預應力旋噴樁錨索施工技術

謝 靖 王鴻飛

（中國建筑第八工程局有限公司 上海 200000）

1 預應力旋噴樁錨索施工技術概述

1.1 基本構造

錨固段、自由段和腰梁以及錨頭三部分共同構成了預應力旋噴樁錨索結構。錨固段主要供給錨索需要的承載力，位于穩定的土體內，通過基坑設計錨索承載力來計算得出其具體的長度。錨固段、腰梁和錨頭間的部分為自由段，其長度通常大于5m，且進入穩定土層的長度需超過1.5m，其主要作用在于傳遞錨固力。錨索腰梁則可以選用型鋼組合梁或者是混凝土梁均可，選用混凝土梁式，其混凝土強度等于應超過C25。

1.2 作用機理

預應力旋噴樁錨索施工技術的作用原理為：利用高壓旋噴的方式來將混合料噴射到土體之中，進而形成水泥土樁體，經過物理化學反應，使得水泥和土體相互作用，最終形成錨固體。同時腰梁和錨頭依據設計參數進行預應力的施加，并經由自由段傳輸到錨固段，來承載基坑支護結構所受到的土體和水壓力，確保基坑邊坡的水平位移量符合設計規范，確保基坑邊坡的安全穩固性。

1.3 主要特點

①適用范圍廣泛。軟土地基、粘性土和砂土層均可以運用，能夠避免出現施工塌孔現象。另外針對地下水的高低無任何約束，防止了施工時出現的泌水、流砂等質量問題。②施工中對于地層的擾動較小，對于周邊環境的影響也十分微弱，特別適用于周邊含有重要建筑以及管線的基坑工程。③通過控制泵送水泥漿的壓力可以對錨固段錨固體的直徑予以相應的調整，一般為150～500mm的范圍之內，且可以分段調整單根錨索的錨固段錨固體直徑，形成擴大頭。可見其具備更強的承載力，所需要的錨固體長度也比常規錨索要短，能夠有效節約鋼絞線以及水泥等材料，能夠切實降低工程造價。④施工質量易于保保證。和常規錨索施工注漿相比，能夠進一步降低塌孔、進回漿管路堵塞等問題，切實降低質量病害的出現幾率，提升整體施工質量水平。⑤施工工藝簡單，施工效率得到大幅度提升。和常規錨索施工方法相比較，預應力旋噴錨索施工技術無需引孔就可以直接將錨索頂進，然后邊退出鉆桿邊進行旋噴水泥漿操作，能夠極大提升施工效率，節省工期，降低施工成本。

2 工程概況

本工程位于南京市高新區星火路與文景路交界處，占地面積約63398m2，基坑周長約902m，地下2層，局部3層。基坑開挖深度10.1～16.8m。2層地下室區域地板墊層底標高為+19.4m，3層地下室區域地板墊層底標高為+15.7m。

基坑采用的支護形式為：4棟塔樓區域為兩層地下室，采用混凝土灌注樁直徑900@1300、直徑1000@1300+單道/兩道預應力錨索；其余商業地庫區域采用混凝土灌注樁直徑1100@1500、直徑1000@1400、直徑1000@1600+兩道拋撐（局部一道拋撐）。

3 預應力旋噴樁錨索施工工藝

3.1 工藝流程（見圖1）

3.2 技術要求

圖1

該基坑局部支護段采用灌注樁+1～2道預應力旋噴錨索，第一道位于圈梁層，水平間距2.0m、3.0m，第二道為兩樁一錨。錨樁采用預應力錨索+旋噴法注漿工藝，直徑φ500mm（擴大頭直徑700mm），采用P·O42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量40%，水灰比0.7（現場土層情況及試樁情況顯示，適當降低水灰比）；水泥漿應經過兩至三個漿桶進行攪拌，保證拌和均勻且水灰比合適，同時隨拌隨用；在施工前根據圖紙要求，預估算出水泥漿體用量，保證水泥漿在規定時效內使用完。機械施工的壓力控制在15～20MPa之間。以不影響基坑外地面，不冒水泥漿為準，具體根據現場實際情況確定，同時確保錨固體直徑不小于設計要求。預應力旋噴錨索在正式施工前會同監理、建設、設計、地勘單位進行基本實驗，以確定水灰比、壓力值、鉆進速率等施工參數。自由段長度按照圖紙要求，分區段長度不一致，同時根據設計長度預留增加0.7m以便張拉。自由段采用1.5mm聚丙烯套管隔離，套管外低壓注漿填充。旋噴錨樁內插2根φS17.8鋼絞線，鋼絞線端頭采用φ150×10鋼板錨盤。待冠梁強度一周后強度達到80%后施加預張力鎖定，確保筋體與圈梁、圍檁、錨具連接牢固。張拉采用高壓油泵和100t穿心千斤頂。正式張拉前先用20%鎖定荷載預張拉二次，再以50%、100%的鎖定荷載分級張拉，然后超張拉至110%設計荷載，在超張拉荷載下保持5min，觀測錨頭無位移現象后再按鎖定荷載鎖定，鎖定拉力設計值分別50及100kN。水泥土錨樁鉆孔前按施工圖放線確定位置，做上標記。并嚴格按照設計樁長施工。所有鋼板材均為Q235-B級鋼。圈梁和圍檁采用鋼筋混凝土結構，施工圈梁、圍檁之前必須完成旋噴錨索施工。

3.3 施工要點

（1）測量布點。

旋噴樁樁位的確定，由施工單位專業測量員根據圖紙及現場支護樁施工的實際情況（如果現場樁位無法施工，會同建設單位、設計單位一同確認調整細節）將樁位逐一定出，并用鋼筋插入土中做好標識，以方便施工及質量記錄。；鉆孔定位誤差小于50mm，孔斜誤差小于3°。當旋噴樁樁位與支護樁沖突時，處理措施一般選擇：縮小相鄰旋噴攪拌樁的樁間距，靠近支護樁確定旋噴樁的樁位來解決。

（2）旋噴樁預鉆孔。

鉆機選型：MDL-135D型深基坑錨固鉆機，功率大，鉆進速度快。每根樁前2m三軸深攪樁部分硬度較大，可能需要預鉆孔。預鉆孔采用麻花鉆桿將土體或三軸深攪樁樁體鉆穿，再更換成旋噴用鉆頭，進行旋噴鉆進。鉆進時不噴射水泥漿，保持現場清潔。

（3）鋼絞線的組裝。

鋼絞線應除油污、除繡，尺寸下料長度按照基坑支護設計圖紙要求（外加外部錨固長度不小于0.7m），每股長度誤差不大于50mm。鋼絞線按圖紙區段要求分長度擺放，錨盤為φ150×10鋼板，錨頭用冷擠壓法與錨盤進行固定。每根鋼絞線由7根鋼絲絞合而成，樁外留0.7m以便張拉。在做主體結構防水處理時，可將外露部分切去。放入鉆體之前，應檢查鋼絞線的質量，確保鋼絞線組裝滿足設計要求。

（4）制作水泥漿。

采用水泥攪拌桶造漿，根據設計要求控制配合比W/C=0.7。水泥采用P·O42.5級普通硅酸鹽水泥。

（5）帶鋼絞線旋噴鉆進。

旋噴樁直徑φ500，水泥摻入量40%。正式施工前施工試樁（不少于3根）必須在建設單位、設計單位、監理單位等多方監管下施工，從而根據實際地址情況確認實際水泥投放量、漿液泵送時間等正常施工的控制標準，確保有效成樁。旋噴攪拌的壓力應為15～20MPa，擴大頭位置旋噴的進退次數比樁身增加二次，以保證擴大頭的直徑（700mm）。在鉆桿鉆進過程中，通過操作手的操作，鉆桿左右旋轉半圈，將φ17.8鋼絞線一并頂進孔內，同時也根據鋼絞線長度明確成孔深度。

（6）養護與張拉鎖定。

旋噴樁及壓頂梁、圍檁強度達到80%后方可進行張拉鎖定。在鋼絞線上施加預張力后鎖定，使筋體與圍檁、錨具連接牢固。

4 旋噴錨索樁質量控制重點、難點

4.1 旋噴柱體強度不均勻

4.1.1 產生原因

（1）帶鋼絞線旋噴鉆進時，操作人員操作不當，導致旋噴柱體只有左側右側有漿體，柱體上下方漿體不足。

（2）噴漿設備出現故障中斷施工。

（3）拔管速度、旋轉速度及注漿量適配不當，造成樁身直徑大小不均勻，漿液有多有少。

（4）噴射的漿液與切削的土粒強制攪拌不均勻，不充分。

（5）穿過較硬的粘性土，產生頸縮。

4.1.2 預防措施及處理方法

（1）產生不均勻的主要原因在于該工法要求必須一邊旋噴鉆進，一邊將鋼絞線帶入。為了將鋼絞線帶入的同時保證鋼絞線不糾纏在一起，必須在鉆進的過程中，由機長操作鉆桿順時針半圈、逆時針半圈往復旋轉鉆進。故可能在操作過程中：①由熟練的操作人員進行操作，保證鉆桿旋轉的圈數、時機恰到好處。②在回提鉆桿旋噴注漿的過程中，調整噴漿壓力、鉆桿旋轉速率及提鉆速度，保證旋噴柱體成型完好均勻。

（2）噴漿前，先進行壓漿壓氣試驗，一切正常后方可配漿，準備噴射，保證連續進行，配漿時必須用篩過濾。

（3）根據固結體的形狀及樁身勻質性，調整噴嘴的旋轉速度、提升速度、噴射壓力和噴漿量。

（4）對易出現縮頸部位及底部不易檢查處進行定位旋轉噴射（不提升）或復噴的擴大樁徑辦法。

（5）控制漿液的水灰比及稠度。

（6）嚴格要求噴嘴的加工精度、位置、形狀、直徑等，保證噴漿效果。

4.2 固結體頂部下凹

（1）產生原因在水泥漿液與土攪拌混合后，由于漿液的析水特性，會產生一定的收縮作用，因而造成在固結體頂部出現凹陷。其深度隨土質漿液的析水性、固結體的直徑和長度等因素的不同而異。

（2）預防措施及處理方法。

根據該項目基坑支護圖紙要求及實際地勘情況，在保證錨固段長度的基礎上，根據水灰比、注漿流速、提鉆速度，合理加長旋噴長度1m，以保證錨固段長度滿足設計要求。

或在凹穴部位用混凝土填滿或直接在旋噴孔中再次注入漿液，或在旋噴注漿完成后，在固結體的頂部0.5～1.0m范圍內再鉆進0.5～1.0m，在原位提桿再注漿復噴一次加強。

總之，預應力旋噴錨索施工技術在基坑工程中的應用十分廣泛。文章總結了預應力旋噴錨索施工技術的基本結構、作用機理、特點，并結合結合南京NO.2017G08地塊商服配套項目實踐，就該技術的施工工藝和質量控制重難點進行了詳細的描述，期望能夠對同類型工程起到一定的借鑒意義。