35m旋噴錨索施工在船閘擴容改造工程中的應用

王 辰

（江蘇省交通工程集團有限公司，江蘇 鎮江 212000）

芒稻船閘擴容改造工程下閘首基坑緊鄰新大橋主墩，基坑開挖深度達19.7m，需防止基坑開挖過程中引起土體位移和滑坡，導致基坑邊坡及大橋主墩發生過量變形和破壞，這也是工程的重點和難點。同時，由于土錨長達35m，土錨深度范圍內土層均為淤泥質粉土，因此容易塌孔，不利于鉆進成孔和桿體安放。

為了能夠在這種復雜的地址和地質條件下，確保基坑邊坡及大橋主墩不發生位移和變形，同時加快基坑開挖施工進度，減少基坑暴露時間。經研究、對比，選用旋噴錨索工藝，通過高壓旋噴與鋼絞線相結合，可保證土錨拉應力，加快施工進度。

1 施工概述

旋噴錨索工藝即利用高壓旋噴原理將水泥漿體和鋼絞線桿體結合形成錨固抗拉體，保證土錨拉應力，加快施工進度。其具備以下特點：（1）施工操作簡單，場地要求較低，機動靈活，施工迅速，質量可靠。（2）利用高壓旋噴原理，泥漿護壁防止塌孔，確保鉆進成孔和桿體安放。（3）減少土方開挖，加快施工進度。（4）錨索在張拉后和土體互相作用的同時，樁、錨索間相互協調工作，基坑達到安全穩定狀態。

2 適用范圍

該工法適用于基坑開挖深、地址和地質條件復雜、變形監控要求高的施工環境。

3 工藝原理

（1）高壓旋噴鉆頭的高壓水泥漿，在高壓泵作用下從底部和側翼向外噴射，噴射過程中對周側的土體進行切割；高壓旋噴鉆頭和側翼在動力推動下逐漸向前推進，直至達到設計深度和直徑，形成錨孔。（2）高壓注漿與錨索形成錨固抗拉體。（3）利用錨索與灌注樁排樁連接，錨索張拉后形成拉應力，對土體進行支護。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 工藝流程

旋噴錨索施工工藝與鉆孔灌注樁結合，對下閘首基坑局部進行支護。在具備旋噴錨索條件后，可按照工藝流程圖實施（見圖1）。

圖1 工藝流程圖

4.2 操作要點

（1）灌注樁施工。灌注樁為排樁結構，錨索穿插入灌注樁之間，錨索與灌注樁相互協調起到支護作用。為了確保錨索順利安裝，灌注樁不得串孔、擴孔。為防止灌注樁串孔現象，施工前應保證樁距在5m內且混凝土完成后24h才能開鉆，以免干擾相鄰樁混凝土的凝固。施工前對各灌注樁進行編號、排序，施工方式采用跳打法。（2）土方開挖。土方開挖前采用防滲帷幕（高壓旋噴樁）與井點降水相結合，降低地下水位，保證土方開挖和旋噴錨索施工。土方開挖至土錨標高以下1.2m，確保施工操作面。（3）測量定位。土方開挖至施工作業面后，用水準儀和鋼尺標明鉆孔位置，做好標記。鉆機就位準確，將底座墊平，鉆桿的傾斜角度采用羅盤校核。（4）鉆孔。施工前應在灌注樁旁挖好排水溝及泥漿池，避免因泥漿隨意排放而影響施工。采用MDL-135D型鉆機，配硬質合金三翼鉆頭。根據現場土層土質條件，施工中采用泥漿（主要針對砂質粉土土質）護壁，并通過泥漿循環將孔底鉆渣帶出孔外；水泥漿水灰比為0.6～0.8，邊鉆進邊攪拌注漿，確保一次成孔，孔深符合設計要求，不應小于設計值，也不宜大于設計長度50cm。鉆桿水平、垂直方向的孔距誤差不應大于10cm；每個鉆孔方向按設計要求的孔斜度、方位角布置，用羅盤控制鉆孔角度，鉆孔軸線的偏斜率不應大于錨桿長度的2%。鉆孔過程中，及時檢測孔斜偏差，確保孔斜偏差符合設計要求，必要時采用糾偏措施。

4.3 桿體制作

桿體由鋼絞線（4×Φ17.8）、錨盤、隔離架和注漿管制作而成。所用鋼絞線在制作之前應送至有關單位檢驗合格后方可使用。

（1）鋼絞線制作。將合格的鋼絞線放置于平整硬化的專用制作場地上（尺寸為40m×3m）拉直，用鋼尺量測。每根鋼絞線比設計長度長100cm，控制每根鋼絞線的下料長度誤差不大于5cm，采用切割機按量測尺寸切斷鋼絞線。（2）錨盤制作。制作完成的4根鋼絞線安裝錨盤，在鋼絞線端頭安裝錨具，錨盤與錨具焊接牢固。（3）隔離架安裝。鋼絞線應平直排列，沿桿體軸線方向每隔1～1.5m設置一個隔離架，應與隔離架綁扎牢固。（4）注漿管制作。注漿管即鉆機鉆桿，一體化施工。

4.4 錨索安裝

錨索安裝前要檢查對桿體，檢查鋼絞線順直性，如有扭曲，需調整。經檢查合格后，進行桿體安裝。

將制作好的桿體安裝于鉆桿上，鉆頭上套住錨具索套，錨具索套和鉆頭由鉆桿送至設計孔深位置，孔深以鉆桿長度為標準。

4.5 注漿

注漿材料：水泥采用強度等級為P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥漿強度為M20，水灰比為1∶0.5～1∶1。

注漿時，注漿管的出漿口應插入距孔底30～50cm處，控制泵壓為10～25MPa，控制提升速度在1.0m/min左右。漿液自下而上連續灌注，且確保從孔內順利排水、排氣，隨漿液的注入緩慢勻速地拔出。為保證注漿飽滿，孔口宜設止漿塞或止漿袋；注漿時需保證在1h內完成單根連續灌注。

孔底注漿體擴大頭部分長度為6.0m，為保證滿足設計要求，控制泵壓為25MPa鉆進、提升、注漿各2次，采用大壓力、慢提速施工。標準注漿體采用小壓力、快提速施工，最終形成符合技術要求的錨固注漿體。

4.6 張拉與鎖定

按設計要求安裝臺座、錨具，臺座、錨具型號及強度滿足設計要求，臺座的承壓面應平整，并與土錨的軸線方向垂直。

單個臺座由鋼墊板（250mm×250mm×20mm，2塊）、加強肋（厚度18mm，4塊）、楔形板（厚20mm，3塊）、槽鋼（2[20a）組成。

土錨張拉前對張拉設備進行標定。土錨的張拉需在錨固體強度達到設計強度，且灌注樁與帽梁均達到設計強度等級后進行。張拉按順序進行，張拉時先用（0.1～0.2）Nt（Nt錨桿軸向拉力設計值）設計軸向拉力值，對單根錨索進行預張拉1～2次，以保證各部位的接觸緊密，桿體完全平直。

錨桿張拉應進行荷載分級，每級張拉荷載應觀測、控制位移時間及加載速率。錨桿張拉荷載的分級、位移觀測時間及加載速率如表1所示。

錨桿張拉至（1.05～1.10）Nt時，保持10min，然后卸荷至鎖定荷載設計值進行錨鎖。確認鋼絞線在張拉控制應力達到穩定后方可錨固。

表1 錨桿張拉荷載表

張拉、鎖定時要做好相應的施工記錄。

5 封錨

錨固后的夾片頂面應平齊，其相互的錯位不宜大于2mm，且露出錨具外的高度不應大于4mm。錨固完畢并確認合格后方可切割端頭多余的鋼絞線，切割時應采用砂輪鋸，嚴禁采用電弧焊進行切割，同時不得損傷錨具。切割的鋼絞線外露長度不應小于30mm。錨具采用封端混凝土保護。

6 質量控制

6.1 施工中易出現的問題及其處理措施

（1）施工注漿過程中如果出現斷漿現象，應及時停鉆，解決施工問題后再重新進行注漿。（2）鋼絞線安放應注意：鋼絞線放入鉆孔之前，應檢查鋼絞線的質量，確保鋼絞線組裝滿足技術要求；鋼絞線安放后不得隨意敲擊，不得懸掛重物。（3）注漿漿液應攪拌均勻，隨攪隨用；漿液應在初凝前用完，并嚴防石塊、雜物混入漿液；旋噴外孔口溢出漿液時，可停止注漿。（4）該施工工藝專業要求級強，如違反施工工藝，會造成人員傷亡事故，因此施工過程中要嚴格按照專門技術要求進行施工。

6.2 質量控制要點及相應技術質量保證措施

（1）鉆進、提升速度控制在1.35～0.8m/min，回轉速度控制在20～50r/min，防止速度過快引起旋噴攪拌不均勻，漿液過少。（2）注漿用水、水泥及其他添加劑應注意氯化物與硫酸鹽的含量，以防對鋼絞線的腐蝕。（3）施工前應根據設計要求和土層條件，選擇合理的施工工藝。（4）鋼絞線應除油污、除銹，嚴格按設計尺寸下料。（5）注漿材料應根據要求確定。（6）張拉前，應對張拉設備進行標定；張拉應按一定程序進行，張拉順序應考慮鄰近土錨的相互影響。

7 安全措施

（1）認真貫徹“安全第一、預防為主、綜合治理”的方針，根據國家有關規定、條例，結合施工實際情況和工程的具體特點，組成由專職安全員和班組兼職安全員參加的安全生產管理網絡，執行安全生產責任制，明確各級人員的職責，抓好工程的安全生產。（2）嚴格遵循施工安全流程。（3）堅持開展檢查、驗收和體系審核活動，做到“四不放過”原則。（4）施工機械有可靠的防雨措施；一、二次線接線處應有齊全的防護罩，二次線應使用線鼻子；有良好的接地或接零保護。（5）施工現場必須建立安全用電責任制。

8 基坑監控

（1）嚴格控制基坑安全坡比，禁止在邊坡上增加荷載。（2）確保基坑降水井連續降排水。（3）變形監測：從基坑土方開始開挖至挖深5m深度處，每2～3天監測1次；5～10m的深度是每天監測1次；待開挖深度大于10m時，每天監測2次。

9 結論

針對狹小的地形地貌、不良的地質條件以及周邊不利的建筑物，船閘擴容改造工程宜采用旋噴錨索施工工藝，從施工工藝、材料優選、技術管理、安全管理等方面保證基坑安全穩定，加快了施工進度。