi)安裝預(yù)應(yīng)力錨索而形成的。

2.2高壓噴射擴(kuò)大錨索施工流程大概如下：土方開(kāi)挖→樁間土噴錨→放線定孔位→鉆機(jī)就位→校正孔位及角度→鉆進(jìn)成孔（高壓擴(kuò)孔）→ 安放錨索→注漿→拔套管→二次注漿→安裝腰梁、錨頭錨具→ 張拉鎖定。

3.施工工藝

3.1測(cè)量定位：開(kāi)挖后的基坑壁經(jīng)過(guò)修整噴錨，按設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高和水平間距，用水準(zhǔn)儀和鋼尺定出孔位，做好標(biāo)記。

3.2鉆機(jī)就位：將專用錨桿鉆機(jī)，對(duì)準(zhǔn)已放好的孔位，調(diào)整好角度，由質(zhì)檢員驗(yàn)收合格后才可開(kāi)鉆。

3.3鉆孔：選用硬質(zhì)合金高壓旋轉(zhuǎn)鉆頭（噴頭），鉆頭側(cè)翼設(shè)置多個(gè)噴嘴進(jìn)行高壓旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝，錨桿鉆孔的深度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，也不宜大于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度 50cm。鉆孔施工符合下列要求：a.鉆桿鉆孔時(shí)不得擾動(dòng)周圍地層。b.錨索水平方向孔距誤差不大于 5cm，垂直方向孔距誤差不大于 10cm。鉆孔底部的偏斜尺寸不大于錨固體直徑的 2%。c.錨孔 孔深不小于錨索設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，也不大于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的 1%，錨孔的孔徑不小于設(shè)計(jì)的孔徑。d.錨索成孔尤其在沙層施工時(shí)應(yīng)采用套管鉆進(jìn)以防踏孔。

3.4擴(kuò)孔：高壓旋轉(zhuǎn)噴頭的高壓水泥漿在高壓泵的壓力作用下，從底部鉆頭和側(cè)翼 噴嘴向外噴射，噴射過(guò)程極大的壓力對(duì)土體或砂層進(jìn)行切割；高壓旋轉(zhuǎn)鉆頭和側(cè)翼噴嘴在動(dòng)力推動(dòng)下逐漸向前推，直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度和直徑，獲得形成的錨桿孔。擴(kuò)孔施工有以下控制點(diǎn)：a.擴(kuò)孔的高壓噴射壓力應(yīng)不小于 20Mpa，可取 20～30Mpa；噴頭轉(zhuǎn)速度 10～20r/min。b.高壓噴射注漿水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為 PO42.5 純水泥漿，水灰比0.5，水泥用量錨固段不小于400kg/m，自由段不小于50kg/m。c.連接高壓注漿泵和鉆機(jī)的輸送水泥漿的高壓管管路長(zhǎng)度不大于 100m。d.采用水泥漿液擴(kuò)孔工藝，應(yīng)至少上下往返擴(kuò)孔兩遍。e.高壓旋轉(zhuǎn)鉆頭（噴頭）應(yīng)均勻旋轉(zhuǎn)，均勻提升或下沉，由上而下或由下而上進(jìn)行高壓噴射擴(kuò)孔，噴射管分段提升或下沉的搭接長(zhǎng)度不得小于 10 cm 。f.在高壓噴射擴(kuò)孔過(guò)程中出現(xiàn)壓力驟然上升或下降時(shí)，應(yīng)查 明原因并及時(shí)采取措施。g.施工中嚴(yán)格按照施工參數(shù)進(jìn)行施工，如實(shí)做好各項(xiàng)施工記錄。

3.5錨索制作與安放：鋼絞線嚴(yán)格按設(shè)計(jì)尺寸下料，每股長(zhǎng)度誤差不大于 5cm。鋼絞線按一定規(guī)律平直排列，桿索錨固段沿桿體軸線方向每隔 2m左右設(shè)置一個(gè)架線環(huán)，兩個(gè)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)。錨索自由段用塑料管包裹，與錨固段相交處的塑料管管口用防水膠布封住。組裝錨索時(shí)同時(shí)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 0.6m 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(kāi)始向上每隔 3m 左右做出 1m 長(zhǎng)的花管，花管的孔眼直徑為 10mm，每段 6到10個(gè)孔眼，花管做幾段視錨固段 長(zhǎng)度而定，孔眼用防水膠布封住。組裝好的錨索（包括注漿管）在鉆孔結(jié)束后立即放入孔內(nèi)，安放時(shí)，防止桿體扭壓、彎曲，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(zhǎng)度的 95%。

3.6注漿：注漿分兩次進(jìn)行，采用 PO42.5 水泥制漿，一次注漿壓力 0.3～0.5MPa，水灰比0.5。二次注漿壓力為 2.0～5MPa，水灰比 0.4～0.6，二次注漿總量錨固段不小于 400kg/m，自由 段水泥用量不小于 50kg/m。注漿時(shí)，將配制好的漿液用注漿泵通過(guò)高壓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，注意控制水泥注漿管底端必須始終埋入漿液面下1.5m 左右，以保證錨固體的漿液連續(xù)且密實(shí)。注漿直到孔口溢出漿液為止，此時(shí)拔出第一次注漿管。二次注漿利用二次注漿花管進(jìn)行高壓劈裂注漿，在達(dá)到最高壓力后穩(wěn)壓 3～5min，此時(shí)注漿作業(yè)結(jié)束，二次注漿管留于孔內(nèi)。注漿注意事項(xiàng)：a.灌注的所用水泥要檢測(cè)合格性，以復(fù)核其強(qiáng)度指標(biāo)。b.漿液應(yīng)隨攪隨用，并在初凝前用完，一桶水泥漿不能存放超過(guò)4小時(shí)。注漿作業(yè)開(kāi)始時(shí)，先用稀水泥漿循環(huán)注漿系統(tǒng) 1～2min，確保注漿時(shí)漿液暢通。c.對(duì)于一次注漿，當(dāng)所注漿液硬化后，若發(fā)現(xiàn)漿液沒(méi)有充滿錨孔時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行補(bǔ)漿。d.同一批錨孔注漿結(jié)束后，要清洗注漿管道循環(huán)系統(tǒng)。

3.7張拉與鎖定：錨索的張拉與施加預(yù)應(yīng)力（鎖定）符合以下規(guī)定：a.預(yù)應(yīng)力錨索張拉前，對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定。b.預(yù)應(yīng)力錨桿張拉應(yīng)在錨桿施工齡期 10 天后進(jìn)行，張拉應(yīng)按相關(guān)規(guī)范分級(jí)張拉。 鎖定 48h 內(nèi)，應(yīng)力損失超過(guò) 10%時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。c .錨索張拉順序因?yàn)榭紤]對(duì)鄰近錨桿的影響， 采用隔一拉一。d.錨索正式張拉前，取 20%的設(shè)計(jì)張拉荷載，對(duì)其預(yù)張拉 1～2 次，使其與錨具接 觸緊密，鋼絞線完全平直。e.預(yù)應(yīng)力錨索工作期間應(yīng)做錨桿應(yīng)力監(jiān)測(cè)。

4.施工效果及總結(jié)

在錨索驗(yàn)收成功張拉鎖定基坑開(kāi)挖結(jié)束后，根據(jù)監(jiān)測(cè)單位的監(jiān)測(cè)基坑位移非常小，最大的位移也才15mm.擴(kuò)大頭錨索也成功解決了8米水位以下預(yù)應(yīng)力錨索施工困難的問(wèn)題，錨索長(zhǎng)度的減短，錨固力的大大提高，基坑安全性大大的提高。高壓噴射擴(kuò)大頭錨索通過(guò)許多類似工程項(xiàng)目的成功實(shí)踐證明：能克服普通錨索的缺點(diǎn)，而且單根抗拔力大，位移小，可靠性高，經(jīng)濟(jì)性（相比普通錨索數(shù)量的減少）好，是錨桿技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。在深基坑支護(hù)工程中有很好的推廣應(yīng)用前景。