旋噴擴大頭錨索在深厚軟粘土基坑支護中的應用

崔 來 當

(山西新田房地產開發有限公司,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，勝利三路西北側，金江銀座大廈東南側。由于建筑物帶兩層地下車庫，基坑設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 場地工程地質及水文地質條件

2.1 場地各土層情況

本場地地貌形態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層粉質粘土;③層中砂;④層圓礫;⑤層強風化花崗巖;⑥層中風化花崗巖。各層地基巖土的巖性結構特征分述如下：

①層雜填土(Qml)，層厚2.40 m～4.00 m，層底標高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給，無統一自由水位。下部地下水主要為賦存于④層、⑤層中的承壓水，水量豐富。勘察期間測得場地上層滯水穩定水位埋深0.8 m～1.5 m。

3 技術方案的確定

結合場地周圍環境和場地地質條件及專家論證采用攪拌樁止水帷幕+懸臂樁+預應力錨索的支護方式。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處設兩道預應力錨索。第一道錨索孔徑150 mm,有效長度為22.5 m,設計預拉力225 kN，第一道錨索孔徑150 mm,有效長度為26.5 m,設計預拉力262 kN。懸臂樁長度為22.5 m。

在施工完止水帷幕和支護樁后。等到水位降到設計位置以下開始挖土。當挖土至-3.5 m時開始施工第一道錨索。先施工3根試驗錨索。當錨索試塊強度達到設計強度的70%后進行張拉試驗。發現預拉力遠達不到設計要求。經與設計單位和勘察單位、施工單位反復探討發現，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。經重新補勘實驗后錨索有效長度需加長處理。因為東側緊鄰長江大橋，路政管理部門不允許將錨索打到橋下影響橋墩穩定。所以變更圖紙為旋噴擴大頭錨索、錨索設計參數如下，懸噴擴大頭直徑400 mm，長度為8 m，錨索長度與其余部分與原設計相同，錨索預拉力仍為225 kN。第二排錨索不涉及此情況。

4 施工難點

1)如何保證擴大頭直徑。2)如何保證擴大頭水泥土強度。

經反復實驗論證采用單重管高壓旋噴施工，擴大頭段長8 m，直徑不小于400 mm，為保證擴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，鉆桿轉速25 ral/min，注漿壓力不小于23 MPa。結果表明注漿壓力和鉆杠提升速度為控制旋噴擴大頭直徑的主要因素。經多次刨開驗證，在此地質條件下能滿足擴大頭施工要求。為保證懸噴擴大頭水泥土強度錨索水泥采用42.5水泥，水泥漿應拌合均勻，隨拌隨用，水灰比1∶0.8～1.0，注漿量根據土質控制在80 kg/m～120 kg/m。從而保證擴大頭直徑和水泥土強度。經現場多處施工驗證此工藝能夠滿足設計要求。

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，采用單套管防護成孔鉆頭側翼設置多個噴嘴采用高壓回轉鉆進。鉆孔長度需大于設計長度也不宜大于設計長度500 mm。

2)錨索制作：

錨索采用3束15.2 mm(7絲標準型)抗拉強度為1 860 MPa的鋼絞線，長度與設計值相差不超過50 mm，為保證錨索保持在孔中心位置，每1.5 m設一道架線環，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、存儲在施工現場的專門作業棚內進行；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和影響錨桿使用壽命的有害物質，并應確保滿足設計要求的注漿體厚度。加工完成的桿體在存儲、搬運、安放時，應避免機械損傷、介質侵蝕和污染。

3)錨索安裝：

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

4)噴漿擴孔施工:

采用高壓旋轉鉆頭，(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到平衡，從而形成擴大的直徑和錨桿孔。

擴孔施工的工藝要求：

a.擴孔的水泥漿壓力應大于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.采用噴射擴孔工藝，鉆頭應至少上下往返擴孔兩遍。

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

f.在高壓噴射擴孔過程中出現各種異常情況時，應查明原因并及時采取措施。

g.施工中嚴格按照施工工藝進行，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。注漿應連續一次灌注而成，在一次注漿體初凝后采用預埋的二次注漿管進行二次注漿。二次注漿采用劈裂注漿，注漿壓力應大于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1 min～2 min;b.灌注的水泥漿要留樣做室內抗壓試驗，以復核其強度指標。每一攪拌機每天不少于一組;c.當漿液硬化后，應進行二次補漿。注漿壓力應大于2.5 MPa。

經過我門反復實驗，工藝上嚴格控制最終我們用此方法獲得了成功。一層錨桿錨固力達到設計要求。該基坑安全投入使用，目前工程已結束竣工。