旋喷锚索桩技术在基坑支护工程中的应用

摘要：旋喷锚索桩技术是基坑支护工程中的新技术、新工艺，具有施工简便、技术可靠、承载力强，已得到广泛应用。

关键词：旋喷锚索特点；施工工艺；施工技术措施

Abstract: rotary spray anchor pile foundation pit engineering technology is the new technology, new technology, with construction simple, reliable technology, bearing capacity is strong, has been widely used.

Keywords: rotary spray anchor characteristics; The construction technology; Construction technical measures

中图分类号: TU753文献标识码：A文章编号：T2012-02（03）9038

旋喷锚索桩在南京地区基坑支护工程中开始运用，南京白下区高新技术产业园区科技创业研发楼包括1栋8层研发楼、1栋5层研发楼和1层地下室。该建筑基坑为悬臂直立开挖，支护桩间采用旋喷锚索拉杆代替钢梁或钢筋混凝土梁支撑，基坑挖深6.95m。

1旋喷锚索桩工艺概述

将受拉杆件的一端固定于岩（土）体中，另一端与工程结构物相联接，以承受由于土压力、水压力或其他外力施加于结构物的推力或上举力，从而利用岩（土）体的内在抗力维持结构物的稳定。这种技术的设计和施工统称为锚固技术或锚固法。

锚固技术在我国基坑支护、边坡加固、挡土结构锚固和结构抗倾等工程中得到广泛应用。随着技术的发展，锚固技术施工更简便、技术更可靠、承载力更强的新型锚固技术不断出现，锚固法由钻孔锚固发展到旋喷锚索，孔径由Φ150mm扩大至Φ500mm以上。

2旋喷锚索桩的特点

（1）施工机械及设备的作业空间不大，可为各种地形及场地所选用。

（2）用锚索拉杆代替钢横撑或钢筋混凝土结构做侧壁支撑，可节省大量钢材、水泥和劳力，且能改善施工条件和缩短工期，节约建设成本。

（3）拉杆（钢绞线）的设计拉力可由抗拔试验来获得，保证了设计的安全度，相应降低了施工难度。

（4）施工的噪声和震动均较小，减轻了环境的负担。

（5）旋喷锚索还可以施加预应力，以控制地面和支护结构的变形，提高基坑安全系数。

（6）旋喷锚索桩因采用特制套管锚杆机旋喷成孔，成孔直径可达到Φ500mm以上，锚固体直径更大，与周围土体接触面和摩阻力更大，抗拔承载力也更大。

3旋喷锚索桩施工技术措施

现以南京白下区高新技术产业园区科技创业研发楼基坑支护旋喷锚索为例：预应力旋喷锚索ø500@1800，内置3-ø15.2预应力钢绞线，2根22#工字钢做腰梁，旋喷锚索水泥掺入量为30%。

3.1施工要求（图1）

1）旋喷锚索桩采用PO42.5级水泥，水泥掺入量为30%，水灰比为0.7；ø500旋喷锚索桩压力应为15～20MPa，扩大头的旋喷搅拌的进退次数比桩身增加二次，以保证扩大头的直径，水泥浆应拌和均匀，一次拌和的水泥浆应在初凝前用完。

2）旋喷锚索内插钢绞线，应进入旋喷桩底，待旋喷桩养护7d后施加张拉力锁定。

3）旋喷锚索施工必须按照分段分层开挖，分层厚度必须于施工工况结合且≯2m。下层土开挖前，上层的旋喷锚索桩必须有10d以上的养护并已锁定。

4）旋喷锚索桩钻孔前按施工图放线定位，做上标记，钻孔定位误差＜50mm。

5）旋喷锚索桩径偏差不超过2cm，并严格按照设计桩长施工。

6）钻孔机具应满足设计对设计参数的要求。

7）钢绞线插入定位误差不超过30mm，底部标高误差≯20cm。筋体应放在桩体的中心上，待旋喷锚索桩养护10d以后，在钢绞线上施加预应张力后锁定，使筋体和腰梁、锚具连接牢。

8）每根钢绞线由7根钢丝绞合而成，桩外留1m以便张拉。在做主体结构防水处理时，可将外露部分切去，ø500旋喷锚索桩钢绞线锁定值为100kN。

9)锚头用冷挤压法与锚盘进行固定；旋喷锚索桩强度达到70%后方可进行张拉锁定。

10)采用高压油泵和100t穿心千斤顶进行张拉锁定。正式张拉首先用20%锁定荷载预张拉一次，再以50%、100%的锁定荷载分级张拉，然后超张拉110%锁定荷载，在超张拉荷载下保持5min，观测锚头无位移现象后再按锁定荷载锁定。若达不到要求，应在旁边补桩。

图1锚固体大样图

3.2施工工艺

3.2.1工艺流程（图2）

土方开挖→桩间土喷锚→放线定孔位→钻机就位→校正孔位、调整角度-钻进（高压扩孔）成孔→安放锚索-注浆→拔套管→安装腰梁、锚头锚具→张拉锁定。

图2工艺流程

3.2.2钻孔施工

锚孔定位：开挖后的基坑壁经过修整喷锚，按设计要求的标高和水平间距，用水准仪和钢尺定出孔位，做好标记。

钻机就位：将专用锚杆钻机（旋喷锚杆机），对准已放好的孔位，调整好角度，由质检员验收合格经监理工程师验收合格后准许开钻。

钻孔：选用硬质合金高压旋喷钻头（喷头），钻头侧翼设置多个喷嘴进行高压旋转回转钻进工艺，锚杆钻机的深度不应小于设计长度，也不宜大于设计长度500mm。

钻孔施工符合下列要求：①钻杆钻孔时不得扰动周围地层；②锚索水平方向孔距误差≯50mm，垂直方向孔距误差≯100mm，钻孔底部的偏斜尺寸不大于锚固体直径的3%；③锚孔孔深不小于锚索设计长度，也不大于设计长度的1%，锚孔的孔径不小于设计的孔径；④锚索成孔施工时应采用套管钻进。

3.2.3扩孔施工

高压旋喷钻头（喷头）的高压水泥浆在高压泵的压力作用下，从底部钻头和侧翼喷嘴向外喷射，喷射过程中同步对周侧的土体或砂层进行切割；高压旋转钻头和侧翼喷嘴在动力推动下逐渐向前推进，直至达到设计深度和直径，获得形成的锚杆孔。为了扩孔底直径，宜将钻杆来回上下几次（来回次数由试成孔获得）。

扩孔施工符合下列要求：①扩孔的高压喷射压力应＞20MPa，可取20～40MPa；喷嘴移动速度10～20mm/min；②高压喷射注浆水泥采用强度等级为PO42.5级水泥浆，水灰比0.5~1.0；③连接高压注浆泵和钻机的输送高压喷射液体的高压管长度≯50m；④采用水泥浆液扩孔工艺，应至少上下往返扩孔两遍；⑤高压旋喷钻头（喷头）应均匀旋转，均匀提升或下沉，由上而下或由下而上进行高压喷射扩孔，喷射管分段提升或下沉的搭接长度≮100mm。扩大头的旋喷搅拌的进退次数比桩身增加二次，以保证扩大头的直径；⑥在高压喷射扩孔过程中出现压力骤然上升或下降时，应查明原因并及时采取措施；⑦施工中严格按照施工参数进行施工，如实做好各项记录。

3.2.4锚索制作和安放（图3）

一般锚索需要在工地现场装配。首先，要确定锚索的总长，并将各锚索切断至该长度，钢绞线严格按设计尺寸下料，每股长度误差≯10mm，由于锚索通常是以涂油脂和包装物保护的形式运到现场，因此，锚索切断后应清理有限锚固段的保护层。钢绞线按一定规律平直排列，杆索锚固段沿杆体轴线方向每隔1.0～1.5m设置一个架线环或间隔块（使用的材料能经受住装卸和安装就位时的强度并保证对锚索钢材无有害的影响），以使各锚索保持平行，注浆管应与杆体绑扎牢固。锚索自由段用塑料管包裹，与锚固段相交处的塑料管管口用防水胶布封住。锚索在钻孔的同时于现场进行编制，内锚固段采用波纹形状，张拉段采用直线形状。

组装好的锚索（包括注浆管）在钻孔结束后立即放入孔内，安放时，防止杆体扭压、弯曲，并插入至设计深度且确保拉杆处于钻孔中心位置。

锚索加工和安装结束时，必须进行仔细的检验，如核对尺寸，检查间隔块和定位中心装置是否恰当，保护装置有否损坏等。

图3三根钢绞线旋喷搅拌桩截面图

3.2.5注浆工艺

注浆时注浆管的出浆口应插入距离孔底300mm以下，浆液应自下而上连续灌注，且确保从孔内顺利排水排气，注浆后不得随意敲击或拉拔杆体，也不得在杆体上悬挂重物。

注浆采用底部灌浆方式，导管底端插入孔底300mm以下，在灌浆同时，将导管缓慢的以匀速撤出，导管的出浆口应始终处于孔中浆体的表面以下，当孔口有水泥浆液流出时，说明注浆已满，停止注浆。

注浆注意事项：①灌注的水泥浆要取样做室内抗压试验，以复核其强度指标；②浆液应随搅随用，并在初凝前用完。注浆作业开始时，先用稀水泥浆循环注浆系统1～2min，确保注浆时浆液畅通；③当浆液硬化后，若发现浆液没有充满锚孔时，进行补浆；④同一批锚孔注浆结束后，要清洗注浆管道循环系统。

喷射注浆作业完成后，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，使得固结体顶部出现凹穴，要及时用水灰比为1.0的水泥浆补灌。

3.2.6预应力锚索张拉与锁定

张拉锚索前需对张拉设备进行标定。标定时，将千斤顶、油管、压力表和高压油泵联好，在压力机上用千斤顶主动出力的方法反复试验三次，取平均值，绘出千斤顶出力（kN）和压力表指示的压强（MPa）曲线，作为锚索张拉时的依据。

锚索的张拉与施加预应力（锁定）符合以下规定：①预应力锚索张拉前，对张拉设备进行标定；②预应力锚索张拉应在锚索施工龄期10d后进行，锚固段浆体强度达到设计强度等级的80%时可进行张拉，具体时间根据试验确定；③锚索张拉顺序因为考虑对邻近锚桩的影响；采用隔一拉一；④锚索正式张拉前，取20%的设计张拉荷载，对其预张拉1～2次，使其余锚具接触紧密，钢绞线完全平直；⑤锚索分级张拉至设计施加预应力值的1.05倍后锁定。

旋喷锚索桩的施工技术措施可以看出：旋喷锚索桩施工工艺简单，工效高，成本低。

4.结语

旋喷锚索桩还是一种新的施工工艺，但由于其工艺简单，施工技术易掌握，施工设备投入低，适合于各种地质条件（淤泥质土层、黏土层、砂层等都可以使用），抗拔承载力更大等优点，相信旋喷锚索桩会越来越广泛地被采用。

作者简介：张国安（1965—）男，一级注册建造师。毕业于武汉科技大学工商管理专业，现为徐州长城基础工程有限公司南京公司技术人员。

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