钻孔灌注桩和预应力锚杆组合在基坑支护中的应用探析

2019-08-22陈成名安徽省地质矿产勘查局313地质队安徽蚌埠233000

中国房地产业 2019年16期

文/陈成名安徽省地质矿产勘查局313地质队安徽蚌埠 233000

进入新时代后，建筑行业迎来了发展的高峰期，这也使得基坑支护工作得到了人们的广泛重视，而有效结合预应力锚杆与钻孔灌注桩则能够提高工作质量。因此，必须正确认识预应力锚杆与钻孔灌注桩，并掌握各环节施工要点，提高基坑的稳定性与安全性，从而促进建筑行业健康发展。

1、钻孔灌注桩与预应力锚杆组合概述

钻孔灌注桩是在实际施工过程中，通过对各种手段的利用，如人力挖掘、钢管挤土以及机械钻孔等，促进桩孔的形成，并将钢筋笼和混凝土灌注而成的桩放入其中[1]。根据不同成孔方法，灌注桩还可以分成挖孔、钻孔以及沉管等类型。预应力锚杆主要由垫板、杆体以及锚头等构成，其主要是利用锚头锚固力将预压应力施加到围岩中，从而对围岩进行主动加固。针对当前坑基支护施工，有效结合预应力锚杆和钻孔灌注桩是最佳方式。这一方式主要具有以下几方面特点：锚杆作业空间较小，可以广泛运用到各种场地或者是地形中；通过把内支撑换成锚杆，可以将造价降到最低，并对施工条件进行改善；能够利用抗拔试验来明确锚杆的拉力，保证施工的安全性；支护结构侧向位移可以采取将预拉力施加到锚杆中的方式来控制。

2、基坑支护中的钻孔灌注桩与预应力锚杆组合

2.1 工艺原理

一方面，预应力锚杆与钻孔灌注桩主要是通过对围梁的利用来促进二元挡土围护结构的形成，这一支护体系可以凭借整体刚度对基坑变形进行有效控制，即利用钻孔灌注桩完成挡土操作，并凭借预应力锚杆向稳定底层传递支护结构所承受的力，将张拉应力施加到锚杆中，这样，在锚杆强度、锚固体和拉杆握裹力以及土体和锚固体的作用下，可以为锚固体系稳定性提供有力保障。另一方面，通常情况下，预应力锚杆主要包含锚固段、自由段以及锚头等，属于向稳定土层传送拉力的结构体系之一，其中，锚固段的作用是向稳定地层传递锚头拉力；自由段属于锚头拉力向锚固段传递的中间阶段，其包含防腐构造、注浆体以及钢绞束等内容；而锚头的作用则是对锚杆拉力进行锁定，主要由螺帽、托板以及锚具等构成。

2.2 具体施工方法

2.2.1 工艺流程

在基坑支护工程中，预应力锚杆和钻孔灌注桩组合的具体施工流程如下：钻孔灌注桩施工—定位锚孔—钻孔—插锚杆—初次注浆—再次注浆—围梁施工—张拉封锚—监测。

2.2.2 钻孔灌注桩

首先，钻孔灌注桩的施工流程如下：桩机就位—成孔—初次清孔—吊装钢筋笼—混凝土导管安装—再次清孔—隔水栓、漏斗安装—水下混凝土灌注—漏斗、导管拆除。其次，在具体施工过程中，导管埋入深度应该在2到4米范围内，并且在实际灌注中，还要经常提、拆导管，如每隔15分钟就上下活动一下导管。需要注意的是，在对混凝土进行灌注时，要合理控制导管中混凝土表面到泥浆面高度，尽可能保证孔中混凝土上升的缓慢性、均匀性，并使泥浆不出现较为剧烈的翻滚。最后，在实际施工过程中，还要做好混凝土的连续浇筑工作。通常情况下，每盘混凝土的间隔时间应该不超过0.5小时，若必须存在较长时间的间隔，则应该每10分钟就在小范围中活动两三次导管，以此来使混凝土初凝时间得到延长[2]。

2.2.3 定位与钻孔

一方面，锚孔定位。在这一阶段，必须保证锚杆钻机就位的准确性，垫平其底座，并通过罗盘来校对钻杆倾斜角度，保证角度偏差不超过20毫米、高度小于30毫米。在具体成孔施工之前，要做好排水沟挖掘工作，防止因随意排放泥浆而给施工带来不良影响。

另一方面，钻孔。首先，在施钻过程中，应该保证钻头完全遵循锚杆孔的孔位标识向下钻，并保证偏差值不超过100毫米。在刚开始钻进时，要采取小功率以缓慢方式展开钻进工作，在大概500毫米之后，应该对钻孔方向进行校正，之后再采取全功率方式继续钻进。同时，为了保证钻孔角度的准确性，在实际施工过程中，相关技术人员还应该通过对地质罗盘的运用来对钻杆方向进行有效掌控，尽最大可能使角度偏差不超过2度。另外，还要将钻孔深度标记在钻杆上，以此来展开相应控制，其中钻孔深度不但要超过杆体的有效长度，还应该不超过设计孔深的200毫米。

其次，在具体钻进过程中，还要以实际地质情况为依据，适当调整泥浆性能，例如，在锚杆钻机到达粘土层时，泥浆的比重应该处在每立方米1.05×103到1.1×103千克范围内；而在处于砂层时，泥浆的比重则应该是每立方米1.2×103到1.3×103千克。

最后，通常情况下，锚杆钻进机的钻进速度是每分钟0.3到0.5米，退出速度则是每分钟0.5到0.6米。另外，在完成钻孔工作后，还要做好相应的清理工作，即通过对往复式压降泵的利用，对孔洞进行3到5五分钟的清理，彻底清除孔中存在的沉渣或者是清理干净孔壁泥皮，并保证孔底沉渣不超过300毫米。如图1所示。

图1 钻孔桩清孔

2.2.4 锚杆制作与插杆

一方面，锚杆制作。在实际制作过程中，应该将防锈油涂到锚杆的自由段中，并在其表面包上两层塑料薄膜，为有效隔离水泥净浆体和钢绞束提供有力保障。同时，在拉力作用下，充分拉伸锚杆的自由段，保证其能够向锚固段更好传递预应力。另外，在对锚杆进行制作时，还应该将定位架安装到锚固段，保证其间距是2米，并且外径要比钻孔直径小10毫米，只有这样，才能保证锚杆制作的科学性、合理性，从而在后续工作中更好发挥出其作用。

另一方面，插锚杆。在展开这一工作之前，相应工作人员必须明确每一个孔实际方向，为顺利插入杆体提供便利，并且要保证杆体插入的匀速性、缓慢性，避免因扰动杆体而导致注浆不密实或者是浆液下掉问题的出现。同时，还应该通过棉纱的利用来临时封闭孔口。另外，在对锚杆进行安插之前，要先戴好螺帽与托板，避免浆液给杆体丝口造成污染，若出现污染情况，则应该及时做好清理工作，还要防止出现因丝门破坏而无法顺利安装螺帽的问题。

2.2.5 注浆

首先，应该把注浆管和钢绞线同时埋到孔中，每隔0.5米钻出一对注浆孔，并通过胶布完成包扎工作，避免注浆管出现堵塞现象。其次，初次注浆主要涉及到两方面，即锚固段注浆与自由段注浆。前者是指沿着钻杆展开注浆活动，将水泥浆液输送到锚孔底部。其中，注浆压力会由0.5兆帕变成2兆帕，而水泥浆液则会有效包裹、填充锚固段锚杆。之后，就可以展开自由段注浆，其中压力应该在0.5兆帕左右，并且在浆液上升的同时还应该将孔内套管与一次注浆管缓慢拔出。最后，在初次注浆8到12小时之后，应该展开二次注浆，并且压力应该由2.5兆帕逐渐上升，一直到浆液无法注入为止。同时，在实际注浆过程中，还应该保持低等或者是中等的灌浆速率，缓慢提高注浆压力，从而让浆液扩散到土体中[3]。