套管式潛孔沖擊錘土錨桿在基坑支護中的應用

潘偉峰 李福連

1. 大榮建設集團有限公司 浙江 寧波 315192；2. 浙江鴻晨建設有限公司 浙江 寧波 315032

1 套管式潛孔沖擊錘構造原理

在中密度以上土層或巖層，應用傳統的旋轉鉆機成錨施工效率非常低下，為此，通過分析與研究，采用一種以套管跟進式偏心潛孔沖擊錘鉆孔及二次高壓注漿成錨的施工技術，該技術具有鉆機結構簡單、成本低、施工效率高且質量穩定的優點。

該裝置（圖1）包括：鉆機旋轉驅動的回旋鉆桿；鉆桿前端設有臺階形裝置頂緊套管靴，實現套管同步跟進；鉆桿最前端為帶有偏心回轉鉆頭的潛孔沖擊錘，潛孔沖擊錘在壓縮空氣帶動下高頻沖擊式鉆進，偏心回轉鉆頭同時擴孔[1]；鉆進到位后，反向回轉偏心鉆頭收進該偏心鉆頭，即可隨同鉆桿及潛孔錘拔出成孔，套管則暫留于土層中護壁，待錨桿注漿時一邊注漿一邊拔出。

圖1 套管式潛孔錘鉆頭裝置

2 施工工藝流程

施工準備→測量放線、開挖基槽→錨桿鉆機安裝就位→調整鉆桿角度→套管式潛孔沖擊錘鉆孔→高壓空氣清孔→潛孔錘反轉退出且留下套管→安裝筋體及注漿管→一邊注漿一邊拔出套管→二次高壓注漿→注漿體養護→安裝或澆筑圍梁→筋體張拉鎖定

3 操作要點

3.1 錨桿鉆機安裝

錨桿樁機采用旋轉潛孔沖擊鉆機，安裝前須先挖好基槽，安裝時將鉆機底盤墊至水平，再利用三角尺調整鉆桿的傾斜角度以符合設計要求。選用的空壓機功率應足夠，以產生的壓縮空氣驅動活塞作往復運動，使潛孔沖擊錘回轉沖擊式破碎擠壓土層向前運動成孔。

3.2 潛孔沖擊錘鉆孔

鉆孔施工是錨桿工程質量控制的關鍵工序，針對錨桿錨固段為中密狀態的圓礫層及卵石層且含孔隙潛水較豐富的情況，采用XY-1型套管式潛孔沖擊錘鉆孔。在鉆深達到設計要求后，利用壓縮空氣來回（幅度約1 m）清孔，以吹出潛孔沖擊錘引孔產生的碎屑及砂土。然后潛孔沖擊錘緩慢地反向旋轉退出，暫時留下套管護壁。

3.3 安裝桿體及注漿管

鉆桿成孔后立即安裝鋼筋或鋼絞線桿體與一、二次注漿管，鋼筋桿體事先焊接好對中的細筋支架。注漿管采用PVC塑料制作，二次注漿管每隔500 mm開設注漿噴嘴（每個截面對稱式設置2個），事先用膠帶密封噴嘴及端頭。一次注漿管隨著注漿進行連同套管一起退出，二次注漿管則與鋼筋桿體綁扎留于錨桿注漿體內。

對于較大直徑的錨桿，宜采用按環軸管原理設置注漿管和特殊的密封裝置，可重復實施對錨固段的高壓注漿。二次注漿管是1根直徑較大的塑料套管，其側壁每隔500 mm開設環向出漿孔，孔外用橡膠環圈蓋住；一次注漿管是1根直徑較小的塑料管，其插入注漿套管中且前端伸出，伸出段與注漿套管間有密封裝置，在壓力作用下實現注漿。

3.4 注漿工藝及拔出套管

第1次注漿采用低壓注漿，漿液水灰比為0.45～0.50，注漿壓力為0.6～1.0 MPa；第2次注漿采用高壓劈裂注漿，漿液水灰比為0.50～0.55，注漿壓力不低于2.5 MPa。注漿液均用P.O 42.5水泥，可在漿液中摻入緩凝型減水劑及膨脹劑，錨桿注漿量應滿足設計要求。第2次注漿應在第1次注漿完成12 h后進行，需慢速連續進行高壓注漿，且應穩壓維持2 min以上[2]。套管及第1次注漿管隨著第1次注漿逐步拔出。注漿漿液應隨攪隨用，并在初凝前用完。

3.5 筋體張拉鎖定

注漿體養護達到設計強度的75%且不小于15 MPa時即可張拉，同時安裝或澆筑好圈梁，并注意錨頭的承壓板是否垂直于錨桿的軸線，應適時校正。錨桿張拉和鎖定是錨桿施工的最后一道工序，也是檢驗錨桿性能最直接的方式。正式張拉前應取0.1～0.2倍軸力張拉設計值對錨桿預張拉一次。錨桿筋張拉至1.05倍，軸力張拉設計值應保持10～15 min，然后卸荷至設計鎖定值鎖定。

4 應用實例

4.1 基坑支護概況

基坑挖深10.45 m，采用φ900 mm@1 300 mm長螺旋鉆孔壓灌排樁結合2～3道套管式潛孔沖擊錘土錨桿支護（圖2），壓頂圍梁以上放坡段采用3道φ130 mm注漿鋼筋土釘加固，截水帷幕為φ700 mm@500 mm高壓旋噴樁。

圖2 基坑典型支護剖面

4.2 工程地質條件

各地基土層及水文概況見表1，其中場地地下水為淺層孔隙潛水，2層為含水層，滲透系數3.6×10-4～3.9×10-4cm/s，受大氣降水和附近河流水補給。

表1 地基土主要物理力學指標統計

4.3 土錨桿施工概述

土錨桿為φ100 mm@1 200 mm，傾角15°，長度15 m，桿體鋼筋1φ25 mm；由于錨固段處于中密狀態的含黏土粉砂的圓礫層與卵石層，故采用套管式潛孔沖擊錘成孔，套管直徑90 mm，二次高壓注漿體直徑不小于100 mm。要求注入P.O 42.5水泥量不小于40 kg/m，第1次為低壓注漿，第2次為高壓劈裂注漿，注漿壓力2.5～5.0 MPa。施工后經抗拔承載力檢測全部符合設計要求，基坑開挖過程中未出現報警值。

5 結語

套管式潛孔沖擊錘土錨桿適用于砂土、礫砂、礫卵石、風化基巖及地下水豐富等復雜的硬土層地基。潛孔沖擊錘鉆進中應同步跟進套管護壁，成孔到設計深度后應反轉收攏偏心鉆頭，緩慢地退出鉆桿及潛孔錘且留下套管。注漿應連續進行，錨桿的注漿質量決定著錨桿的承載力，故活塞式注漿泵的功率應足夠大，使二次高壓劈裂注漿的漿液向周圍土層擠壓滲透。不同土層中低壓注漿與高壓劈裂注漿的水泥土強度差距較大，會影響土錨桿的承載力，故應通過試成錨驗證設計的有關指標并總結完善錨桿施工的各項工藝參數。

套管式潛孔沖擊錘土錨桿作為新型基坑圍護體，優點明顯，但也在如何實現擴大頭增大抗拔承載力以及將其應用于可回收無黏結鋼絞線等方面需要完善。