高壓旋噴擴(kuò)大頭錨桿現(xiàn)場對比試驗(yàn)研究

【摘要】針對高壓旋噴擴(kuò)大頭錨桿，結(jié)合桓臺馬踏湖地區(qū)現(xiàn)場工程，選擇漿液噴射壓力以及拔鉆速度兩項(xiàng)工藝參數(shù)做不同組合搭配，分別進(jìn)行了錨桿錨固段開挖試驗(yàn)以及錨桿極限抗拔承載力試驗(yàn)，同時將抗拔承載力計(jì)算結(jié)果與實(shí)測值進(jìn)行對比。研究表明，開挖出的錨固體形態(tài)較為理想，漿液噴射壓力與拔鉆速度對錨固體直徑以及錨桿極限抗拔承載力的影響趨勢與理論預(yù)期基本一致。本文對高壓旋噴擴(kuò)大頭錨桿的施工管控提出了建議。

【關(guān)鍵詞】高壓旋噴擴(kuò)大頭錨桿;漿液噴射壓力;拔鉆速度;極限抗拔承載力

在基坑支護(hù)工程中，直徑150mm的預(yù)應(yīng)力錨桿（后文稱普通錨桿）在桓臺馬踏湖地區(qū)應(yīng)用頗為廣泛。但對于某些特殊情況，普通錨桿存在一些局限性，例如當(dāng)基坑外部空間有限，普通錨桿施工長度無法滿足計(jì)算要求時，需要采取針對性措施進(jìn)行處理。針對上述類似情況，高壓旋噴擴(kuò)大頭錨桿是一種較好的解決方案，相比其他工藝，其優(yōu)點(diǎn)在于，在高壓旋噴成錨過程中，一邊旋噴鉆進(jìn)一邊將鋼絞線帶入孔中，完成成孔后高壓邊旋噴邊拔鉆最終完成施工，不存在成孔塌孔問題，在淤泥、軟土、松散砂層以及地下水位以下時尤為適用。

一、對比試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本文研究進(jìn)行了兩類現(xiàn)場試驗(yàn)：一是根據(jù)不同工藝參數(shù)的搭配完成高壓旋噴錨桿的施工，然后開挖出錨桿錨固體，查明相應(yīng)工藝參數(shù)對錨固體形態(tài)（直徑、均勻度等）的影響;二是選擇適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)施工高壓旋噴錨桿，進(jìn)行錨桿極限抗拔承載力試驗(yàn)，并與普通錨桿試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，以定量評估高壓旋噴錨桿的承載及變形特性。經(jīng)比對，工藝參數(shù)確定為漿液噴射壓力、鉆進(jìn)及拔鉆速度。受到實(shí)際工程的限制，上述兩類試驗(yàn)依托兩個項(xiàng)目分別完成。

二、試驗(yàn)結(jié)果分析

（一）錨桿錨固段開挖試驗(yàn)結(jié)果分析

在相同土質(zhì)中，當(dāng)噴射壓力不變時，隨著拔鉆速度增快，錨固體直徑基本呈降低趨勢。對于試驗(yàn)錨桿，開挖時發(fā)現(xiàn)其處于類似松砂質(zhì)土中，本層土未在地勘報(bào)告中體現(xiàn)。

隨著漿液噴射壓力的變化，錨固體直徑表現(xiàn)出了一定的離散性，即當(dāng)拔鉆速度為25cm/min時，漿液噴射壓力20MPa錨固體直徑反而小于噴射壓力10MPa的直徑。當(dāng)拔鉆速度過快時（100cm/min），若噴射壓力不足（10MPa），形成的錨固體直徑有限。欲獲得直徑300mm的錨固體，將拔鉆速度控制在50cm/min漿液噴射壓力20MPa時更有保障。

（二）錨桿極限抗拔承載力試驗(yàn)結(jié)果分析

在相同土質(zhì)中，當(dāng)漿液噴射壓力不變時，隨著拔鉆速度增快，錨桿極限抗拔承載力呈相似或降低的趨勢。對于本次試驗(yàn)，漿液噴射壓力為10MPa時，拔鉆速度為25cm/min及50cm/min，錨桿極限抗拔承載力未體現(xiàn)出明顯變化;對于漿液噴射壓力為20MPa時，錨桿極限抗拔承載力隨拔鉆速度的增快降低了一級。

隨漿液噴射壓力的變化，錨桿極限抗拔承載力整體呈現(xiàn)出隨其增加而增加的趨勢。對于漿液噴射壓力為30MPa的試驗(yàn)錨桿，盡管拔鉆速度達(dá)到100cm/min，其抗拔承載力依然超過600kN，較其他情況有顯著提高，也印證了砂層的極限側(cè)摩阻力較黏性土高。

此外，我們還對同等條件下的3根普通錨桿（采用螺旋鉆機(jī)干成孔工藝施工）進(jìn)行了張拉基本試驗(yàn)3根普通錨桿獲得的極限抗拔承載力均為140kN按照工程上習(xí)慣的核算方法，可知普通錨桿的極限抗拔承載力約為35kN/m，而高壓旋噴擴(kuò)大頭錨桿的極限抗拔承載力約為85～120kN/m，是普通錨桿的2.5～3.5倍。鑒于擴(kuò)大頭端阻力對其承載力的貢獻(xiàn)，當(dāng)錨桿直徑不變、錨固段長度增加時，此比值可能有所降低。

三、高壓旋噴擴(kuò)大頭錨桿的應(yīng)用

由于水泥漿噴射孔直徑很小，本工藝對水泥漿的制備要求較高，除使用高質(zhì)量水泥外，在水泥漿制備過程中需嚴(yán)格進(jìn)行二次過濾，否則易造成噴射孔堵塞，影響施工質(zhì)量。錨桿桿體在成孔過程中被鉆桿同步帶入孔內(nèi)。鉆進(jìn)過程中，需將錨桿桿體架高脫離地表，避免在鉆進(jìn)過程中桿體與地表土體及泥漿接觸，影響其與錨固體之間的摩擦力。

本工藝中，鉆桿拔鉆速度是保證錨桿施工質(zhì)量的重要指標(biāo)，需嚴(yán)格控制。與噴射壓力通過壓力表直觀控制不同，鉆機(jī)本身沒有自動控制拔鉆速度的裝置。因此當(dāng)無條件對鉆機(jī)進(jìn)行改裝時，應(yīng)設(shè)專人對拔鉆速度加以管控，保證錨桿施工質(zhì)量。從水泥用量看，本次試驗(yàn)測得高壓旋噴擴(kuò)大頭錨桿的水泥用量約為100～200kg/m，約為普通錨桿的2～4倍，水泥用量隨拔鉆速度降低、漿液噴射壓力增加而增加?，F(xiàn)場施工時，應(yīng)實(shí)時統(tǒng)計(jì)水泥用量，作為判斷錨桿施工質(zhì)量的輔助性指標(biāo)。

四、結(jié)論

（一）在桓臺馬踏湖地區(qū)的黏性土、粉土地層中施工了高壓旋噴擴(kuò)大頭錨桿，從開挖出的錨固體形態(tài)看，錨固體截面呈圓形或微橢圓形，通長呈較為均勻的圓柱體，未發(fā)現(xiàn)明顯的變徑情況，圓柱體外側(cè)水泥土與土的接觸表面凹凸不平，錨固體成型狀態(tài)較好。

（二）錨固體直徑方面，在相同土質(zhì)中，當(dāng)噴射壓力不變時，隨著拔鉆速度增快，錨固體直徑基本呈降低趨勢，而其相對于噴射壓力的變化趨勢在本次試驗(yàn)中反映得不明顯。欲獲得直徑≥300mm的錨固體，將拔鉆速度控制在≤50cm/min、漿液噴射壓力≥20MPa時更有保障。

（三）極限抗拔承載力方面，在相同土質(zhì)中，當(dāng)漿液噴射壓力不變時，隨著拔鉆速度增快，錨桿極限抗拔承載力呈相似或降低的趨勢;拔鉆速度不變時，錨桿抗拔力隨漿液噴射壓力增大而增大。

（四）現(xiàn)場應(yīng)用高壓旋噴擴(kuò)大頭錨桿時，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件、設(shè)計(jì)要求（錨固體直徑要求）等情況，綜合確定施工工藝參數(shù)，在滿足質(zhì)量要求的同時節(jié)約材料用量、保證施工速度。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿技術(shù)規(guī)程（JGJ/T 282—2012）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]路威，秦景，婁鵬，等.旋噴錨桿錨固體直徑計(jì)算方法及影響參數(shù)試驗(yàn)研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2016，38（10）：1783-1788.

基金項(xiàng)目：

淄博職業(yè)學(xué)院院級科研基金項(xiàng)目，項(xiàng)目編號：2018zzzr08。

作者簡介：

袁慶銘（1982-），男，山東濰坊人，講師，碩士，研究方向：工程技術(shù)及預(yù)算。