高壓噴射擴大頭錨桿基坑支護施工

桑良平

(山西六建集團有限公司，山西 太原 030024)

1 問題的提出

在傳統的樁(墻)錨支護技術中，隨著基礎深度的增加，支護結構受力增加，錨桿的設計長度隨之增加，但當錨桿長度超過一定范圍后，錨桿錨固體的摩阻力不能有效發揮，造成錨桿長度的增加與錨固力的增加不成正比，既不合理也不經濟。另外，由于城市建筑越來越密集，周邊環境越來越復雜，錨桿的長度也受到了一定的限制。工程技術人員為了解決上述難題，在傳統預應力錨桿基礎上研究開發出高壓噴射擴大頭錨桿，這種錨桿抗拔力高、位移小、質量穩定、可靠性高且較經濟。

高壓噴射擴大頭錨桿是一項新技術，如何進行施工、保證施工質量與安全成為擺在施工技術人員和工人面前迫切需要解決的問題。

2 工藝簡述及特點

高壓噴射擴大頭錨桿是以普通錨桿為基礎，對錨孔底部一定長度范圍內的錨孔外土體采用清水和水泥漿或水泥漿進行高壓噴射切割擴大注漿，在錨孔內采用水泥漿灌注，形成具有較大直徑的圓柱形水泥土錨固體的錨桿(見圖1)。

圖1 擴大頭錨桿示意圖

采用擴大頭錨桿進行基坑支護，抗拔力高、位移小、可靠性高、離散性小、質量穩定、節省造價、縮短工期，具有廣闊的推廣應用前景。

3 關鍵技術點

3.1 施工流程

施工流程見圖2。

3.2 鉆孔方法

一般土層鉆孔采用套管清水鉆進。

3.3 擴孔方法及施工參數

1)當鉆孔至錨桿擴大頭始端時，采用高壓噴射鉆桿及鉆頭進行清水和水泥漿或水泥漿擴孔鉆進，此時套管不再跟進，鉆頭上噴嘴直徑采用2.8 mm。

2)采用高壓噴射進行擴孔，高壓噴射擴孔的施工參數應根據土質條件和設計要求的擴大頭直徑通過試驗或工程經驗確定，正式施工前應進行試驗性施工驗證，并應在施工中嚴格加以控制。一般情況下擴孔注漿壓力不小于25 MPa，提升或下沉速度為0.1 m/min、水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥，水泥漿液的水灰比取1∶1，水泥土體強度一般為4 MPa～6 MPa。

圖2 擴大頭錨桿施工工藝流程圖

3)高壓噴射擴孔應根據地質條件和工藝試驗結果選擇清水擴孔和水泥擴孔或水泥漿擴孔。采用清水和水泥漿擴孔時，應先用清水由上而下擴孔一遍，再用水泥漿由下而上擴孔一遍;采用水泥漿擴孔時，應至少上下擴孔各一遍。噴管應均勻旋轉、均勻提升或下沉。噴射管分段提升或下沉的搭接長度不得小于100 mm。

4)在施工中應對每一根錨桿的擴大頭旋噴注漿量現場實時計量，并通過注漿量計算擴大頭直徑。通常情況下，擴大頭旋噴注漿用水泥量不應少于350 kg/m。

3.4 桿體安放

1)擴孔完成后，應立即將全部高壓噴射注漿管取出，再將套管接長鉆至錨孔底部，套管鉆進時改清水鉆進為水泥漿鉆進，兼作一次注漿。

2)套管鉆孔至擴大頭錨桿孔底時，松開鉆機上的套管連接頭，沿套管將錨桿體插入孔底。

3)桿體安放設計深度為距孔底50 mm～100 mm，不大于300 mm。因此當鋼套管全部拔出后，再用鉆機通過鉆桿連接頭將桿體拉出50 mm～100 mm，以滿足桿體安放設計深度要求。

3.5 注漿方法、時機及工藝參數

1)鉆孔內采用二次注漿工藝。注漿材料應根據設計要求確定，一般采用42.5級普通硅酸鹽水泥純水泥漿，強度、水灰比、注漿用水泥量要根據施工工藝參數試驗確定，一般錨固體水泥漿體設計強度為25 MPa，水灰比為0.7。

2)桿體安放完成后，利用鉆機拔鋼套管，拔至普通錨固段始端時停止拔管，插入一次注漿管至水泥漿液面下不少于2 m向鋼套管內補漿，當孔口溢出漿液時，停止補漿，利用鉆機將鋼套管全部拔出。套管拔完漿液下沉后再在孔口將水泥漿補滿。

3)拔鋼套管的過程中注意不得將錨桿體帶出，當發現有錨桿體帶出現象時利用鉆機上的鉆桿連接頭將錨桿體回頂到位。

表1 錨桿工程質量檢驗標準

4)二次注漿時間和壓力可根據注漿工藝通過試驗確定，一般待一次注漿體強度達到5 MPa(約24 h)后進行二次注漿，二次注漿時為提高水泥漿的早期強度，可適當加早強劑，二次注漿瞬時壓力一般為 2.5 MPa～5 MPa。

5)在施工中應對每一根錨桿孔的水泥漿注漿量現場實時計量，應滿足設計要求。通常情況下，當錨桿鉆孔直徑為150 mm時，兩次注漿總用水泥量不應少于70 kg/m。

3.6 工程質量檢驗

1)錨桿原材料應檢驗原材料出廠合格證、材料現場抽檢試驗報告和代用材料試驗報告、錨桿漿體強度等級檢驗報告。

2)錨桿驗收應進行驗收試驗(抗拔力試驗)。

3)錨桿的質量檢驗應符合表1的規定。

3.7 各階段試驗

1)施工前應根據設計要求和地質條件進行現場工藝試驗，調整和確定合適的工藝參數，檢驗擴大頭直徑。a.工藝參數包括:成孔工藝形式、鉆進速度;清水擴孔壓力和速度、水泥漿擴孔壓力和速度、水泥漿配合比、注漿量;錨桿注漿用水泥漿配合比、一次和二次注漿的注漿量、注漿壓力等。b.擴大頭直徑可通過現場量測和現場開挖量測。c.擴大頭的位置和長度應根據達到設計要求的高壓噴射壓力和提升速度的起始和終止位置計算。

2)高壓噴射擴大頭錨桿是一種新型錨桿，用于未應用過的地區和地層時必須進行極限抗拔試驗(基本試驗)。

3)錨桿驗收時應進行驗收試驗。驗收試驗的數量不應小于工程錨桿總數的5%且不少于3根。