淺析高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝

陳虎，劉永軍，李瑞全

（中冶地勘巖土工程有限責(zé)任公司，河北 邯鄲 056003）

淺析高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝

陳虎，劉永軍，李瑞全

（中冶地勘巖土工程有限責(zé)任公司，河北 邯鄲 056003）

結(jié)合工程施工經(jīng)驗(yàn)，分析探討高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索的基本構(gòu)造、作用機(jī)理及施工工藝，與常規(guī)預(yù)應(yīng)力錨索施工方法進(jìn)行對(duì)比，詳細(xì)闡述高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝流程，總結(jié)施工要點(diǎn)，確保預(yù)應(yīng)力錨索質(zhì)量達(dá)標(biāo)，滿足設(shè)計(jì)要求，保證基坑安全。

高壓旋噴;錨索;施工工藝

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.114

1 引言

當(dāng)前，我國(guó)的城市化建設(shè)飛速發(fā)展，城市高層建筑越來(lái)越多，相應(yīng)的對(duì)城市地下空間的利用要求也就越來(lái)越高，這就使得基坑支護(hù)工程向著超大、超深方向發(fā)展，基坑支護(hù)工程的規(guī)模越來(lái)越大，周邊環(huán)境更加復(fù)雜，施工難度逐漸增大，技術(shù)要求越來(lái)越高。近年來(lái)，基坑支護(hù)工程施工出現(xiàn)了很多的新工藝、新方法，高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索就是一種新的施工工藝，實(shí)踐證明其效果良好，性價(jià)比很高，市場(chǎng)應(yīng)用前景非常廣闊。在此，總結(jié)工程施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝做簡(jiǎn)要分析。

2 高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索簡(jiǎn)介

2.1 基本構(gòu)造

高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索構(gòu)造主要由錨固段，自由段和腰梁，錨頭3部分組成。錨固段位于穩(wěn)定土體內(nèi)，提供錨索的承載力，長(zhǎng)度由基坑設(shè)計(jì)錨索承載力計(jì)算確定。自由段位于錨固段和腰梁、錨頭之間，長(zhǎng)度不小于5m，且應(yīng)穿過(guò)基坑坡面潛在滑動(dòng)面，進(jìn)入穩(wěn)定土層不小于1.5m，自由段全長(zhǎng)度套塑料管，主要起到傳遞錨固力的作用。錨索腰梁可采用型鋼組合梁或混凝土梁，型鋼組合梁可選用雙槽鋼或雙工字鋼，槽鋼或工字鋼之間應(yīng)綴板焊接為整體構(gòu)件，雙槽鋼或雙工字鋼之間的凈距應(yīng)滿足錨索桿體垂直穿過(guò)的要求。當(dāng)采用混凝土腰梁時(shí)，宜采用斜面與錨索軸線垂直的梯形截面，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C25。

2.2 作用機(jī)理

高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索的錨固段是通過(guò)高壓旋噴的方式形成的水泥土樁體，改善了土的力學(xué)性能，使水泥與土共同作用，形成錨固體。安裝腰梁和錨頭，按設(shè)計(jì)參數(shù)施加預(yù)應(yīng)力，通過(guò)自由段傳遞到錨固段，用以承受由于土壓力、水壓力等施加于基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的推力，以此來(lái)控制基坑邊坡的水平位移量在設(shè)計(jì)和規(guī)范要求范圍內(nèi)，保證基坑邊坡安全。

2.2 高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索特點(diǎn)分析

高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索與常規(guī)預(yù)應(yīng)力錨索相比，有很多的優(yōu)點(diǎn)，總結(jié)歸納如下：

1）高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索適用地層比較廣，一般的軟土地層、粘性土、砂土地層均可使用，尤其是在砂土地層中，很好的解決了砂土地層常規(guī)錨索施工塌孔的問(wèn)題，另外，對(duì)地下水位的高低無(wú)限制，地下水位以上、以下均可使用，避免了在地下水位以下采用常規(guī)方法施工錨索時(shí)出現(xiàn)泌水、流砂、塌孔等現(xiàn)象。

2）常規(guī)預(yù)應(yīng)力錨索施工一般都是先采用不同的施工方法成孔，再安裝錨索桿體、注漿。成孔方法主要有套管護(hù)壁成孔、螺旋鉆桿干作業(yè)成孔，泥漿護(hù)壁成孔等，而高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索施工無(wú)須先成孔，相比常規(guī)預(yù)應(yīng)力錨索施工方法而言，避免了成孔時(shí)塌孔導(dǎo)致錨索桿體安裝不到位，注水泥漿液不飽滿，錨索承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求等現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)地層的擾動(dòng)小，對(duì)周邊環(huán)境的影響小，適合周邊有鄰近建筑物或重要管線的基坑工程使用。

3）高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索施工時(shí)錨固段錨固體的直徑可以通過(guò)控制泵送水泥漿的壓力進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，一般可控制在150～500mm范圍內(nèi)，且單根錨索的錨固段錨固體直徑可以分段調(diào)整，形成擴(kuò)大頭。常規(guī)錨索的錨固體直徑一般為150mm，由此可見(jiàn)高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索比常規(guī)錨索的承載力要高，在基坑工程設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)滿足承載力要求所需的長(zhǎng)度要比常規(guī)錨索小，有利于節(jié)約鋼絞線、水泥等材料，降低工程造價(jià)。

4）高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索施工質(zhì)量容易保證。常規(guī)錨索施工注水泥漿的質(zhì)量控制難度大，塌孔、進(jìn)回漿管路堵塞、機(jī)械損壞、一次注漿與二次注漿的時(shí)間間隔等都會(huì)影響到注漿質(zhì)量，注漿質(zhì)量不好直接影響錨索錨固段錨固體的強(qiáng)度，也就是影響錨索的承載力，造成錨索承載力不能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

5）高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索施工將常規(guī)錨索施工先引孔，再人工安裝錨索桿體、一次注漿、二次注漿的環(huán)節(jié)簡(jiǎn)化為不引孔直接頂進(jìn)錨索，邊退出鉆桿邊旋噴水泥漿一次完成全部施工過(guò)程的施工方法，施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，施工速度快、效率高，節(jié)省工期，降低成本。

3 高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝

3.1 施工工藝流程

錨索桿體制作→鉆機(jī)就位→校正孔位調(diào)整角度→鉆頭安放錨索→擺動(dòng)鉆進(jìn)至大于設(shè)計(jì)孔深0.5m→邊提鉆桿邊高壓旋噴注漿→回灌補(bǔ)漿→自然養(yǎng)護(hù)→安裝腰梁、角度板、錨頭→張拉鎖定。

3.2 施工過(guò)程簡(jiǎn)述

3.2.1 錨索桿體制作

1）原材料質(zhì)量檢驗(yàn)：鋼絞線進(jìn)場(chǎng)后，應(yīng)組織現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，查驗(yàn)產(chǎn)品出廠合格證明，并取樣送由有相關(guān)檢測(cè)資質(zhì)的單位進(jìn)行原材料復(fù)檢，檢測(cè)合格并出具材料復(fù)檢報(bào)告后方可使用。

2）頂板制作：頂板材料選用10～14mm厚度的鋼板，形狀一般為圓環(huán)形，大圓直徑一般為150mm，空心圓直徑一般為55mm（與旋噴鉆頭相匹配），使用15.6mm鋼絞線時(shí)錨索眼直徑為18mm，使用17.8mm鋼絞線時(shí)錨索眼直徑為20mm，頂板上錨索眼數(shù)量與單根錨索鋼絞線束數(shù)一致，在同心圓上等間距分布，（見(jiàn)圖1）。

圖1 頂板設(shè)計(jì)及實(shí)物圖

3）下料：根據(jù)設(shè)計(jì)錨索長(zhǎng)度切割鋼絞線，鋼絞線一般都使用機(jī)械切割，不得使用電弧切割，錨索長(zhǎng)度應(yīng)比設(shè)計(jì)要求長(zhǎng)度大1～1.5m（根據(jù)腰梁或基座寬度確定），為后期腰梁或基座的安裝預(yù)留長(zhǎng)度。

4）焊接：將鋼絞線一頭伸入頂板上錨索眼約3～4cm，套上與頂板上錨索眼直徑相同的鋼管，將鋼管前端與鋼絞線焊接，后端與頂板焊接，焊接要牢固，保證鋼絞線與頂板緊密連接，保證錨索在頂進(jìn)時(shí)鋼絞線不脫落（見(jiàn)圖2）。

圖2 鋼絞線與頂板連接實(shí)物圖

5）自由段綁扎：錨索自由段全長(zhǎng)度套塑料管，用細(xì)鐵絲按2～3m一道綁扎牢固，保證錨索在頂進(jìn)時(shí)塑料管不脫落。

3.2.2 預(yù)應(yīng)力錨索施工

1）按照設(shè)計(jì)圖紙要求測(cè)放錨索孔位，鉆機(jī)就位，校正孔位，調(diào)整好角度，利用高壓旋噴鉆頭頂住錨索頂板，緩慢的沿鉆孔液壓頂進(jìn)（見(jiàn)圖3）。頂進(jìn)過(guò)程中，高壓泵同時(shí)輸送水泥漿液，水泥漿壓力為5MPa。

2）錨索頂進(jìn)到設(shè)計(jì)深度后，旋噴鉆頭提離孔底20cm旋轉(zhuǎn)噴射水泥漿，水泥漿壓力為20MPa，孔口有漿液流出時(shí)旋轉(zhuǎn)提升，提升速度為20cm/min，回轉(zhuǎn)速度為70～80r/min，旋噴段長(zhǎng)度按設(shè)計(jì)要求施工，非旋噴段施工時(shí)保持水泥漿液以5MPa的壓力，緩慢提升鉆桿至孔口。

圖3 錨索頂進(jìn)施工圖

3）旋噴鉆頭提升至孔口后，卸下旋噴鉆頭，用鉆桿回灌水泥漿液至孔口。

3.2.3 安裝腰梁、張拉鎖定

高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索養(yǎng)護(hù)到期，安裝型鋼腰梁時(shí)必須加工異型支撐角度板，按設(shè)計(jì)要求調(diào)整腰梁角度，使腰梁承壓面在同一平面上，保證與預(yù)應(yīng)力錨索作用力方向垂直。

高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索旋噴施工完成后，進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)，待錨索錨固體強(qiáng)度達(dá)到15MPa或設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后，即可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索張拉鎖定，分級(jí)加載，鎖定時(shí)的錨索拉力可取鎖定值的1.1安裝1.15倍。鎖定后如有明顯應(yīng)力損失時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉并再次鎖定。當(dāng)錨索出現(xiàn)錨頭松動(dòng)、脫落、錨具失效等情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)并對(duì)其進(jìn)行再次張拉鎖定。

4 質(zhì)量檢驗(yàn)

4.1 施工偏差控制指標(biāo)

高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索施工時(shí)偏差控制應(yīng)符合規(guī)范要求：（1）錨索孔位允許偏差不大于50mm；（2）錨索傾角允許偏差不大于3°；（3）錨索桿體長(zhǎng)度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度；（4）錨索自由段套管長(zhǎng)度允許偏差應(yīng)為±50mm。

4.2 承載力檢驗(yàn)

高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索承載力檢驗(yàn)項(xiàng)目主要是抗拔承載力，應(yīng)符合規(guī)范要求：（1）檢測(cè)數(shù)量不應(yīng)小于錨索總數(shù)的5%，且同一土層中的錨索檢測(cè)數(shù)量不應(yīng)少于3根；（2）錨索檢測(cè)應(yīng)隨機(jī)抽取，不得在施工前指定；（3）當(dāng)檢測(cè)的錨索承載力不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)擴(kuò)大檢測(cè)數(shù)量，不合格時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以降低承載力使用，并按設(shè)計(jì)要求補(bǔ)施工。

5 結(jié)語(yǔ)

文章就基坑支護(hù)工程中采用的高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝做了詳細(xì)的闡述，總結(jié)了高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索的工藝原理、特點(diǎn)及施工過(guò)程中的操作要點(diǎn)，總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)類似工程施工具有一定的參考和借鑒意義。

【1】JGJ120-2012建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

【2】GB50497-2009建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

【3】劉國(guó)彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)（第二版）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

Discussion on the Construction Technology of High Pressure Jet Grouting Prestressed Anchor Cable

CHENHu,LIUYong-jun,LIRui-quan
（ZhongYeDiKanGeotechnicalEngineeringCo.Ltd.,Handan056003,China）

Combined with construction experience, the article analyzed the basic construction of high pressure jet grouting prestressed anchor cable, mechanismand construction technology, comparedwith conventional prestressed anchor rope constructionmethod, paper expounded high pressure jet grouting prestressedanchorropeconstructiontechnologyprocess,summarizesthekeypointsofconstruction, to ensure the qualityofthe prestressed anchor cable,meet the designrequirements,ensurethesafetyoffoundationpit.

highpressurejetgrouting;anchorcable;theconstructiontechnology

TU753

B

1007-9467（2016）07-0179-02

2016-6-15

陳虎（1985～），男，河北邯鄲人，注冊(cè)一級(jí)建造師（建筑工程），主要從事巖土工程設(shè)計(jì)與施工研究，（電子信箱）349371851@qq. com。