【摘要】針對(duì)高壓旋噴擴(kuò)大頭錨桿，結(jié)合桓臺(tái)馬踏湖地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)挖試驗(yàn)以及錨桿極限抗拔承載力試驗(yàn)，同時(shí)將抗拔承載力計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比。研究表明，開(kāi)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(duì)錨固體直徑以及錨桿極限抗拔承載力的影響趨勢(shì)與理論預(yù)期基本一致。本文對(duì)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(tái)馬踏湖地區(qū)應(yīng)用頗為廣泛。但對(duì)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(zhǎng)度無(wú)法滿足計(jì)算要求時(shí)，需要采取針對(duì)性措施進(jìn)行處理。針對(duì)上述類(lèi)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(guò)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(wèn)題，在淤泥、軟土、松散砂層以及地下水位以下時(shí)尤為適用。

一、對(duì)比試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本文研究進(jìn)行了兩類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)挖出錨桿錨固體，查明相應(yīng)工藝參數(shù)對(duì)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(duì)比，以定量評(píng)估高壓旋噴錨桿的承載及變形特性。經(jīng)比對(duì)，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(lèi)試驗(yàn)依托兩個(gè)項(xiàng)目分別完成。

二、試驗(yàn)結(jié)果分析

（一）錨桿錨固段開(kāi)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(shí)，隨著拔鉆速度增快，錨固體直徑基本呈降低趨勢(shì)。對(duì)于試驗(yàn)錨桿，開(kāi)挖時(shí)發(fā)現(xiàn)其處于類(lèi)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(shí)，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(guò)快時(shí)（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(shí)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(shí)，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(shì)。對(duì)于本次試驗(yàn)，漿液噴射壓力為10MPa時(shí)，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(duì)于漿液噴射壓力為20MPa時(shí)，錨桿極限抗拔承載力隨拔鉆速度的增快降低了一級(jí)。

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(shì)。對(duì)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(guò)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(duì)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(duì)其承載力的貢獻(xiàn)，當(dāng)錨桿直徑不變、錨固段長(zhǎng)度增加時(shí)，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(duì)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(guò)程中需嚴(yán)格進(jìn)行二次過(guò)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(guò)程中被鉆桿同步帶入孔內(nèi)。鉆進(jìn)過(guò)程中，需將錨桿桿體架高脫離地表，避免在鉆進(jìn)過(guò)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(guò)壓力表直觀控制不同，鉆機(jī)本身沒(méi)有自動(dòng)控制拔鉆速度的裝置。因此當(dāng)無(wú)條件對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行改裝時(shí)，應(yīng)設(shè)專人對(duì)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(cè)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(chǎng)施工時(shí)，應(yīng)實(shí)時(shí)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(tái)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(kāi)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(zhǎng)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(shí)，隨著拔鉆速度增快，錨固體直徑基本呈降低趨勢(shì)，而其相對(duì)于噴射壓力的變化趨勢(shì)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(shí)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(shí)，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(shì);拔鉆速度不變時(shí)，錨桿抗拔力隨漿液噴射壓力增大而增大。

（四）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用高壓旋噴擴(kuò)大頭錨桿時(shí)，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(shí)節(jié)約材料用量、保證施工速度。

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基金項(xiàng)目：

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

作者簡(jiǎn)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。