深基坑支護工程中擴大頭錨索技術的應用

張天斌

摘要：本文主要以某深基坑支護工程為例，介紹了特殊施工條件下的擴大頭錨索技術應用和適用范圍，再對擴大頭錨索技術優缺點和發展趨勢加以說明，對未來行業的發展有一定的借鑒。

關鍵詞：深基坑；支護；擴大頭；錨索；應用

1.引言

該工程進行深基坑施工時，為保證工程的安全性和質量，需要進行支護工作。樁錨支護不但有利于結構施工和土方開挖，同時也有利于工期順利進行，是深基坑工程施工的重要支撐體系。樁錨技術對于深基坑支護是一種重要的支護模式，如何提高錨索的抗拔力有特別重要的技術經濟價值。該工程將應用擴大頭錨索工藝。

2.工程實例——珠海某基坑支護工程

2.1工程概況

擬建場地位于珠海拱北港一路東南側，場地西北側緊鄰港一路大道，交通便利。基坑支護周長約530.65m，面積約12466.4m²，基坑開挖底標高為-6.00m，基坑頂標高為4.1m～4.7m，基坑深度為10.1m～10.7m，該基坑西北側靠近港一路，東北側靠近已有建筑天然基礎，安全等級為一級，基坑重要性系數為1.1；東南側及西南側安全等級為二級，基坑重要性系數為1.0。基坑支護方案采用“φ1000mm灌注樁@1.6m+@3.2m擴大頭錨索”的支護方案，采用“φ650@450三軸水泥攪拌樁”止水。基坑支護結構安全使用年限為1年。

2.2工程水文地質情況

擬建場地位于珠海市拱北片區，地貌類型為海陸交互相坡地地貌。場地表層為較多建筑垃圾和生活垃圾覆蓋，場地無地表水體。地面較平坦，標高為4.31m～5.51m，最大高差1.2m。

按地質年代和成因類型來劃分，場地巖土層分為：人工填土、海陸交互相沉積層、殘積土層、燕山三期花崗巖。場地內發育的地層按自上而下的順序依次描述如下：

2.2.1人工填土

雜填土層：雜色、土黃色，為雜填土，組分為粉質粘性土和石英礫砂，主要為花崗巖風化土，局部含較多建筑垃圾，稍濕，不均勻，稍壓實。該層在整個場地均有分布，層厚2.95m～4.10m，平均3.24m，層頂標高4.31m～5.51m。

2.2.2海陸交互相沉積層

礫砂層：深灰色、灰黃色、灰白色、褐黃色，成分以石英為主，多呈棱角狀，分選性差，局部含較多粘粒成分，夾薄層粉質粘土，局部多含有粒徑20mm～50mm的碎石，飽和，稍密一中密。該層在場地內均有分布，厚度9.1m～19.8m，平均14.82m，層頂標高0.52m～2.1m。

2.2.3殘積土層

砂質粘性土層：為花崗巖殘積土，褐黃色、磚紅色，組分為粘土和石英礫砂，不均勻，巖芯呈長柱狀，很濕-飽和，可塑。該層分布于整個場地，厚度3.80m～14.20m，平均8.46m，層頂標高-18.81m～-7.48m。

2.2.4燕山三期花崗巖

（1）全風化花崗巖：褐黃色，原巖結構隱約可辨，粘粒含量較高，長石已基本風化成粘土，巖芯呈土柱狀，很濕，硬塑。該層分布于整個場地，厚度5.50m～12.90m，平均9.0m，層頂標高-26.71m～-17.61m。該層在鉆孔ZK1深度26.85m～27.70m處夾有微風化花崗巖孤石。

（2）強風化花崗巖：褐黃色，淺肉紅色、磚紅色，原巖花崗巖結構清晰可辨，礦物成分已顯著變化，巖芯半巖半土狀，不均勻，大部分長石已風化成粘土或呈碎屑狀，風化裂隙較發育，干鉆難鉆進，該層整個場地均有分布，頂面起伏大，厚度變化大，厚度3.9m～13.95m，平均9.35m，層頂標高-35.24m～-24.98m。該層在鉆孔ZK11深度30.50m～33.50m深度42.80m～44.40m處，分別夾有微風化花崗巖孤石。

（3）中風化花崗巖：淺灰色，雜色、黃白色，粗粒似斑狀結構，塊狀構造，巖芯呈碎狀一短柱狀，錘擊聲較脆，節理裂隙發育。該層在場地內均有分布，厚度未揭穿，揭露厚度2.40m～3.05m，平均2.73m，層頂標高-46.22m～-36.28m。

3.1錨索施工方法及分類

錨桿鉆機采取單級套管反復跟進這一方法。通常擴大頭錨桿擁有這幾種工法，根據適用土質條件不同、錨桿類型不同、擴大頭直徑不同及錨桿的設計抗拔力水平不同。

3.2錨索方案選擇

該工程每道預應力錨索共計159根，工程量總計為5750m，采用套管鉆機施工，每臺機每天可完成6根錨索（150m/d～190m/d），暫定4臺套管鉆機。錨索需分層施工，且需等待時間；擬投入4臺錨索鉆機進行錨索施工，采取單級套管反復跟進。

33擴大頭錨索的施工方法

擴大頭錨索的主要的施工方法為：

3.3.1測放孔位

（1）依據設計錨索標高與平面位置來確定錨索的孔位。（2）取鉆孔排樁來作為圍護的結構，而錨索位置通常設置于樁問位置。

3.3.2鉆機就位

（1）通常鉆機平臺比錨索的設計標高要高上500mm左右。并且作業面的場地需要堅實、平坦、有排水溝，場地寬度要大于4m。（2）錨桿鉆機的鉆桿方向要基本和圍護的結構面垂直。

3.3.3成孔

（1）當鉆機就位以后，就應保持平穩，使導桿或者立軸和鉆桿傾角相一致，同時要處于同一軸線。（2）鉆孔用的鉆具，需采取普通的巖芯鉆探鉆頭與管材系列。而粉細砂層類易坍土層中要采取鋼套管來跟進。

3.3.4擴大頭注漿

（1）在達到擴孔深度時放進專用噴桿專用噴頭來進行擴孔。（2）通常擴孔采取二次水擴和一遍水泥漿液來擴孔。工藝中水擴作用主要為將孔內土中的細顆粒洗去，只留下粗顆粒。（3）用漿量和擴大頭容量設計值比較，要注意漏漿或者擴孔不夠的現象是否發生。

3.3.5安放錨索

（1）首先按設計的要求來制作錨索，使錨索位于鉆孔的中心，需在錨索的桿件上架設定中架，并用鋼絞線每隔1.5m設一隔離架。（2）保持鋼絞線的平直，順直及除油除銹等。（3）在安放錨桿的桿體時，需防止桿體的扭曲和壓彎，宜使注漿管隨錨桿放人孔內，使管端距離孔底50mm～100mm，使桿體的放入角度和鉆孔傾角兩者保持一致，在安好后讓桿體始終位于鉆孔的中心。保證鋼絞線的外露長度1.5m左右，以供張拉之用。（4）如果發現孔壁坍塌，則應重新進行透孔和清孔，直到順利送進錨索。

3.3.6置換注漿

使置換用漿采取水灰比為0.6～0.7比例純水泥漿，將錨索孔口處純水泥的漿液流出為置換注漿量的標準。在錨索施工結束后養護15天，在砼腰梁的澆注結束后進行7天的養護，在試塊抗壓強度到75%設計強度時，才可以進行錨索張拉鎖定操作。

3.3.7錨索張拉鎖定

（1）在張拉前需試拔檢驗，取試拔的最大拉力是設計的軸向拉力1.1倍。然后按拉力逐級加荷，在卸荷時按照軸向拉力1/5來逐級卸荷；（2）當張拉達到設計的拉力的1.0～1.2倍時，需保持5分鐘～10分鐘，此時觀察變化當趨于穩定之時卸荷到鎖定荷載來進行鎖定。當鎖定后，如果存在明顯應力損失，則應補償張拉。

4.應用結果

4.1經濟分析.

如要在項目中采取普通的預應力的錨索，則取錨索間距為1.6m。而采取擴大頭的錨索之后，因結構承載力大，故采取兩樁一錨的布置，取間距3.2m，這將減少一半的錨索。而因擴大頭的錨索的水泥量與普通錨索相比多一些，因此施工速度稍慢，每臺班施工5根錨索，增減結合使每米的施工成本只是少量增加。

4.2工期分析

高壓噴射的擴大頭錨索的擴大頭部分主材是水泥，錨索需等水泥強度達到一定程度才能開始張拉鎖定，項目中錨索施工結束15天后開始張拉鎖定，基本都能達到設計的要求。因為本工程的地質條件復雜，而且砂層厚，含水量大，所以鉆進成孔的過程中經常出現塌孔現象，如果采取普通預應力的錨索，成孔十分困難，必將影響工期。而采取擴大頭錨索，張拉值增幅大可減少桿體的長度并套管跟進，雖錨固體齡期較長，但由于錨索數量比較少，使本工程相比預定工期提前10天完工。

5.結束語

擴大頭錨索技術具有適用條件廣，受到周圍環境的影響較小及抗拉值大，在特定施工中能節省成本，減少工期等一系列優點。在日益快速，建設工程越來越規范的現代城市能得到廣泛運用。