旋噴擴(kuò)大頭錨索在深厚軟粘土基坑支護(hù)中的應(yīng)用

崔 來 當(dāng)

(山西新田房地產(chǎn)開發(fā)有限公司,山西 侯馬 043000)

1 工程概況

擬建工程位于宜昌市沿江大道與勝利三路交匯處，沿江大道東北側(cè)，勝利三路西北側(cè)，金江銀座大廈東南側(cè)。由于建筑物帶兩層地下車庫，基坑設(shè)計開挖深度為自然地坪下12 m開挖面積約為30 000 m2，屬超大超深基坑。

2 場地工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

2.1 場地各土層情況

本場地地貌形態(tài)屬長江干流一級階地地貌單元。地層自上而下依次為：①層雜填土;②層粉質(zhì)粘土;③層中砂;④層圓礫;⑤層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖;⑥層中風(fēng)化花崗巖。各層地基巖土的巖性結(jié)構(gòu)特征分述如下：

①層雜填土(Qml)，層厚2.40 m～4.00 m，層底標(biāo)高7.82 m～10.56 m。雜色，松散～稍密，很濕～飽和狀，該層以粘性土為主，表層含大量建筑垃圾、混凝土地坪等，下部含較多大石塊、砂礫石等。

2.2 場地地下水情況

擬建場地地下水大致可分為兩層。場地上部地下水主要為賦存于①層雜填土中的上層滯水，水量較少主要受大氣降水和生活廢水排放補(bǔ)給，無統(tǒng)一自由水位。下部地下水主要為賦存于④層、⑤層中的承壓水，水量豐富?？辈炱陂g測得場地上層滯水穩(wěn)定水位埋深0.8 m～1.5 m。

3 技術(shù)方案的確定

結(jié)合場地周圍環(huán)境和場地地質(zhì)條件及專家論證采用攪拌樁止水帷幕+懸臂樁+預(yù)應(yīng)力錨索的支護(hù)方式。為減少懸臂樁的錨固長度和彎曲變形在懸臂樁-3 m和-7 m處設(shè)兩道預(yù)應(yīng)力錨索。第一道錨索孔徑150 mm,有效長度為22.5 m,設(shè)計預(yù)拉力225 kN，第一道錨索孔徑150 mm,有效長度為26.5 m,設(shè)計預(yù)拉力262 kN。懸臂樁長度為22.5 m。

在施工完止水帷幕和支護(hù)樁后。等到水位降到設(shè)計位置以下開始挖土。當(dāng)挖土至-3.5 m時開始施工第一道錨索。先施工3根試驗錨索。當(dāng)錨索試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%后進(jìn)行張拉試驗。發(fā)現(xiàn)預(yù)拉力遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計要求。經(jīng)與設(shè)計單位和勘察單位、施工單位反復(fù)探討發(fā)現(xiàn)，原來勘察單位未考慮到該地層第②層土為靈敏性軟粘土。提供摩阻力時未考慮到高靈敏性軟粘土擾動后摩阻力的降低。經(jīng)重新補(bǔ)勘實驗后錨索有效長度需加長處理。因為東側(cè)緊鄰長江大橋，路政管理部門不允許將錨索打到橋下影響橋墩穩(wěn)定。所以變更圖紙為旋噴擴(kuò)大頭錨索、錨索設(shè)計參數(shù)如下，懸噴擴(kuò)大頭直徑400 mm，長度為8 m，錨索長度與其余部分與原設(shè)計相同，錨索預(yù)拉力仍為225 kN。第二排錨索不涉及此情況。

4 施工難點(diǎn)

1)如何保證擴(kuò)大頭直徑。2)如何保證擴(kuò)大頭水泥土強(qiáng)度。

經(jīng)反復(fù)實驗論證采用單重管高壓旋噴施工，擴(kuò)大頭段長8 m，直徑不小于400 mm，為保證擴(kuò)大頭直徑我們采用從孔底提鉆開始注漿，提鉆速度10 cm/min～20 cm/min，鉆桿轉(zhuǎn)速25 ral/min，注漿壓力不小于23 MPa。結(jié)果表明注漿壓力和鉆杠提升速度為控制旋噴擴(kuò)大頭直徑的主要因素。經(jīng)多次刨開驗證，在此地質(zhì)條件下能滿足擴(kuò)大頭施工要求。為保證懸噴擴(kuò)大頭水泥土強(qiáng)度錨索水泥采用42.5水泥，水泥漿應(yīng)拌合均勻，隨拌隨用，水灰比1∶0.8～1.0，注漿量根據(jù)土質(zhì)控制在80 kg/m～120 kg/m。從而保證擴(kuò)大頭直徑和水泥土強(qiáng)度。經(jīng)現(xiàn)場多處施工驗證此工藝能夠滿足設(shè)計要求。

5 施工工藝

工藝可分為以下幾步:

1)成孔：

選用硬制合金為材料的鉆頭為鉆具，采用單套管防護(hù)成孔鉆頭側(cè)翼設(shè)置多個噴嘴采用高壓回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。鉆孔長度需大于設(shè)計長度也不宜大于設(shè)計長度500 mm。

2)錨索制作：

錨索采用3束15.2 mm(7絲標(biāo)準(zhǔn)型)抗拉強(qiáng)度為1 860 MPa的鋼絞線，長度與設(shè)計值相差不超過50 mm，為保證錨索保持在孔中心位置，每1.5 m設(shè)一道架線環(huán)，錨索自由段為6 m，采用黃油滿涂外套波紋管，管兩頭用防水膠布封死。錨索桿體的制作、存儲在施工現(xiàn)場的專門作業(yè)棚內(nèi)進(jìn)行；在錨固段長度范圍，桿體上不得有可能影響與注漿體有效粘結(jié)和影響錨桿使用壽命的有害物質(zhì)，并應(yīng)確保滿足設(shè)計要求的注漿體厚度。加工完成的桿體在存儲、搬運(yùn)、安放時，應(yīng)避免機(jī)械損傷、介質(zhì)侵蝕和污染。

3)錨索安裝：

鉆孔結(jié)束后，在套管內(nèi)安裝制備好的錨索。錨索安裝時需防止錨索扭曲擠壓，錨索桿體安放至設(shè)計深度后，開始拔出護(hù)壁套管，邊拔邊注漿直至護(hù)壁套管全部拔出。特別注意的是不要因為退套管將錨索帶出。

4)噴漿擴(kuò)孔施工:

采用高壓旋轉(zhuǎn)鉆頭，(噴頭)高壓水泥漿在高壓泵的作用下從噴嘴噴射而出。對周圍土體進(jìn)行切割攪拌，在高壓作用的推動下切割作用逐漸外移最后與土體的阻力達(dá)到平衡，從而形成擴(kuò)大的直徑和錨桿孔。

擴(kuò)孔施工的工藝要求：

a.擴(kuò)孔的水泥漿壓力應(yīng)大于23 MPa，可取23 MPa～40 MPa；鉆桿噴嘴上下移動速度10 mm/min～20 mm/min，鉆桿轉(zhuǎn)速25 ral/min。

b.高壓噴射用水泥漿采用普硅42.5水泥素漿，水灰比0.8～1.0，擴(kuò)大頭水泥用量不少于80 kg/m。

c.噴射水泥漿高壓管長度不宜大于50 m，且不得有急彎，防止壓力有較大損失。

d.采用噴射擴(kuò)孔工藝，鉆頭應(yīng)至少上下往返擴(kuò)孔兩遍。

e.懸噴過程中鉆頭需恒速旋轉(zhuǎn)緩慢上升或下沉。擴(kuò)孔各階段需充分搭接。搭接長度不少于100 mm。

f.在高壓噴射擴(kuò)孔過程中出現(xiàn)各種異常情況時，應(yīng)查明原因并及時采取措施。

g.施工中嚴(yán)格按照施工工藝進(jìn)行，如實做好各項記錄。

5)注漿：

一次注漿采用孔底注漿法注漿，注漿管插入距孔底不大于300 mm。注漿應(yīng)連續(xù)一次灌注而成，在一次注漿體初凝后采用預(yù)埋的二次注漿管進(jìn)行二次注漿。二次注漿采用劈裂注漿，注漿壓力應(yīng)大于2.5 MPa。

注漿注意事項：

a.水泥注漿前需對管道充分潤滑。一般用稀水泥漿循環(huán)1 min～2 min;b.灌注的水泥漿要留樣做室內(nèi)抗壓試驗，以復(fù)核其強(qiáng)度指標(biāo)。每一攪拌機(jī)每天不少于一組;c.當(dāng)漿液硬化后，應(yīng)進(jìn)行二次補(bǔ)漿。注漿壓力應(yīng)大于2.5 MPa。

經(jīng)過我門反復(fù)實驗，工藝上嚴(yán)格控制最終我們用此方法獲得了成功。一層錨桿錨固力達(dá)到設(shè)計要求。該基坑安全投入使用，目前工程已結(jié)束竣工。