淺析高壓噴射擴大頭錨索施工工藝

董蘇龍

【摘要】隨著高層建筑的大量興建，土地資源的不斷縮減及價格的不斷上升，人們對基地下空間的開發利用也越來越重視。地下室做的層數和開挖深度都在不斷增加，對深基坑的穩固安全有了新的更高的要求，在基坑中普通預應力錨索施工經驗不斷總結中誕生了擴大頭預應力錨索，隨著擴大頭錨索在深基坑中的不斷成功應用，實踐證明它增加錨固段直徑不僅增加了抗拔錨固力（比普通預應力錨索大3倍左右），基坑位移相對用普通預應力錨索位移也變小，可靠性更高。

【關鍵詞】高壓噴射擴大頭、預應力錨索、施工工藝

1.工程概況

本工程位于南昌市青山南路與永外正街交叉口處，占地面積11000平米，地上建筑層高16F，地下3層地下室；基坑開挖深度（地下水位在地面下8米左右）12.5米，開挖范圍內從上到下地層大概為：上部5到9米為粉質粘土，往下為4到6米的粉細沙，再往下為3到5米的粗砂（2到5cm）層，最后2到3米為強風化紅砂巖。沙層透水性極強，普通的預應力錨索在該地層施工時容易涌沙和冒水，給基坑順利施工帶來不便，如果基坑四周空曠、環境簡單還好，對基坑位移要求不高，可以用普通預應力錨索施工。但基坑的西面和北面是主干道，東面和南面緊挨建筑物，開挖面離馬路最近10米，離建筑物最近8米。考慮到基坑開挖及降水對周圍建筑物及馬路的影響，故建議設計采用圍護樁加止水帷幕加3層高壓噴射擴大頭錨索（長度15米，設計抗拔力450KN，3米擴大頭直徑為0.8米，錨固段6米，自由段6米），比原先設計的普通錨索20米長度縮短5米。

2.施工工藝原理及流程

2.1高壓噴射擴大頭錨索施工原理就是在設計擴大頭一段范圍內利用高壓水旋轉切割擴孔并利用水泥漿（水泥砂漿）置換填充原地層形成園柱狀擴大頭，擴孔過程中孔內安裝預應力錨索而形成的。

2.2高壓噴射擴大錨索施工流程大概如下：土方開挖→樁間土噴錨→放線定孔位→鉆機就位→校正孔位及角度→鉆進成孔（高壓擴孔）→ 安放錨索→注漿→拔套管→二次注漿→安裝腰梁、錨頭錨具→ 張拉鎖定。

3.施工工藝

3.1測量定位：開挖后的基坑壁經過修整噴錨，按設計要求的標高和水平間距，用水準儀和鋼尺定出孔位，做好標記。

3.2鉆機就位：將專用錨桿鉆機，對準已放好的孔位，調整好角度，由質檢員驗收合格后才可開鉆。

3.3鉆孔：選用硬質合金高壓旋轉鉆頭（噴頭），鉆頭側翼設置多個噴嘴進行高壓旋轉回轉鉆進工藝，錨桿鉆孔的深度不應小于設計長度，也不宜大于設計長度 50cm。鉆孔施工符合下列要求：a.鉆桿鉆孔時不得擾動周圍地層。b.錨索水平方向孔距誤差不大于 5cm，垂直方向孔距誤差不大于 10cm。鉆孔底部的偏斜尺寸不大于錨固體直徑的 2%。c.錨孔 孔深不小于錨索設計長度，也不大于設計長度的 1%，錨孔的孔徑不小于設計的孔徑。d.錨索成孔尤其在沙層施工時應采用套管鉆進以防踏孔。

3.4擴孔：高壓旋轉噴頭的高壓水泥漿在高壓泵的壓力作用下，從底部鉆頭和側翼 噴嘴向外噴射，噴射過程極大的壓力對土體或砂層進行切割；高壓旋轉鉆頭和側翼噴嘴在動力推動下逐漸向前推，直至達到設計深度和直徑，獲得形成的錨桿孔。擴孔施工有以下控制點：a.擴孔的高壓噴射壓力應不小于 20Mpa，可取 20～30Mpa；噴頭轉速度 10～20r/min。b.高壓噴射注漿水泥采用強度等級為 PO42.5 純水泥漿，水灰比0.5，水泥用量錨固段不小于400kg/m，自由段不小于50kg/m。c.連接高壓注漿泵和鉆機的輸送水泥漿的高壓管管路長度不大于 100m。d.采用水泥漿液擴孔工藝，應至少上下往返擴孔兩遍。e.高壓旋轉鉆頭（噴頭）應均勻旋轉，均勻提升或下沉，由上而下或由下而上進行高壓噴射擴孔，噴射管分段提升或下沉的搭接長度不得小于 10 cm 。f.在高壓噴射擴孔過程中出現壓力驟然上升或下降時，應查 明原因并及時采取措施。g.施工中嚴格按照施工參數進行施工，如實做好各項施工記錄。

3.5錨索制作與安放：鋼絞線嚴格按設計尺寸下料，每股長度誤差不大于 5cm。鋼絞線按一定規律平直排列，桿索錨固段沿桿體軸線方向每隔 2m左右設置一個架線環，兩個架線環之間用夾緊環與二次注漿管捆扎牢固形成一束結。錨索自由段用塑料管包裹，與錨固段相交處的塑料管管口用防水膠布封住。組裝錨索時同時安放兩根注漿管，一次注漿管底端距錨索底端 0.2m 左右，二次注漿管的管端 距離錨索末端 0.6m 左右。二次注漿管管底出口處用防水膠布封住，且從注漿管端 50cm 處開始向上每隔 3m 左右做出 1m 長的花管，花管的孔眼直徑為 10mm，每段 6到10個孔眼，花管做幾段視錨固段 長度而定，孔眼用防水膠布封住。組裝好的錨索（包括注漿管）在鉆孔結束后立即放入孔內，安放時，防止桿體扭壓、彎曲，并確保拉桿處于鉆孔中心位置，拉桿插入孔內深度不小于錨索長度的 95%。

3.6注漿：注漿分兩次進行，采用 PO42.5 水泥制漿，一次注漿壓力 0.3～0.5MPa，水灰比0.5。二次注漿壓力為 2.0～5MPa，水灰比 0.4～0.6，二次注漿總量錨固段不小于 400kg/m，自由 段水泥用量不小于 50kg/m。注漿時，將配制好的漿液用注漿泵通過高壓管壓入一次注漿管中，漿液從注漿管底端噴出，隨著漿液的灌入，逐步上拔注漿管，注意控制水泥注漿管底端必須始終埋入漿液面下1.5m 左右，以保證錨固體的漿液連續且密實。注漿直到孔口溢出漿液為止，此時拔出第一次注漿管。二次注漿利用二次注漿花管進行高壓劈裂注漿，在達到最高壓力后穩壓 3～5min，此時注漿作業結束，二次注漿管留于孔內。注漿注意事項：a.灌注的所用水泥要檢測合格性，以復核其強度指標。b.漿液應隨攪隨用，并在初凝前用完，一桶水泥漿不能存放超過4小時。注漿作業開始時，先用稀水泥漿循環注漿系統 1～2min，確保注漿時漿液暢通。c.對于一次注漿，當所注漿液硬化后，若發現漿液沒有充滿錨孔時，應該進行補漿。d.同一批錨孔注漿結束后，要清洗注漿管道循環系統。

3.7張拉與鎖定：錨索的張拉與施加預應力（鎖定）符合以下規定：a.預應力錨索張拉前，對張拉設備進行標定。b.預應力錨桿張拉應在錨桿施工齡期 10 天后進行，張拉應按相關規范分級張拉。 鎖定 48h 內，應力損失超過 10%時應進行補償張拉。c .錨索張拉順序因為考慮對鄰近錨桿的影響， 采用隔一拉一。d.錨索正式張拉前，取 20%的設計張拉荷載，對其預張拉 1～2 次，使其與錨具接 觸緊密，鋼絞線完全平直。e.預應力錨索工作期間應做錨桿應力監測。

4.施工效果及總結

在錨索驗收成功張拉鎖定基坑開挖結束后，根據監測單位的監測基坑位移非常小，最大的位移也才15mm.擴大頭錨索也成功解決了8米水位以下預應力錨索施工困難的問題，錨索長度的減短，錨固力的大大提高，基坑安全性大大的提高。高壓噴射擴大頭錨索通過許多類似工程項目的成功實踐證明：能克服普通錨索的缺點，而且單根抗拔力大，位移小，可靠性高，經濟性（相比普通錨索數量的減少）好，是錨桿技術發展的一個方向。在深基坑支護工程中有很好的推廣應用前景。