套管式潛孔沖擊錘土錨桿在基坑支護(hù)中的應(yīng)用

潘偉峰 李福連

1. 大榮建設(shè)集團(tuán)有限公司 浙江 寧波 315192；2. 浙江鴻晨建設(shè)有限公司 浙江 寧波 315032

1 套管式潛孔沖擊錘構(gòu)造原理

在中密度以上土層或巖層，應(yīng)用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)成錨施工效率非常低下，為此，通過(guò)分析與研究，采用一種以套管跟進(jìn)式偏心潛孔沖擊錘鉆孔及二次高壓注漿成錨的施工技術(shù)，該技術(shù)具有鉆機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、施工效率高且質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。

該裝置（圖1）包括：鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的回旋鉆桿；鉆桿前端設(shè)有臺(tái)階形裝置頂緊套管靴，實(shí)現(xiàn)套管同步跟進(jìn)；鉆桿最前端為帶有偏心回轉(zhuǎn)鉆頭的潛孔沖擊錘，潛孔沖擊錘在壓縮空氣帶動(dòng)下高頻沖擊式鉆進(jìn)，偏心回轉(zhuǎn)鉆頭同時(shí)擴(kuò)孔[1]；鉆進(jìn)到位后，反向回轉(zhuǎn)偏心鉆頭收進(jìn)該偏心鉆頭，即可隨同鉆桿及潛孔錘拔出成孔，套管則暫留于土層中護(hù)壁，待錨桿注漿時(shí)一邊注漿一邊拔出。

圖1 套管式潛孔錘鉆頭裝置

2 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線、開(kāi)挖基槽→錨桿鉆機(jī)安裝就位→調(diào)整鉆桿角度→套管式潛孔沖擊錘鉆孔→高壓空氣清孔→潛孔錘反轉(zhuǎn)退出且留下套管→安裝筋體及注漿管→一邊注漿一邊拔出套管→二次高壓注漿→注漿體養(yǎng)護(hù)→安裝或澆筑圍梁→筋體張拉鎖定

3 操作要點(diǎn)

3.1 錨桿鉆機(jī)安裝

錨桿樁機(jī)采用旋轉(zhuǎn)潛孔沖擊鉆機(jī)，安裝前須先挖好基槽，安裝時(shí)將鉆機(jī)底盤墊至水平，再利用三角尺調(diào)整鉆桿的傾斜角度以符合設(shè)計(jì)要求。選用的空壓機(jī)功率應(yīng)足夠，以產(chǎn)生的壓縮空氣驅(qū)動(dòng)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使?jié)摽讻_擊錘回轉(zhuǎn)沖擊式破碎擠壓土層向前運(yùn)動(dòng)成孔。

3.2 潛孔沖擊錘鉆孔

鉆孔施工是錨桿工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵工序，針對(duì)錨桿錨固段為中密狀態(tài)的圓礫層及卵石層且含孔隙潛水較豐富的情況，采用XY-1型套管式潛孔沖擊錘鉆孔。在鉆深達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，利用壓縮空氣來(lái)回（幅度約1 m）清孔，以吹出潛孔沖擊錘引孔產(chǎn)生的碎屑及砂土。然后潛孔沖擊錘緩慢地反向旋轉(zhuǎn)退出，暫時(shí)留下套管護(hù)壁。

3.3 安裝桿體及注漿管

鉆桿成孔后立即安裝鋼筋或鋼絞線桿體與一、二次注漿管，鋼筋桿體事先焊接好對(duì)中的細(xì)筋支架。注漿管采用PVC塑料制作，二次注漿管每隔500 mm開(kāi)設(shè)注漿噴嘴（每個(gè)截面對(duì)稱式設(shè)置2個(gè)），事先用膠帶密封噴嘴及端頭。一次注漿管隨著注漿進(jìn)行連同套管一起退出，二次注漿管則與鋼筋桿體綁扎留于錨桿注漿體內(nèi)。

對(duì)于較大直徑的錨桿，宜采用按環(huán)軸管原理設(shè)置注漿管和特殊的密封裝置，可重復(fù)實(shí)施對(duì)錨固段的高壓注漿。二次注漿管是1根直徑較大的塑料套管，其側(cè)壁每隔500 mm開(kāi)設(shè)環(huán)向出漿孔，孔外用橡膠環(huán)圈蓋住；一次注漿管是1根直徑較小的塑料管，其插入注漿套管中且前端伸出，伸出段與注漿套管間有密封裝置，在壓力作用下實(shí)現(xiàn)注漿。

3.4 注漿工藝及拔出套管

第1次注漿采用低壓注漿，漿液水灰比為0.45～0.50，注漿壓力為0.6～1.0 MPa；第2次注漿采用高壓劈裂注漿，漿液水灰比為0.50～0.55，注漿壓力不低于2.5 MPa。注漿液均用P.O 42.5水泥，可在漿液中摻入緩凝型減水劑及膨脹劑，錨桿注漿量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。第2次注漿應(yīng)在第1次注漿完成12 h后進(jìn)行，需慢速連續(xù)進(jìn)行高壓注漿，且應(yīng)穩(wěn)壓維持2 min以上[2]。套管及第1次注漿管隨著第1次注漿逐步拔出。注漿漿液應(yīng)隨攪隨用，并在初凝前用完。

3.5 筋體張拉鎖定

注漿體養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%且不小于15 MPa時(shí)即可張拉，同時(shí)安裝或澆筑好圈梁，并注意錨頭的承壓板是否垂直于錨桿的軸線，應(yīng)適時(shí)校正。錨桿張拉和鎖定是錨桿施工的最后一道工序，也是檢驗(yàn)錨桿性能最直接的方式。正式張拉前應(yīng)取0.1～0.2倍軸力張拉設(shè)計(jì)值對(duì)錨桿預(yù)張拉一次。錨桿筋張拉至1.05倍，軸力張拉設(shè)計(jì)值應(yīng)保持10～15 min，然后卸荷至設(shè)計(jì)鎖定值鎖定。

4 應(yīng)用實(shí)例

4.1 基坑支護(hù)概況

基坑挖深10.45 m，采用φ900 mm@1 300 mm長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌排樁結(jié)合2～3道套管式潛孔沖擊錘土錨桿支護(hù)（圖2），壓頂圍梁以上放坡段采用3道φ130 mm注漿鋼筋土釘加固，截水帷幕為φ700 mm@500 mm高壓旋噴樁。

圖2 基坑典型支護(hù)剖面

4.2 工程地質(zhì)條件

各地基土層及水文概況見(jiàn)表1，其中場(chǎng)地地下水為淺層孔隙潛水，2層為含水層，滲透系數(shù)3.6×10-4～3.9×10-4cm/s，受大氣降水和附近河流水補(bǔ)給。

表1 地基土主要物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

4.3 土錨桿施工概述

土錨桿為φ100 mm@1 200 mm，傾角15°，長(zhǎng)度15 m，桿體鋼筋1φ25 mm；由于錨固段處于中密狀態(tài)的含黏土粉砂的圓礫層與卵石層，故采用套管式潛孔沖擊錘成孔，套管直徑90 mm，二次高壓注漿體直徑不小于100 mm。要求注入P.O 42.5水泥量不小于40 kg/m，第1次為低壓注漿，第2次為高壓劈裂注漿，注漿壓力2.5～5.0 MPa。施工后經(jīng)抗拔承載力檢測(cè)全部符合設(shè)計(jì)要求，基坑開(kāi)挖過(guò)程中未出現(xiàn)報(bào)警值。

5 結(jié)語(yǔ)

套管式潛孔沖擊錘土錨桿適用于砂土、礫砂、礫卵石、風(fēng)化基巖及地下水豐富等復(fù)雜的硬土層地基。潛孔沖擊錘鉆進(jìn)中應(yīng)同步跟進(jìn)套管護(hù)壁，成孔到設(shè)計(jì)深度后應(yīng)反轉(zhuǎn)收攏偏心鉆頭，緩慢地退出鉆桿及潛孔錘且留下套管。注漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，錨桿的注漿質(zhì)量決定著錨桿的承載力，故活塞式注漿泵的功率應(yīng)足夠大，使二次高壓劈裂注漿的漿液向周圍土層擠壓滲透。不同土層中低壓注漿與高壓劈裂注漿的水泥土強(qiáng)度差距較大，會(huì)影響土錨桿的承載力，故應(yīng)通過(guò)試成錨驗(yàn)證設(shè)計(jì)的有關(guān)指標(biāo)并總結(jié)完善錨桿施工的各項(xiàng)工藝參數(shù)。

套管式潛孔沖擊錘土錨桿作為新型基坑圍護(hù)體，優(yōu)點(diǎn)明顯，但也在如何實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大頭增大抗拔承載力以及將其應(yīng)用于可回收無(wú)黏結(jié)鋼絞線等方面需要完善。