浅谈套管跟进成孔预应力锚杆施工技术要点

陈 超 夏剑毅

河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450014）

浅谈套管跟进成孔预应力锚杆施工技术要点

陈 超 夏剑毅

河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450014）

预应力锚杆施工质量在深基坑支护中起着尤为关键的作用，分析了套管跟进预应力锚杆施工的工艺流程、操作要点、质量控制、安全控制、环保措施，对效益应用情况进行了分析，可以为同类工程提供借鉴。

预应力锚杆；套管跟进；工艺流程；操作要点；质量控制；安全控制；环保措施；效益分析

预应力锚杆施工质量在深基坑支护中起着尤为关键的作用。保证锚杆施工质量是一项相当重要的技术难题。特别在地下水位相当高、地质情况复杂、地质条件相对较差、易流沙和易坍塌地层地质条件下的预应力锚杆施工，采用普通锚杆钻机螺旋钻进直接成孔施工质量得不到保证，采用预应力锚杆施工全套管跟进成孔的施工做法能很好地保证锚杆施工质量和深基坑支护的安全。

1 工艺原理

预应力锚杆套管跟进成孔施工方法是锚杆钻机成孔采用外套管先打进，然后用接有高压水泵的内钻杆将套管内土体通过机器钻进压力和水压力将土体稀释成泥浆并且排出孔外的方法成孔。成孔施工结束后拔出内钻杆,进行第一次常压注浆。第一次常压注浆结束后,在套管内进行钢绞线下放，然后进行一次高压注浆、拔出外套管，最后进行劈裂注浆、锚杆张拉锁定、锚杆试验等工序。拔出外套管后即可进行下一根锚杆施工。

2 施工工艺流程

施工准备→测量放线、定孔位→钻机就位→开孔钻进→一次常压注浆→下锚索→一次高压注浆→二次劈裂注浆→养护至张拉强度→张拉、锁定。

3 施工操作要点

3.1 施工准备

1）土方开挖:锚杆施工紧接基坑土方开挖进行，基坑土方采取分层、分段跳仓开挖。此段锚杆施工时前后预留一段土堆保持基坑边坡稳定，待此段锚杆施工张拉完后再进行前后段土方开挖和锚杆施工。

2）平整场地、留置工作面:当土方分层开挖至锚杆孔位下0.5 m高程时，平整此段开挖面场地，从而保证钻机正常就位调整角度进行锚杆施工；根据钻机的工作特点，钻机的工作面宽度不小于7 m，施工时设置一台钻机施钻操作面。

3）接水源、电源、设置沉淀池:钻机施工用水使用自来水,用100 mm水管分两个Φ50mir阀门通向基坑；因施工时用水量大，因此，正式钻进前，须于基坑内设置好排水沟，并于基坑中沿基坑方向每约30 m设置一个泥浆沉淀池。电缆线路采用“三相五线”接线方式，架设在专用电杆上。

3.2 测量放线定孔位，调钻机找方位

钻机钻孔开钻前,根据设计要求和土层条件，定出孔位，作出标志，并按预应力锚杆设计角度钻进。

3.3 钻孔

以上工作准备完成后即可移动钻机就位，进行钻孔作业。锚杆钻机成孔采用外套管先打进，套管跟进成孔钻机通过钻机配置的前回转动力驱动跟进套管，钻机一次驱动的一节套管长度一般为3 m，一节套管驱动进入后通过套管上的套丝拧紧，连续驱动每节套管进入；用接有高压水泵的内钻杆将套管内土体通过机器钻进压力和水压力，把土体稀释成泥浆并且排出孔外;成孔至设计扩大头深度时，外套管停止跟进，启动扩孔设置扩孔器自动张开进行扩孔，反复冲击，形成扩大头锚杆，以保证锚杆的张拉作用。

3.4 锚杆制作与下放

锚杆采用7束Φ5钢绞线制作，先用切割机将钢绞线原材切割成等长度(长度为设计长度加1.5 m)，每根钢铰线误差小于50 mm，在平坦无泥的加工场地加工。每束钢绞线自由段用PVC管套住，PVC管接头和两端用透明胶布缠紧裹严密，从而保证自由段不沾水泥浆液。二次注浆管从定位器中间穿入并沿钢绞线布置固定。锚杆加工检验合格后，方可下放。杆体放人孔内后，外露张拉长度不小于1.0 m(以桩外边为准)，以便千斤顶的安装和试验张拉。

3.5 注浆

为了提高锚杆受力，一次注浆与二次注浆都使用纯水泥浆，水灰比为0.5（搅浆用水为自来水），水泥为425#普通硅酸盐水泥。

1）一次注浆

一次注浆分为一次常压注浆和一次高压注浆两次进行。

一次常压注浆:每个孔成孔施工结束后拔出内钻杆，用高压水冲洗钻孔，即可进行锚杆一次注浆。将Φ25的塑料注浆管插入距孔底100～200 mm进行第一次注浆。由于注人的水泥浆较孔内残留的泥浆、清水比重大，故能将泥浆、清水置换出来。由孔底开始注浆,当孔口冒出的水泥浆与新浆相同时，再继续注浆2 min即可。

一次高压注浆:第一次常压注浆结束后，按设计要求沿套管把钢绞线放入孔内,然后拨出一节套管，在管内注满水泥浆，并在管口加盖高压注浆帽，继续注浆。管内水泥浆在高压作用下，向锚固段土壤扩散，渗透压缩周边土体，稳定2 min后卸管，再拨出一节套管，并继续上述过程，直至拨管至自由段时停止注浆，继续拔管至完成。拔管后应注意检查锚杆杆体是否正确。

2）二次劈裂注浆

二次注浆为劈裂注浆，注浆压力宜控制在2.5～5.0 MPa，注浆时间根据注浆工艺试验确定，当一次注浆锚固体强度达到5 MPa后进行。其目的是再次向锚固区段注浆，使第一次注浆体被劈裂，浆液在高压下被压人孔内壁的土体中，使锚杆能牢固地锚在岩土中。压浆管为胶管，在制作钢绞线时就绑扎在钢绞线中的定位架线环中。施工中为了使二次注浆达到设计的效果，在—次注浆中必须将锚固段完全注满浆。

3.6 张拉锁定

锚杆固体的强度大于20 MPa，达到设计强度80%时，可进行锚杆张拉锁定。张拉采用油压式张拉机和千斤顶进行整体张拉；张拉前先将10 mm厚钢垫板放好，与腰梁槽钢简单焊接，以保证张拉过程中钢垫板不移位。锚杆宜张拉至设计荷载的1.05～1.1倍，待额定压力稳定后按设计要求锁定。

3.7 工程监测

为确保基坑及周围现有建筑物的安全，须加强对基坑边坡和周围现有建筑物的位移与沉降监测。为掌握锚杆在实际工作中的受力状态，检验锚杆的施工质量,在锚杆端部设置锚杆测力计，来掌握锚杆的受力情况，进行信息化施工。

4 质量控制

1）建立一套完整的质量保证体系，健全质量管理网络，严格质量管理“三检制”，层层把关，责任到人，使得各个环节有机结合，高效运作。

2）锚孔钻孔施工前准确测量定位，作出标志，用坡度测量仪按锚杆设计角度调整好钻机钻孔角度。钻孔施工采用往返循环跳打的方式，钻孔深度超过锚杆设计长度应不小于0.5 m，锚孔水平定位偏差不宜大于20 mm，锚孔水平方向孔距垂直方向允许偏差不宜大于100 mm,锚孔偏斜度不应大于5%。

3）严格按相关规范和设计计算要求控制水泥浆配合比、注浆量和注浆压力，作好计量和相关记录工作。

4）锚杆张拉采用往返循环张拉的方式进行，避免张拉时相近锚杆相互影响,预张拉应力分级施加，严格按设计荷载要求进行张拉锁定。

5 安全控制

1）建立完善的施工安全保证体系,认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。

2）施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规范规定执行。

3）电缆线路采用“三相五线”接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电力线路的悬挂高度和线间距除按安全规定要求进行外，还应将其布置在专用电杆上。配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。

4）施工现场按符合防火、防风、防雷、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并设置各种安全标志。

6 环保措施

1）将施工场地和作业区进行合理布置，做到标牌清楚、齐全，各种标设醒目，施工场地整洁文明。

2）设立专用排浆沟、集浆坑、沉淀池，对废浆、污水进行集中处理，防止施工泥浆乱流。

3）定期清运沉淀泥砂，做好泥砂、弃渣及其他工程材料运输过程中的防散落与沿途污染措施，废水除按环境卫生指标进行处理达标外，还按当地环保要求的指定地点排放。

7 效益分析

锚杆施工采用套管跟进成孔方法与普通钻机螺旋钻进直接成孔方法相比，能较好地解决在流沙和易坍塌地层地质条件下锚杆施工的技术难题，成孔速度快，一般成孔时间为2 h(钻孔30 m深)，大大降低了施工难度；不会造成塌孔，锚杆施工一次验收张拉合格率能达到100%，保证锚杆施工质量；不会因锚杆施工质量不合格造成返工，确保工程工期按计划进行；能减免锚杆施工塌孔引起的地面沉降,确保基坑周围建筑物的安全。套管跟进成孔预应力锚杆施工技术可使深基坑施工全过程处于安全、稳定、优质的可控状态，具有良好的社会效益和经济效益。