基坑支护工程旋喷锚索试桩施工技术探析

基坑支护工程旋喷锚索试桩施工技术探析

袁果

（中铁建工集团有限公司上海分公司，上海200000）

摘要：本文以南京项目紫金科技创业特别社区一期CD块基坑支护工程锚桩（试桩）工程为例，采用对排PCMW工法桩+锚杆支护体系，上部放坡的支护形式，具体介绍了施工工艺以及施工中的重难点，以供参考。

关键词：深基坑；支护；锚杆

前言

随着我国经济的迅速发展，城市规模的不断扩大，对地下空间的利用也不断加强，深基坑工程越来越多。锚索作为支撑体系，在深基坑支护工程中应用比较普遍，特别是宽度较大的基坑，不适合采用钢支撑或钢筋混凝土支撑，而采用锚索就有其优势，锚索支护有利于土方开挖和结构施工，对缩短工期有着重要的作用。

1工程施工难点及对策

本工程位于云台山路与丹江街路口，自然地面相对标高为-1.00m（设计均采用相对标高）。采用对排PCMW工法桩+锚杆支护体系，上部放坡。为了便于对工程进行质量、技术工作的控制、加强对周围地下管线、道路等的保护，针对本工程施工重点、难点例举及相应对策如下：

1.1本工程重点及难点

（1）加劲桩预应力张拉施工时会产生部分应力消散，从而影响支护体的整体稳定性。

（2）基坑周边放坡比例较大，雨水容易造成排水沟等设施倒塌，应配合现场做好施工进度的协调工作；

（3）施工的土层以淤泥质粉图、粉质粘土为主，若增大旋喷压力将对土层产生较大的扰动，引起地面沉降；

（4）加劲桩施工AB地块，东南角；由于第一道支撑梁已经施工完毕，钻机无法自行行走到位，需用70t吊车吊装到位，施工结束后再用70t吊车吊出工作面；

（5)由于钻机工作面土质流动性较大，钻机无法行走，需用8块2.7m×1m×12mm钢板铺设于钻机底部；

1.2相应的对策措施

（1）正式施工前，积极配合参与业主单位等组织的管线交底工作，对于不明位置的管线但距支护结构较近的应开挖样洞、样沟进行探测具体位置，量测出其埋深及距支护结构的净尺寸，以避免施工时遇到不必要的麻烦，更好的对地下管线做好避让、有效的保护；

（2）锚筋张拉锁定在斜加劲桩桩体施工结束养护14天后进行，锚具为OVM锚具，采用60T型专用给张拉千斤顶、电动油泵加荷锁定。锁定张拉机具事先经过标定，并用此油压表的读数换算成张拉压力进行控制。在锁定过程中；腰梁须紧贴型钢；

（3）根据甲方对工期的要求及现场实际情况，我司拟采用1台XL-50旋喷钻机及配备充足人员，以确保成桩质量，确保施工工期。

2支护工程施工技术方案

2.1加筋水泥土加劲桩施工方案

本工程加劲桩采用旋喷搅拌桩，直径Φ500，水平间距2.4m，有效桩长22m、25m、28m详见施工图；采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入量25%（掺入适当的早强剂），水灰比0.5（可根据现场实际情况调整）。直径Φ500旋喷搅拌的压力应为25-30Mpa。

2.1.1施工设备及机具

通过专用钻机，采用专用搅拌钻头来进行加固周边土体，形成具有较高强度的加劲桩。在钻头上设置的旋喷搅拌翼在施工翼片上有长喷嘴，搅拌叶片起搅拌作用，在搅拌过程中通过长、短喷嘴将一定压力的水泥浆喷出，随搅拌过程将水泥浆与土层充分混合，得到的加固体是搅拌旋喷注浆的复合体。

考虑到对周边环境的保护等因素，施工的机具为专用机具，以称慢速搅拌中低压旋喷机具，如图1所示。该钻机的最大搅拌旋喷直径达1.5m，最大施工（长）深度达35m。

2.1.2施工工艺及施工方法

加筋水泥土加劲桩成孔采用专用钻机，成孔直径500mm，锚筋施工应与开挖紧密配合，

正式施工前应先开挖深度按设计加劲桩加劲桩标高、宽度为不小于8米的沟槽工作面。

加筋水泥土加劲桩成孔采用专用钻机，成孔直径根据设计图纸，锚筋施工应与开挖紧密配合，施工前应先开挖按第1道加劲桩设计标高为准低于标高面向下50cm左右、宽度为不小于8m的沟槽工作面，施工示意图如图3。

1—钢绞线、2—钻杆(旋喷杆)、3—钻机

施工旋喷搅拌水泥土加劲桩，其施工工艺是采用一次性成桩的方法，即：引孔、插筋、注浆一次完成。本工程旋喷搅拌水泥土加劲桩直径为500mm，水平倾角15/20/25度、长度22/25/28m。由钻杆中空孔，向内旋喷水泥浆液，水灰比0.5（可根据现场实际情况调整），通过上述钻杆的中空通道，边钻进边搅拌注浆，引孔完毕后将两根钢绞线及锚头结构件带入设计深度。锚筋采用3根Φ15.2预应力钢绞线制作，筋体强度标准值为1860MPa，每根钢绞线由7根钢丝绞合而成。

在桩体养护14天后（暂定12月1日）再用锚具锁定钢绞线，正式张拉前先用20%锁定荷载预张拉，再以40%、60%、80%、100%的锁定荷载分级张拉，然后超张拉至110%锁定荷载，在超张拉荷载下保持5分钟，观测锚头无位移现象后再按锁定荷载锁定。

2.1.3定位

当土方开挖沟槽后，应测量标高，并在支护桩上拉线做记号。钻机就位时应准确，底座应垫平，钻杆的倾斜角度应用罗盘校核，钻孔定位误差不超过50mm，孔斜度偏差不超过3度，桩径偏差不超过2cm。

成孔施工前应在场地中挖好排水沟及浆池，以避免因泥浆随意排放而影响施工。

2.1.4成孔

水泥土加劲桩采用专用钻机成孔。施工中若遇坚硬土层则采用冲击成孔（空压机带动），其余土层采用湿式成孔。成孔至设计深度后，钢绞线安放完毕后进行注浆，待孔口返出的泥浆不含砂粒与土时，退出钻杆。

2.1.5锚筋制作

锚筋体采用Φ15.2钢绞线制作而成。所用钢绞线在制作之前应送有关单位检验合格后方可使用。

2.1.6张拉、锁定

本工程桩锚锁定在第二道围檩上，在浇筑第二道围檩前应将三根锚索布置于Φ50~Φ80的PVC管内（与混凝土隔开）。锚筋张拉锁定在锚筋施工结束养护14d后进行，锚具为QVM系列锚具，用YDC-60型穿芯式千斤顶、电动油泵加荷锁定。锁定张拉机具事先经过标定，并用此油压表的读数换算成张拉压力进行控制。

为确保工程安全，每个锚筋张拉至设计抗拔力的120%后，查看有无位移现象然后进行锁定。

2.1.7加筋桩施工要点

（1）钻孔前按施工图放线确定位置，作上标记；

（2）钻孔机具选择应满足支护设计对设计参数的要求；

（3）加筋桩的筋体采用Φ15.2钢绞线，钻进角度为15/20/25度（与水平面夹角），严格按设计要求的钻进角度、桩长及桩径施工；

（4）筋体应放在桩体的中心位置；

（5）锚筋应将锁定在压顶梁上，张拉力严格按照图纸施工；

（6）注浆材料选用42.5级普通硅酸盐水泥净浆(掺入适当的早强剂)，水灰比0.5（可根据现场实际情况调整）；水泥浆应拌和均匀，掺入量25%，随拌随用；

（7）旋喷搅拌的压力应为25～30MPa；

2.1.8加筋水泥土加劲桩施工参数；

（1）搅拌钻杆的钻进、提升速度（1.35-0.8m/min）根据土层调节；

（2）搅拌钻杆（轴）的转速（25r/min）；

（3）扩大头部位钻进、提升、喷浆次数各两次；

（4）施工桩径不得小于设计要求；

（5）施工桩长不得小于设计要求；

（6）对于流塑～可塑淤泥质土宜不少于25%，每根桩每米水泥用量不少于80kg，提升速度为0.3m～0.5m/min；

（7）加劲桩允许偏差项目控制如下：

2.1.9拉拔检测

（1）检测要求

a.最大荷载（Qmax）不应超过钢绞线强度标准值。本次采用钢绞线强度等级为1860Mpa，一根钢绞线承受的最大试验荷载控制为：P=1860×139=259kN；

b.加载装置（千斤顶、油泵）的额定压力必须大于试验压力；

c.加荷反力装置的承载力和刚度应满足最大荷载要求；

d.计量仪表（测力计、位移计等）应满足测试要求的精度。

（2）检测步骤

常规条件下养护14天后，对钢绞线进行缓慢张拉。

上述加劲桩在张拉过程中，应遵循：

a.分级张拉。

b.水泥土加劲桩各加荷等级详见图纸。

c.在张拉到120%，观测油顶无变化是方可进行锁定。

（3）破坏标准（以单根钢绞线极限抗拉强度值为标准，单根一般在200KN-230KN）

旋喷搅拌加劲桩破坏标准：

a.加载的荷载不能稳定且不断降低；

b.稳定荷载下，锚筋的上拔位移持续增加且不收敛；

c.钢绞线断裂。

2.2施工中易出现的问题及其处理措施

（1）施工注浆过程中如果出现断浆现象，及时停钻，解决施工问题后，重新进行注浆。

（2）钢绞线安放应注意：钢绞线放入钻孔之前，应检查钢绞线的质量，确保钢绞线组装满足设计要求。钢绞线安放后不得随意敲击，不得悬挂重物。

（3）注浆浆液应搅拌均匀，随搅随用，浆液应在初凝前用完，并严防石块、杂物混入浆液。除旋喷外孔口溢出浆液时，可停止注浆。

（4）搅拌工艺在砂层中施工，容易出现塌孔，宜采用一次性钻头或旋喷搅拌等工艺来解决塌孔的问题。

（5）布置灰浆制备系统应使灰浆的水平泵送距离不大于100m，确保注浆压力。泵口压力应保持在0.4～0.6MPa，防止压力过高或过小。

（6）电网电压低于350KV时，应暂停施工。

（7）本水泥土加劲桩施工工艺专业要求级强，如违反施工工艺，会造成人员伤亡事故，因此施工过程中要严格按照专门技术要求进行施工。

3结语

总而言之，在深基坑施工过程中，锚索支护和锚杆支护都是不可或缺的支护方式，在实际应用中，应该根据具体的环境条件选择合理的支护方式，在保证支护效果的基础上，降低支护成本，确保工程的顺利实施。

参考文献：

[1]梁月英．土层扩孔压力型锚杆的锚固机理研究[D]．北京：中国铁道科学研究院，2012：1-145