巖溶強烈地區(qū)鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)研究

李偉亮

（廣州地鐵集團有限公司 廣州 510030）

0 前言

在建筑施工中，基坑邊坡需通過支護防止塌方、滑坡。邊坡的支護多采用預(yù)應(yīng)力錨索，在巖溶發(fā)育強烈的地區(qū)，一旦鉆孔機開挖的壁孔經(jīng)過溶洞，壁孔被溶洞分為兩段或多段，各組柔性鋼絞線進入溶洞時，在重力的作用下會發(fā)生彎曲，使鋼絞線難以進一步插入下一段壁孔內(nèi)部，進而使整根預(yù)應(yīng)力錨索難以完全插接入壁孔的底部，對預(yù)應(yīng)力錨索的強度造成影響，無法保障工程施工質(zhì)量，存在改進空間。本研究主要提供一種巖溶強烈地區(qū)鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)，解決了鉆孔遇到溶洞時預(yù)應(yīng)力錨索的安裝問題，使預(yù)應(yīng)力錨索中的各組鋼絞線在經(jīng)過溶洞位置后能順利插入下一段的壁孔中，保證整根預(yù)應(yīng)力錨索能夠插入壁孔的底部，提升預(yù)應(yīng)力錨索的整體強度。

1 總體技術(shù)方案

基坑的內(nèi)壁上采用鉆機開挖若干組壁孔，各組壁孔水平排布，各組壁孔向下傾斜延伸，完成鉆孔后借助高壓旋噴機對壁孔的底部進行擴孔，使壁孔的底部形成孔徑更大的空腔，之后施工人員將包括鋼絞線、錨固體及鋼管組合的預(yù)應(yīng)力錨索向壁孔內(nèi)部插接，在預(yù)應(yīng)力錨索插入壁孔的過程中，鋼管對預(yù)應(yīng)力錨索進行包裹，由于鋼管的剛性較好、不易彎曲，當(dāng)不斷進入的預(yù)應(yīng)力錨索達到溶洞的位置時，鋼管逐漸深入溶洞內(nèi)部，鋼管自身的剛性較好可直線插至孔底，預(yù)應(yīng)力錨索在鋼管內(nèi)部，預(yù)應(yīng)力錨索隨著鋼管不斷向壁孔底部插入，當(dāng)預(yù)應(yīng)力錨索插入溶洞位置時，預(yù)應(yīng)力錨索受鋼管的支撐，使預(yù)應(yīng)力錨索能夠繼續(xù)沿著壁孔的延伸方向運動，當(dāng)鋼管穿過溶洞時，鋼管內(nèi)部的預(yù)應(yīng)力錨索也順利穿過溶洞并繼續(xù)向壁孔的下一段插接，進而使預(yù)應(yīng)力錨索能夠與下一段的壁孔正對，實現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力錨索在壁孔內(nèi)部的順利安裝［1］。

當(dāng)完成預(yù)應(yīng)力錨索的鋪設(shè)后，采用注漿管向壁孔內(nèi)部注漿，注漿管噴出的水泥砂漿經(jīng)鋼管上的各組通孔流出，使砂漿對壁孔進行填充，砂漿對空腔進行填充，形成擴大錨固體，預(yù)應(yīng)力錨索的錨固體包埋在擴大錨固體內(nèi)部，擴大頭的設(shè)置提升了預(yù)應(yīng)力錨索的拉拔強度，灌注樁不斷對壁孔進行進一步的填充，當(dāng)水泥砂漿在壁孔的入口出現(xiàn)反流時，壁孔完成注漿作業(yè)，待砂漿失水凝固，完成對預(yù)應(yīng)力錨索的施工［2］。整體、半剖結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 整體結(jié)構(gòu)及半剖結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Overall Structure and Semi Sectional Structure Diagram

2 細節(jié)設(shè)計

預(yù)應(yīng)力錨索上等間距安裝有若干圓盤狀組卡盤，卡盤圓面上貫通開設(shè)有若干組圓孔，各組所述鋼絞線插接入所述圓孔內(nèi)部，各組鋼絞線插接入卡盤上的圓孔內(nèi)部，使各組鋼絞線之間的整體性提升，在進行預(yù)應(yīng)力錨索的移動時，各組鋼絞線不易發(fā)生散亂。同時，卡盤的圓心位置貫通開設(shè)有安裝注漿管的插孔，使注漿管固定在卡盤上，卡盤對注漿管進行限位，注漿管在進行注漿作業(yè)時，注漿管能夠沿著各組卡盤上的插孔滑動，當(dāng)注漿完成將注漿管拔出時，注漿管與各組卡盤的接觸面積較小，注漿管與各組卡盤的摩擦力較小，便于將注漿管拔出［3］。預(yù)應(yīng)力錨索及鋼管如圖2所示。

圖2 預(yù)應(yīng)力錨索及鋼管爆炸Fig.2 Explosion of Prestressed Anchor Cable and Steel Pipe

錨固體呈圓錐臺狀結(jié)構(gòu)，各組鋼絞線與錨固體徑向尺寸較大的一端固定連接，鋼管靠近錨固體的一端與所錨固體固定連接，當(dāng)預(yù)應(yīng)力錨索向壁孔內(nèi)部進行鋪設(shè)時，錨固體的圓錐臺結(jié)構(gòu)起到導(dǎo)向作用，鋼管與錨固體固定連接，故鋼管內(nèi)部的各組鋼絞線在向下傾斜設(shè)置的壁孔內(nèi)部不會發(fā)生滑動，使鋼管與各組鋼絞線的一體性提升［4］。錨固體如圖3所示。

圖3 錨固體示意圖（圖2中A處放大）Fig.3 Schematic Diagram of Anchor Body（Enlarged View at A in Fig.2）

卡盤的圓周面上設(shè)有若干組凹型缺口，缺口圍繞卡盤軸線等角度圓周分布，降低了鋼管內(nèi)周壁與各組卡盤的接觸面積，進而降低鋼管與各組卡盤之間的摩擦力，同時在進行注漿作業(yè)時，水泥砂漿易從各組缺口的位置流動，促進了水泥砂漿在鋼管內(nèi)部的流動效率［5］?？ūP與鋼管如圖4所示。

圖4 卡盤與鋼管示意圖（圖2中B處放大）Fig.4 Schematic Diagram of Chuck and Steel Pipe（Enlarged View at B in Fig.2）

預(yù)應(yīng)力錨索遠離所述錨固體的一端伸出壁孔的入口，并安裝有外錨頭，外錨頭上貫通開設(shè)有與各組所述鋼絞線正對的限位孔，各組鋼絞線與限位孔插接配合，外錨頭與鋼管連接［6］。各組鋼絞線插接入限位孔內(nèi)部，使外錨頭與各組鋼絞線的一體性提升；外錨頭與鋼管抵緊，使外錨頭對鋼管起到限位作用［7］。外錨頭與鋼管如圖5所示。

圖5 外錨頭與鋼管示意圖（圖2中C處放大）Fig.5 Schematic Diagram of External Anchor Head and Steel Pipe（Enlarged View at C in Fig.2）

待壁孔內(nèi)部的水泥砂漿硬化后，借助拉拔灌注樁設(shè)備對預(yù)應(yīng)力錨索進行拉拔實驗，當(dāng)拉拔實驗達到設(shè)計值時，各組預(yù)應(yīng)力錨索的施工合格；當(dāng)各組預(yù)應(yīng)力錨索在拉拔實驗中未達到設(shè)計要求，則通過在未達到張拉設(shè)計值的預(yù)應(yīng)力錨下方重新補施工一組預(yù)應(yīng)力錨索，兩組預(yù)應(yīng)力錨索的豎直距離不小于1.5 m［7］。

外錨頭位置安裝有鋼筋籠，鋼筋籠對外錨頭進行包圍，各組鋼絞線伸出鋼管的一端均位于所述鋼筋籠內(nèi)部，所述鋼筋籠上澆筑有水泥墩，使水泥墩對各組鋼絞線的端部進行覆蓋，提升了各組鋼絞線的穩(wěn)定性［8］。鋼筋籠如圖6所示。

圖6 鋼筋籠示意圖（圖1?中D處放大）Fig.6 Schematic Diagram of Reinforcement Cage（Enlarged View at D in Fig.1?）

基坑的坑底豎直開挖有地溝，地溝位于水泥墩的豎直下方，地溝內(nèi)部插接鋼筋并澆筑混凝土砂漿形成基樁，基樁的上端部與水泥墩一體連接，使基樁對水泥墩進行支撐，當(dāng)基坑的內(nèi)壁發(fā)生縱向的移位時，基樁對包埋有預(yù)應(yīng)力錨索的灌注樁進行支撐，提升了預(yù)應(yīng)力錨索的結(jié)構(gòu)強度［9］。

3 實施效果

預(yù)應(yīng)力錨索插接在鋼管內(nèi)部，鋼管與錨固體固定連接，當(dāng)預(yù)應(yīng)力錨索插入壁孔內(nèi)部時，鋼管對溶洞的位置對預(yù)應(yīng)力錨索進行支撐，使預(yù)應(yīng)力錨索能順利穿過溶洞的位置并插接入下一段的壁孔內(nèi)部，借助注漿管進行注漿作業(yè)，水泥砂漿在壁孔底部的空腔內(nèi)部形成擴大錨固體，擴大對錨固體進行包埋，擴大錨固體增強了預(yù)應(yīng)力錨索的拉拔強度，實現(xiàn)了當(dāng)鉆孔遇到溶洞時對預(yù)應(yīng)力錨索的順利安裝，預(yù)應(yīng)力錨索在鋼管的導(dǎo)向下能夠順利插入壁孔的底部，使同時預(yù)應(yīng)力錨索的錨固體包埋在擴大錨固體中，提升預(yù)應(yīng)力錨索的拉拔強度，外錨頭與鋼管抵接，各組鋼絞線插入外錨頭上的各組限位孔內(nèi)部，鋼筋籠對外錨頭進行包覆，并澆筑水泥砂漿形成水泥墩，水泥墩與地溝內(nèi)部的基樁一體連接，基樁對包埋有預(yù)應(yīng)力錨索的灌注樁進行支撐，提升了預(yù)應(yīng)力錨索的結(jié)構(gòu)強度［10］。