擴大頭錨索在砂質(zhì)土中的一體式施工應用

李瀘著，曾陽彬，邱炳權

（中國建筑第四工程局有限公司 廣州510665）

0 引言

目前，普通預應力錨索在國內(nèi)外基坑支護工程中應用較多，錨索的抗拔力是依靠錨固體與周圍土體之間的摩擦力，普通錨桿由于直徑小，所以單根抗拔力較小，普通錨索長度相對較長。在土層中采用錨索要滿足設計的抗拔力，往往需要增加錨索長度或縮小錨索水平間距，但間距過小則會導致“群錨效應”不良影響［1］。

擴大頭錨索又被稱之為高壓噴射擴大頭錨索，是通過擴大錨固段直徑，加大與土體的接觸面積，形成“端承錨固”［2］，可大幅度增加抗拔力，縮短錨索長度［3］，在施工過程中采用鉆孔注漿一體式鉆機，錨注結合，能夠較好地解決砂層塌孔、成孔難等施工難題，在砂土地質(zhì)深基坑支護工程中有良好的應用前景［4］。

本文通過實際案例介紹擴大頭錨索在砂質(zhì)土中的施工方法，重點闡述其一體式施工應用，突出體現(xiàn)擴大頭在解決砂層基坑支護中的巨大優(yōu)勢，值得進一步研究和推廣。

1 案例背景

擬建項目基坑全長963 m，面積約30 000 m2，開挖深度9.25～11.30 m，地下水穩(wěn)定埋深一般為0.60～2.00 m不等。基坑北側(cè)為珠江，南側(cè)為在建中小學項目。本基坑的主要特點有：開挖深度較深、砂質(zhì)土層厚?；又ёo采用部分樁撐、部分樁錨相結合的支護形式。設計采用擴大頭預應力錨索，長20～35 m，錨索打入角度35°。

2 地質(zhì)情況

根據(jù)勘察結果分析，擬建場地所揭露的第四系地層主要有第四系人工填土層、沖積層及殘積層；下伏基巖為第三系泥質(zhì)粉砂巖。地層分布自上而下的描述如表1所示。

表1 場地內(nèi)地質(zhì)情況Tab.1 Geological Conditions within the Site

3 施工工藝

3.1 施工流程

擴大頭預應力錨索采用錨注一體式鉆機施工，除加壓注漿后臺，擴大頭預應力錨索施工采用1 臺錨注結合的鉆機即可完成鉆孔，下錨索，注漿全部作業(yè)。施工過程簡便，效率高。具體施工流程如圖1所示。

圖1 擴大頭錨索施工流程Fig.1 Expansion Head Anchor Cable Construction Flow Chart

3.2 一體式施工

⑴根據(jù)設計圖紙進行現(xiàn)場標記施工部位，同步進行錨索提前加工制作，由于選擇此作業(yè)工藝，錨索制作時隔離支架進行節(jié)省，如圖2所示。

圖2 擴大頭錨索施工Fig.2 Extend Head Anchor Cable Construction

⑵鉆機就位前，要求對作業(yè)平臺進行平整，滿足連續(xù)作業(yè)需求，就位后進行鉆機調(diào)試、清水濕管試壓，調(diào)整錨索施工角度。

⑶鉆孔與錨索安裝同步進行［5］，錨索承載體安裝于鉆桿鉆頭，邊開孔邊牽引錨索帶入孔內(nèi)，直接穿越軟弱砂層，鉆孔安裝一步到位，鉆孔直至將錨索送至指定深度。

⑷自底部抽回鉆桿開始，在擴大頭范圍段，鉆桿注漿管內(nèi)高壓注射氣體及水，進行高壓噴射，旋轉(zhuǎn)切割、擠壓土體，來回高壓旋噴數(shù)次，形成一個不小于φ 600的圓柱狀的擴大頭段。

⑸自底部向外抽離鉆桿，同步高壓旋噴灌注水灰比為0.5的水泥漿，通過控制注漿壓力，置換并擠壓填充擴大頭段土體空間，形成串葫蘆狀水泥土擴孔錨固段［6］，一次注漿到位。

⑹鉆機移至下一根繼續(xù)作業(yè)，單根錨索施工完成后，注漿體需滿足75%的強度（約需15 d），進行張拉鎖定。

4 應用效果

⑴相較于普通錨索，采用一體式施工擴大頭預應力錨索從施工作業(yè)順序可提高效率，節(jié)省隔離支架，鉆孔與錨索安裝同步進行，同時利用鉆桿注漿管注漿，集鉆孔、下錨索、注漿于一身，大大提高施工效率。

⑵砂層位置為自由段，得益于鉆孔與牽引錨索同步施工工藝，不需要成孔后另外牽引錨索進入，直接穿越砂層。即使砂層不能成孔或者塌孔，也不影響錨索后續(xù)施工步驟，一體式施工擴大頭預應力錨索在很大程度上解決了砂層施工錨索的難題。

⑶當錨固段注漿固結體強度達到15 MPa 或者達到設計強度的75%后，開展錨索抗拔承載力檢測工作［7］。根據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程：JGJ 120-2012》，錨索檢測數(shù)量應不小于錨索總數(shù)的5%，且同一土層中的錨索檢測數(shù)量應不少于3 根。本工程隨機抽選19根錨索進行抗拔承載力檢測，以110#錨索為例，最大試驗加載量為728 kN，總位移量為69.44 mm。由試驗結果可知，錨索質(zhì)量穩(wěn)定，可靠性高，如表2、圖3所示。

表2 抗拔試驗位移情況Tab.2 Displacement of Pullout Test

圖3 Q-S曲線Fig.3 Q-S Curve

5 結語

高壓噴射擴大頭錨索的抗拔力一般是普通預應力錨索的3 倍以上［8］，擴大頭段代替?zhèn)鹘y(tǒng)的錨固段，錨索長度可以大大縮短，因此對周邊建筑物的影響減小，并且工程造價更低。另外，擴大頭錨索單根抗拔力大，間隔相對放寬，錨索數(shù)量減少，對基坑止水帷幕的影響降低［9，10］。綜上，擴大頭錨索在砂層地質(zhì)中有著可期的應用優(yōu)勢，且基坑水平位移小，安全可靠性高，經(jīng)濟性好等，其施工技術也日趨成熟，在樁錨形式基坑支護工程中有著良好的發(fā)展應用前景。