深基坑支护工程中扩大头锚索技术的应用

张天斌

摘要：本文主要以某深基坑支护工程为例，介绍了特殊施工条件下的扩大头锚索技术应用和适用范围，再对扩大头锚索技术优缺点和发展趋势加以说明，对未来行业的发展有一定的借鉴。

关键词：深基坑；支护；扩大头；锚索；应用

1.引言

该工程进行深基坑施工时，为保证工程的安全性和质量，需要进行支护工作。桩锚支护不但有利于结构施工和土方开挖，同时也有利于工期顺利进行，是深基坑工程施工的重要支撑体系。桩锚技术对于深基坑支护是一种重要的支护模式，如何提高锚索的抗拔力有特别重要的技术经济价值。该工程将应用扩大头锚索工艺。

2.工程实例——珠海某基坑支护工程

2.1工程概况

拟建场地位于珠海拱北港一路东南侧，场地西北侧紧邻港一路大道，交通便利。基坑支护周长约530.65m，面积约12466.4m²，基坑开挖底标高为-6.00m，基坑顶标高为4.1m～4.7m，基坑深度为10.1m～10.7m，该基坑西北侧靠近港一路，东北侧靠近已有建筑天然基础，安全等级为一级，基坑重要性系数为1.1；东南侧及西南侧安全等级为二级，基坑重要性系数为1.0。基坑支护方案采用“φ1000mm灌注桩@1.6m+@3.2m扩大头锚索”的支护方案，采用“φ650@450三轴水泥搅拌桩”止水。基坑支护结构安全使用年限为1年。

2.2工程水文地质情况

拟建场地位于珠海市拱北片区，地貌类型为海陆交互相坡地地貌。场地表层为较多建筑垃圾和生活垃圾覆盖，场地无地表水体。地面较平坦，标高为4.31m～5.51m，最大高差1.2m。

按地质年代和成因类型来划分，场地岩土层分为：人工填土、海陆交互相沉积层、残积土层、燕山三期花岗岩。场地内发育的地层按自上而下的顺序依次描述如下：

2.2.1人工填土

杂填土层：杂色、土黄色，为杂填土，组分为粉质粘性土和石英砾砂，主要为花岗岩风化土，局部含较多建筑垃圾，稍湿，不均匀，稍压实。该层在整个场地均有分布，层厚2.95m～4.10m，平均3.24m，层顶标高4.31m～5.51m。

2.2.2海陆交互相沉积层

砾砂层：深灰色、灰黄色、灰白色、褐黄色，成分以石英为主，多呈棱角状，分选性差，局部含较多粘粒成分，夹薄层粉质粘土，局部多含有粒径20mm～50mm的碎石，饱和，稍密一中密。该层在场地内均有分布，厚度9.1m～19.8m，平均14.82m，層顶标高0.52m～2.1m。

2.2.3残积土层

砂质粘性土层：为花岗岩残积土，褐黄色、砖红色，组分为粘土和石英砾砂，不均匀，岩芯呈长柱状，很湿-饱和，可塑。该层分布于整个场地，厚度3.80m～14.20m，平均8.46m，层顶标高-18.81m～-7.48m。

2.2.4燕山三期花岗岩

（1）全风化花岗岩：褐黄色，原岩结构隐约可辨，粘粒含量较高，长石已基本风化成粘土，岩芯呈土柱状，很湿，硬塑。该层分布于整个场地，厚度5.50m～12.90m，平均9.0m，层顶标高-26.71m～-17.61m。该层在钻孔ZK1深度26.85m～27.70m处夹有微风化花岗岩孤石。

（2）强风化花岗岩：褐黄色，浅肉红色、砖红色，原岩花岗岩结构清晰可辨，矿物成分已显著变化，岩芯半岩半土状，不均匀，大部分长石已风化成粘土或呈碎屑状，风化裂隙较发育，干钻难钻进，该层整个场地均有分布，顶面起伏大，厚度变化大，厚度3.9m～13.95m，平均9.35m，层顶标高-35.24m～-24.98m。该层在钻孔ZK11深度30.50m～33.50m深度42.80m～44.40m处，分别夹有微风化花岗岩孤石。

（3）中风化花岗岩：浅灰色，杂色、黄白色，粗粒似斑状结构，块状构造，岩芯呈碎状一短柱状，锤击声较脆，节理裂隙发育。该层在场地内均有分布，厚度未揭穿，揭露厚度2.40m～3.05m，平均2.73m，层顶标高-46.22m～-36.28m。

3.1锚索施工方法及分类

锚杆钻机采取单级套管反复跟进这一方法。通常扩大头锚杆拥有这几种工法，根据适用土质条件不同、锚杆类型不同、扩大头直径不同及锚杆的设计抗拔力水平不同。

3.2锚索方案选择

该工程每道预应力锚索共计159根，工程量总计为5750m，采用套管钻机施工，每台机每天可完成6根锚索（150m/d～190m/d），暂定4台套管钻机。锚索需分层施工，且需等待时间；拟投入4台锚索钻机进行锚索施工，采取单级套管反复跟进。

33扩大头锚索的施工方法

扩大头锚索的主要的施工方法为：

3.3.1测放孔位

（1）依据设计锚索标高与平面位置来确定锚索的孔位。（2）取钻孔排桩来作为围护的结构，而锚索位置通常设置于桩问位置。

3.3.2钻机就位

（1）通常钻机平台比锚索的设计标高要高上500mm左右。并且作业面的场地需要坚实、平坦、有排水沟，场地宽度要大于4m。（2）锚杆钻机的钻杆方向要基本和围护的结构面垂直。

3.3.3成孔

（1）当钻机就位以后，就应保持平稳，使导杆或者立轴和钻杆倾角相一致，同时要处于同一轴线。（2）钻孔用的钻具，需采取普通的岩芯钻探钻头与管材系列。而粉细砂层类易坍土层中要采取钢套管来跟进。

3.3.4扩大头注浆

（1）在达到扩孔深度时放进专用喷杆专用喷头来进行扩孔。（2）通常扩孔采取二次水扩和一遍水泥浆液来扩孔。工艺中水扩作用主要为将孔内土中的细颗粒洗去，只留下粗颗粒。（3）用浆量和扩大头容量设计值比较，要注意漏浆或者扩孔不够的现象是否发生。

3.3.5安放锚索

（1）首先按设计的要求来制作锚索，使锚索位于钻孔的中心，需在锚索的杆件上架设定中架，并用钢绞线每隔1.5m设一隔离架。（2）保持钢绞线的平直，顺直及除油除锈等。（3）在安放锚杆的杆体时，需防止杆体的扭曲和压弯，宜使注浆管随锚杆放人孔内，使管端距离孔底50mm～100mm，使杆体的放入角度和钻孔倾角两者保持一致，在安好后让杆体始终位于钻孔的中心。保证钢绞线的外露长度1.5m左右，以供张拉之用。（4）如果发现孔壁坍塌，则应重新进行透孔和清孔，直到顺利送进锚索。

3.3.6置换注浆

使置换用浆采取水灰比为0.6～0.7比例纯水泥浆，将锚索孔口处纯水泥的浆液流出为置换注浆量的标准。在锚索施工结束后养护15天，在砼腰梁的浇注结束后进行7天的养护，在试块抗压强度到75%设计强度时，才可以进行锚索张拉锁定操作。

3.3.7锚索张拉锁定

（1）在张拉前需试拔检验，取试拔的最大拉力是设计的轴向拉力1.1倍。然后按拉力逐级加荷，在卸荷时按照轴向拉力1/5来逐级卸荷；（2）当张拉达到设计的拉力的1.0～1.2倍时，需保持5分钟～10分钟，此时观察变化当趋于稳定之时卸荷到锁定荷载来进行锁定。当锁定后，如果存在明显应力损失，则应补偿张拉。

4.应用结果

4.1经济分析.

如要在项目中采取普通的预应力的锚索，则取锚索间距为1.6m。而采取扩大头的锚索之后，因结构承载力大，故采取两桩一锚的布置，取间距3.2m，这将减少一半的锚索。而因扩大头的锚索的水泥量与普通锚索相比多一些，因此施工速度稍慢，每台班施工5根锚索，增减结合使每米的施工成本只是少量增加。

4.2工期分析

高压喷射的扩大头锚索的扩大头部分主材是水泥，锚索需等水泥强度达到一定程度才能开始张拉锁定，项目中锚索施工结束15天后开始张拉锁定，基本都能达到设计的要求。因为本工程的地质条件復杂，而且砂层厚，含水量大，所以钻进成孔的过程中经常出现塌孔现象，如果采取普通预应力的锚索，成孔十分困难，必将影响工期。而采取扩大头锚索，张拉值增幅大可减少杆体的长度并套管跟进，虽锚固体龄期较长，但由于锚索数量比较少，使本工程相比预定工期提前10天完工。

5.结束语

扩大头锚索技术具有适用条件广，受到周围环境的影响较小及抗拉值大，在特定施工中能节省成本，减少工期等一系列优点。在日益快速，建设工程越来越规范的现代城市能得到广泛运用。