任 志 勇

(湖南教建集團(tuán)有限公司,湖南 長沙 410013)

0 引言

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)是基坑開挖邊坡支護(hù)方法中常用的一種，樁錨體系施工時，錨索的埋設(shè)一般采用機(jī)械預(yù)鉆成孔，然后在孔中下入錨索，最后注漿固定。此方法施工簡單，易于開展，主要應(yīng)用于較為堅硬的黏土等土層條件較好的地層中[1]。

在實際中，由于規(guī)劃建設(shè)用地的原因，基坑位于軟土地區(qū)的情況很常見。在軟土地區(qū)進(jìn)行基坑樁錨支護(hù)體系施工時，使用常規(guī)錨索出現(xiàn)了一系列的工程問題，主要表現(xiàn)在以下方面：

1)成孔困難：預(yù)鉆成孔時易塌孔、縮徑，成孔施工困難，效果不理想[2，3]。

2)安索困難：錨索難以安入孔內(nèi)，或安不到預(yù)設(shè)深度，故而滿足不了設(shè)計要求。

3)承載力?。河捎跇O易發(fā)生坍孔現(xiàn)象，導(dǎo)致錨固體與孔周土層的結(jié)合面出現(xiàn)隔離層，使得二者之間的接觸面減小，從而減小了抗拔力。

4)滲漏問題：預(yù)鉆成孔施工需穿透止水帷幕，從而引起滲漏，導(dǎo)致基坑施工困難，以及周邊地層和建(構(gòu))筑物的沉降開裂。

為解決上述問題，近年來國內(nèi)已有不少學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)理論、試驗和實踐的研究，研究證明，高壓旋噴錨索技術(shù)是一個行之有效的辦法[4-6]。國內(nèi)學(xué)者的研究大多偏向于該技術(shù)的應(yīng)用試驗以及與普通錨索的應(yīng)用效果比較，而沒有對該技術(shù)本身的技術(shù)原理以及操作工藝本身進(jìn)行詳細(xì)的說明，這對于工程應(yīng)用型讀者對技術(shù)本身的掌握和開展進(jìn)一步的工作有局限。本文在通過多個工程項目的應(yīng)用實踐后，詳細(xì)的闡述了高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索一次成型施工技術(shù)的原理和施工要點(diǎn)，并總結(jié)了相關(guān)工程經(jīng)驗，供同行參考借鑒。

1 技術(shù)原理

本技術(shù)的原理主要由以下兩個方面組成：一是施工設(shè)備的改進(jìn);二是施工工藝的把控。

1.1 施工設(shè)備的改進(jìn)

施工設(shè)備的創(chuàng)新即錨索旋噴鉆桿和鉆頭的制定。如圖1所示，鉆桿為中空鉆桿，其內(nèi)芯管連通鉆頭兩側(cè)的噴嘴，作為高壓旋噴注漿的通道，鉆頭部位帶有滾動軸承(見圖2)，軸承內(nèi)圈固定在鉆桿上，隨鉆桿同步轉(zhuǎn)動，滾動軸承外圈為自由端，在外界阻力下不隨鉆桿轉(zhuǎn)動。

旋噴土錨鉆頭大樣如圖3所示，鉆孔前，鉆桿前端穿過錨盤中心孔，因滾動軸承的外圈直徑大于錨盤中心孔直徑，則不能穿過。鉆頭進(jìn)入土層后，滾動軸承外圈頂著錨盤一同進(jìn)入錨孔，連接在錨盤上的鋼絞線被同步帶入。因為滾動軸承的內(nèi)轉(zhuǎn)外不轉(zhuǎn)機(jī)制，使得鋼絞線不會在鉆桿旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時被擰成麻花狀。施工設(shè)備的創(chuàng)新保證了錨索施工的鉆孔、安索和注漿工序可以一次完成。

1.2 施工工藝的把控

對施工工藝的把控表現(xiàn)在以下三方面：第一，嚴(yán)格按照“進(jìn)、退二噴二攪”的施工工藝進(jìn)行施工，即鉆頭鉆進(jìn)和退出的兩個過程都要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和噴漿，使得旋噴漿液和土層得到充分?jǐn)嚢瑁ＷC水泥土的成樁質(zhì)量，同時對鋼絞線形成良好的包裹。第二，在錨固體前端采取增加注漿壓力和鉆頭往復(fù)進(jìn)退次數(shù)，進(jìn)一步保證水泥土的成樁質(zhì)量，同時增大了樁徑，形成擴(kuò)大頭結(jié)構(gòu)，使得錨索的抗拔力大大提高。第三，對于設(shè)計要求需要進(jìn)行二次注漿的錨固體，在錨索制作時，可將注漿管與鋼絞線一起連接在錨盤上，注漿管在成孔過程中一同被埋入錨固體內(nèi)，不需再進(jìn)行額外埋管，直接接入注漿機(jī)械進(jìn)行注漿即可。

2 工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖4所示。

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1施工準(zhǔn)備

1)高壓旋噴水泥土錨施工前，應(yīng)詳細(xì)研究設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計要求、地層條件和環(huán)境條件。

2)對設(shè)計階段考慮到的地下埋設(shè)物、障礙物應(yīng)做進(jìn)一步核查，確定其位置、形狀、尺寸和數(shù)量，同時提出排除和防護(hù)處理等措施。

3)掌握工程周邊環(huán)境狀況、建筑物狀態(tài)及其可能受到的施工影響，預(yù)測可能出現(xiàn)的問題并提出相應(yīng)對策。

4)認(rèn)真檢查原材料及各種儀器設(shè)備的種類、型號、規(guī)格，檢查其主要性能是否符合設(shè)計要求。

5)對于地質(zhì)條件特殊或特別重大工程，宜在正式施工前進(jìn)行鉆孔成樁、張拉鎖定試驗，以獲得有較強(qiáng)針對性的施工工藝參數(shù)，同時考核施工工藝和施工設(shè)備的適應(yīng)性。

2.2.2鉆機(jī)就位

1)當(dāng)土方開挖溝槽后，測量人員應(yīng)在錨索施工前根據(jù)設(shè)計圖紙將鉆孔的孔位、方位測定，并予以編號。

2)由于鉆機(jī)安裝定位質(zhì)量不僅影響成錨質(zhì)量，同時還影響施工速度和人員安全，因此，鉆機(jī)安裝定位應(yīng)按照“正、平、穩(wěn)、固”的要求，確保鉆機(jī)受力后不搖擺、不移位。

3)鉆機(jī)定位后，采用鉆機(jī)自帶校核鉆孔開孔角度，使開孔角度誤差不超過3°，開孔處的水平和垂直向誤差不大于50 mm。

4)鉆進(jìn)施工前應(yīng)在場地中挖好排水溝，以避免因泥漿隨意排放而影響正常施工。鉆機(jī)施工示意如圖5所示。

2.2.3水泥漿液配比

1)注漿材料一般選用42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量一般為20%，水灰比在0.65～0.70范圍，具體根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行調(diào)整。

2)當(dāng)遇特殊地層情況，則需在現(xiàn)場進(jìn)行漿液配比試驗，確保高壓旋噴水泥土錨的成錨質(zhì)量。

3)水泥漿應(yīng)拌和均勻，隨拌隨用，控制一次拌和的水泥漿量，保證所拌和的水泥漿能在其初凝前用完。

2.2.4錨索制作

1)旋噴土錨施工時插入4根15.2 mm的鋼絞線(具體根數(shù)和直徑依設(shè)計而定)；鋼絞線插入定位誤差不大于30 mm，底部標(biāo)高誤差不大于20 mm。

2)單根鋼絞線的極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1 860 MPa，抗拉強(qiáng)度設(shè)計值為1 320 MPa。每根鋼絞線由7根鋼絲絞合而成，公稱直徑15.2 mm，樁外留1.0 m長度，以便張拉。

3)錨頭用冷擠壓法與錨盤進(jìn)行連接固定，如圖6所示。

2.2.5鉆進(jìn)成孔

1)高壓旋噴一次成型錨索采用專用鉆機(jī)成孔，鉆桿為中空鉆桿，其內(nèi)芯管連通鉆頭兩側(cè)的噴嘴，作為高壓旋噴注漿的通道，鉆頭部位帶有滾動軸承，軸承內(nèi)圈固定在鉆桿上，隨鉆桿同步轉(zhuǎn)動，軸承外圈為自由端，在外界阻力下不隨鉆桿轉(zhuǎn)動。

2)鉆孔前，鉆桿前端穿過錨盤中心孔(見圖7)，因滾動軸承的外圈直徑大于錨盤中心孔直徑，則不能穿過。鉆頭進(jìn)入土層后，滾動軸承頂著錨盤一同進(jìn)入錨孔，連接在錨盤上的鋼絞線被同步帶入。因為滾動軸承的內(nèi)轉(zhuǎn)外不轉(zhuǎn)機(jī)制，使得鋼絞線不會在鉆桿旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時被擰成麻花狀。

3)鉆進(jìn)過程中，通過上述鉆桿的中空通道邊鉆進(jìn)邊攪拌注漿，成孔至設(shè)計深度后退出鉆桿，此時鋼絞線也同步安放到位；鉆桿在退出過程中邊退出邊旋噴補(bǔ)漿，直至完全退出土層。至此，錨索體系的鉆孔、安索、注漿工序一次性施工完成。施工形成的錨固體如圖8所示。

4)旋噴鉆進(jìn)壓力一般為10 MPa～18 MPa，鉆進(jìn)、提升速度分別控制在0.3 m/min～0.5 m/min,0.7 m/min～0.9 m/min左右，鉆桿的轉(zhuǎn)速控制在20 r/min～50 r/min左右?？筛鶕?jù)工程實際和設(shè)計要求，在錨固前端加大噴漿壓力或做多次進(jìn)退復(fù)噴，以確保成錨質(zhì)量，同時形成擴(kuò)大頭結(jié)構(gòu)，提高抗拔力。

5)鉆進(jìn)過程中，通過鉆桿數(shù)量控制樁長偏差不大于10 cm，通過鉆進(jìn)壓力、鉆進(jìn)速度與轉(zhuǎn)速控制樁徑偏差不大于5 cm。

2.2.6二次注漿、養(yǎng)護(hù)及張拉鎖定

1)錨固體一次施工完成后，如設(shè)計有要求，或者工程對錨索的抗拔力、旋噴水泥土成樁質(zhì)量有特別高的要求，則需要進(jìn)行二次注漿。對需要進(jìn)行二次注漿的錨固體，在錨索制作時，將注漿管與鋼絞線一起連接在錨盤上，注漿管在旋噴鉆進(jìn)時一同被埋入錨固體內(nèi)，不需再進(jìn)行額外埋管，直接接入注漿機(jī)械進(jìn)行注漿即可。注漿管的設(shè)置如圖9所示。

2)錨索施工完畢后即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，一般養(yǎng)護(hù)時間為10 d～14 d，夏季養(yǎng)護(hù)時間可適當(dāng)縮小，具體以設(shè)計要求和現(xiàn)場檢測和試驗確定。錨索施工完后，進(jìn)行腰梁的施工和養(yǎng)護(hù)。

3 結(jié)語

實踐表明，在軟土地區(qū)應(yīng)用高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索一次成型施工技術(shù)，其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益均優(yōu)于普通錨索技術(shù)。文章在該技術(shù)的實踐應(yīng)用中總結(jié)了以下工程經(jīng)驗：

1)錨索鉆孔施工中，鉆頭通過錨盤將鋼絞線同步帶入土層，同時進(jìn)行高壓旋噴注漿，即鉆孔、安索和注漿同時完成，錨索施工一次成型，大大提高了施工效率，節(jié)省了工期。

2)錨索施工一次性完成，能有效地避免軟土地區(qū)常規(guī)錨索施工遇到的塌孔、縮頸、清孔不干凈等問題，施工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠，離散性小。

3)通過單位抗拔力所耗費(fèi)的材料分析，在相同地質(zhì)條件下，旋噴一次成型錨索的抗拔力水平比普通錨索提高了大約50%，也就是說，使用本技術(shù)能夠節(jié)省近50%的材料。

4)采用一邊鉆進(jìn)，一邊旋噴注漿的掩護(hù)式施工方式，可以有效解決鉆孔止水帷幕引發(fā)的滲流問題；可以提高噴射水泥漿壓力，從而增加錨固體的直徑，提高錨索抗拔力；可以在采取鉆桿多次進(jìn)退旋噴，或同步帶入注漿管，進(jìn)行二次注漿，保證錨固體施工質(zhì)量。