鉆孔灌注樁和預(yù)應(yīng)力錨桿組合在基坑支護(hù)中的應(yīng)用探析

文/陳成名 安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì) 安徽蚌埠 233000

進(jìn)入新時(shí)代后，建筑行業(yè)迎來(lái)了發(fā)展的高峰期，這也使得基坑支護(hù)工作得到了人們的廣泛重視，而有效結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨桿與鉆孔灌注樁則能夠提高工作質(zhì)量。因此，必須正確認(rèn)識(shí)預(yù)應(yīng)力錨桿與鉆孔灌注樁，并掌握各環(huán)節(jié)施工要點(diǎn)，提高基坑的穩(wěn)定性與安全性，從而促進(jìn)建筑行業(yè)健康發(fā)展。

1、鉆孔灌注樁與預(yù)應(yīng)力錨桿組合概述

鉆孔灌注樁是在實(shí)際施工過(guò)程中，通過(guò)對(duì)各種手段的利用，如人力挖掘、鋼管擠土以及機(jī)械鉆孔等，促進(jìn)樁孔的形成，并將鋼筋籠和混凝土灌注而成的樁放入其中[1]。根據(jù)不同成孔方法，灌注樁還可以分成挖孔、鉆孔以及沉管等類(lèi)型。預(yù)應(yīng)力錨桿主要由墊板、桿體以及錨頭等構(gòu)成，其主要是利用錨頭錨固力將預(yù)壓應(yīng)力施加到圍巖中，從而對(duì)圍巖進(jìn)行主動(dòng)加固。針對(duì)當(dāng)前坑基支護(hù)施工，有效結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨桿和鉆孔灌注樁是最佳方式。這一方式主要具有以下幾方面特點(diǎn)：錨桿作業(yè)空間較小，可以廣泛運(yùn)用到各種場(chǎng)地或者是地形中；通過(guò)把內(nèi)支撐換成錨桿，可以將造價(jià)降到最低，并對(duì)施工條件進(jìn)行改善；能夠利用抗拔試驗(yàn)來(lái)明確錨桿的拉力，保證施工的安全性；支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移可以采取將預(yù)拉力施加到錨桿中的方式來(lái)控制。

2、基坑支護(hù)中的鉆孔灌注樁與預(yù)應(yīng)力錨桿組合

2.1 工藝原理

一方面，預(yù)應(yīng)力錨桿與鉆孔灌注樁主要是通過(guò)對(duì)圍梁的利用來(lái)促進(jìn)二元擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)的形成，這一支護(hù)體系可以憑借整體剛度對(duì)基坑變形進(jìn)行有效控制，即利用鉆孔灌注樁完成擋土操作，并憑借預(yù)應(yīng)力錨桿向穩(wěn)定底層傳遞支護(hù)結(jié)構(gòu)所承受的力，將張拉應(yīng)力施加到錨桿中，這樣，在錨桿強(qiáng)度、錨固體和拉桿握裹力以及土體和錨固體的作用下，可以為錨固體系穩(wěn)定性提供有力保障。另一方面，通常情況下，預(yù)應(yīng)力錨桿主要包含錨固段、自由段以及錨頭等，屬于向穩(wěn)定土層傳送拉力的結(jié)構(gòu)體系之一，其中，錨固段的作用是向穩(wěn)定地層傳遞錨頭拉力；自由段屬于錨頭拉力向錨固段傳遞的中間階段，其包含防腐構(gòu)造、注漿體以及鋼絞束等內(nèi)容；而錨頭的作用則是對(duì)錨桿拉力進(jìn)行鎖定，主要由螺帽、托板以及錨具等構(gòu)成。

2.2 具體施工方法

2.2.1 工藝流程

在基坑支護(hù)工程中，預(yù)應(yīng)力錨桿和鉆孔灌注樁組合的具體施工流程如下：鉆孔灌注樁施工—定位錨孔—鉆孔—插錨桿—初次注漿—再次注漿—圍梁施工—張拉封錨—監(jiān)測(cè)。

2.2.2 鉆孔灌注樁

首先，鉆孔灌注樁的施工流程如下：樁機(jī)就位—成孔—初次清孔—吊裝鋼筋籠—混凝土導(dǎo)管安裝—再次清孔—隔水栓、漏斗安裝—水下混凝土灌注—漏斗、導(dǎo)管拆除。其次，在具體施工過(guò)程中，導(dǎo)管埋入深度應(yīng)該在2到4米范圍內(nèi)，并且在實(shí)際灌注中，還要經(jīng)常提、拆導(dǎo)管，如每隔15分鐘就上下活動(dòng)一下導(dǎo)管。需要注意的是，在對(duì)混凝土進(jìn)行灌注時(shí)，要合理控制導(dǎo)管中混凝土表面到泥漿面高度，盡可能保證孔中混凝土上升的緩慢性、均勻性，并使泥漿不出現(xiàn)較為劇烈的翻滾。最后，在實(shí)際施工過(guò)程中，還要做好混凝土的連續(xù)澆筑工作。通常情況下，每盤(pán)混凝土的間隔時(shí)間應(yīng)該不超過(guò)0.5小時(shí)，若必須存在較長(zhǎng)時(shí)間的間隔，則應(yīng)該每10分鐘就在小范圍中活動(dòng)兩三次導(dǎo)管，以此來(lái)使混凝土初凝時(shí)間得到延長(zhǎng)[2]。

2.2.3 定位與鉆孔

一方面，錨孔定位。在這一階段，必須保證錨桿鉆機(jī)就位的準(zhǔn)確性，墊平其底座，并通過(guò)羅盤(pán)來(lái)校對(duì)鉆桿傾斜角度，保證角度偏差不超過(guò)20毫米、高度小于30毫米。在具體成孔施工之前，要做好排水溝挖掘工作，防止因隨意排放泥漿而給施工帶來(lái)不良影響。

另一方面，鉆孔。首先，在施鉆過(guò)程中，應(yīng)該保證鉆頭完全遵循錨桿孔的孔位標(biāo)識(shí)向下鉆，并保證偏差值不超過(guò)100毫米。在剛開(kāi)始鉆進(jìn)時(shí)，要采取小功率以緩慢方式展開(kāi)鉆進(jìn)工作，在大概500毫米之后，應(yīng)該對(duì)鉆孔方向進(jìn)行校正，之后再采取全功率方式繼續(xù)鉆進(jìn)。同時(shí)，為了保證鉆孔角度的準(zhǔn)確性，在實(shí)際施工過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員還應(yīng)該通過(guò)對(duì)地質(zhì)羅盤(pán)的運(yùn)用來(lái)對(duì)鉆桿方向進(jìn)行有效掌控，盡最大可能使角度偏差不超過(guò)2度。另外，還要將鉆孔深度標(biāo)記在鉆桿上，以此來(lái)展開(kāi)相應(yīng)控制，其中鉆孔深度不但要超過(guò)桿體的有效長(zhǎng)度，還應(yīng)該不超過(guò)設(shè)計(jì)孔深的200毫米。

其次，在具體鉆進(jìn)過(guò)程中，還要以實(shí)際地質(zhì)情況為依據(jù)，適當(dāng)調(diào)整泥漿性能，例如，在錨桿鉆機(jī)到達(dá)粘土層時(shí)，泥漿的比重應(yīng)該處在每立方米1.05×103到1.1×103千克范圍內(nèi)；而在處于砂層時(shí)，泥漿的比重則應(yīng)該是每立方米1.2×103到1.3×103千克。

最后，通常情況下，錨桿鉆進(jìn)機(jī)的鉆進(jìn)速度是每分鐘0.3到0.5米，退出速度則是每分鐘0.5到0.6米。另外，在完成鉆孔工作后，還要做好相應(yīng)的清理工作，即通過(guò)對(duì)往復(fù)式壓降泵的利用，對(duì)孔洞進(jìn)行3到5五分鐘的清理，徹底清除孔中存在的沉渣或者是清理干凈孔壁泥皮，并保證孔底沉渣不超過(guò)300毫米。如圖1所示。

圖1 鉆孔樁清孔

2.2.4 錨桿制作與插桿

一方面，錨桿制作。在實(shí)際制作過(guò)程中，應(yīng)該將防銹油涂到錨桿的自由段中，并在其表面包上兩層塑料薄膜，為有效隔離水泥凈漿體和鋼絞束提供有力保障。同時(shí)，在拉力作用下，充分拉伸錨桿的自由段，保證其能夠向錨固段更好傳遞預(yù)應(yīng)力。另外，在對(duì)錨桿進(jìn)行制作時(shí)，還應(yīng)該將定位架安裝到錨固段，保證其間距是2米，并且外徑要比鉆孔直徑小10毫米，只有這樣，才能保證錨桿制作的科學(xué)性、合理性，從而在后續(xù)工作中更好發(fā)揮出其作用。

另一方面，插錨桿。在展開(kāi)這一工作之前，相應(yīng)工作人員必須明確每一個(gè)孔實(shí)際方向，為順利插入桿體提供便利，并且要保證桿體插入的勻速性、緩慢性，避免因擾動(dòng)桿體而導(dǎo)致注漿不密實(shí)或者是漿液下掉問(wèn)題的出現(xiàn)。同時(shí)，還應(yīng)該通過(guò)棉紗的利用來(lái)臨時(shí)封閉孔口。另外，在對(duì)錨桿進(jìn)行安插之前，要先戴好螺帽與托板，避免漿液給桿體絲口造成污染，若出現(xiàn)污染情況，則應(yīng)該及時(shí)做好清理工作，還要防止出現(xiàn)因絲門(mén)破壞而無(wú)法順利安裝螺帽的問(wèn)題。

2.2.5 注漿

首先，應(yīng)該把注漿管和鋼絞線(xiàn)同時(shí)埋到孔中，每隔0.5米鉆出一對(duì)注漿孔，并通過(guò)膠布完成包扎工作，避免注漿管出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。其次，初次注漿主要涉及到兩方面，即錨固段注漿與自由段注漿。前者是指沿著鉆桿展開(kāi)注漿活動(dòng)，將水泥漿液輸送到錨孔底部。其中，注漿壓力會(huì)由0.5兆帕變成2兆帕，而水泥漿液則會(huì)有效包裹、填充錨固段錨桿。之后，就可以展開(kāi)自由段注漿，其中壓力應(yīng)該在0.5兆帕左右，并且在漿液上升的同時(shí)還應(yīng)該將孔內(nèi)套管與一次注漿管緩慢拔出。最后，在初次注漿8到12小時(shí)之后，應(yīng)該展開(kāi)二次注漿，并且壓力應(yīng)該由2.5兆帕逐漸上升，一直到漿液無(wú)法注入為止。同時(shí)，在實(shí)際注漿過(guò)程中，還應(yīng)該保持低等或者是中等的灌漿速率，緩慢提高注漿壓力，從而讓漿液擴(kuò)散到土體中[3]。

結(jié)論：

綜上所述，加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿與鉆孔灌注樁組合在基坑支護(hù)中的運(yùn)用已經(jīng)成為了一項(xiàng)重要工作。因此，必須正確認(rèn)識(shí)預(yù)應(yīng)力錨桿與鉆孔灌注樁，明確工藝原理，并做好鉆孔灌注樁、定位鉆孔、錨桿制作與插桿以及注漿等環(huán)節(jié)的施工，促進(jìn)基坑穩(wěn)定性與安全性的提升，從而為基坑支護(hù)工程更好發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。