深基坑支护工程中扩大头锚索的应用

2020-02-15窦方涛

建材与装饰 2020年1期

窦方涛

（兰州市公安局交通警察支队甘肃兰州 730030）

深基坑工程随着我国高层建筑的不断增加而不断发展，其中扩大头锚索施工工艺在工程中得到广泛应用。影响锚索锚固力因素很多，如岩土层结构、粘结材料强度、锚索类型、锚固端形式等。根据锚固端形式分为直筒型、扩孔型、压力注浆型、连续扩孔型。传统成孔方式锚固端为直筒型，近年来，由于基坑开挖深度越来越大，对单根锚索提供的锚固力要求高，另外，为防止锚索施工对相邻场地建筑基础的影响，锚索的长度有限制要求。在传统深基坑工艺中，普通锚索存在成孔难、注浆不够饱满、锚固支撑力量不足等缺陷，因此在设计普通锚索过程中，技术人员曾通过加长锚杆长度以及缩小锚杆水平间距等方式对普通锚索进行改进，但是由于一些限制，效果并不明显，因此扩孔型锚固端开始应用。

1 扩大头锚索的工作原理以及特点

1.1 扩大头锚索的工作原理

扩大锚索的工作原理是将特殊金属制作的喷嘴安置于锚索下端，通过注浆管注入高压浆液，从喷嘴向外喷发的高压浆液流可以对土体进行切割。在对土体进行切割的过程中，一些应力承受能力较弱的土体会因无法承受高压浆液而遭到破坏，形成碎裂的土块，而此时，浆液会填补破坏土体缺漏，然后与碎裂的土块结合，从而形成一种新型填充体。新型填充体在坚固程度、严密程度都远远比破坏前的原土层强，因此，通过这种方式能够加强土体的坚固程度。而喷嘴结合高压浆液在进行破坏填充的过程中，锚索与新型填充体紧密接合，从而增加了锚索的地下截面，待新型填充体凝固冷却，锚固体与土地的摩擦阻力将会得到有效提升，而且扩大头锚索的抗拔能力也得到极大幅度提升，这就是旋喷扩大头锚索的工作原理。

1.2 锚索施工工法特点

①成孔技术先进，可以在软土地层、淤泥质土层等岩土体变形较大的地质条件下，为锚索提供稳定的抗拔力。②操作相对简便、成孔质量有保证。③可减少工程量，缩短施工工期，并且可以降低工程的成本，提高深基坑工程的安全性以及可靠度。

2 扩大头锚索技术的施工方法

2.1 测放孔位

测放孔位过程中应当做好以下几项内容：①锚索的孔位需要根据已经设计的锚索的实际标高以及其表面位置的实际情况进行确定。②把钻孔排桩当做是围护结构。一般情况下，应当将锚索位置，设置在桩间，确保施工的顺利进行以及工程的质量能够达到相应的要求标准。

2.2 钻机就位

①钻机平台需要比锚索的设计标高高，一般情况下，应当高出约50.0 cm，同时，作业面场地应当保持平坦、坚实，确保施工过程中不会出现任何问题。此外，还应当设置排水沟，对排水沟进行应用，确保施工期间，水能够及时的排除施工场地之外，以免施工期间出现积水，对工程施工造成不良影响。②控制好锚杆钻机中钻杆的方向，其应当同围护结构面呈90°夹角，只有这样才能确保施工工作的顺利进行。

2.3 成孔工艺

成孔工艺主要包含三个部分：①锚杆钻机。锚杆钻机是成孔的重要器械，在准备过程中，钻机平台的标高需要超过锚索大约500mm，同时场地的坚实度需要得到保证，从而避免钻机的水平位移受到影响。需此外，钻杆方向需要与深基坑围护栏保持垂直状态；②钻孔。在钻机钻进过程中，需要保证整体的平稳，在选择钻具上，一般选择岩芯钻探系列的钻头以及管材，在面临容易坍塌的土层是，需要采用管材跟进的方式，以避免出现的坍塌现象对钻进过程造成不良影响，而且需要对整个过程操作进行严格监控，一旦出现倾斜或者坍塌现象，及时采取补救措施，来防止埋钻、停钻、卡钻等事故的发生；③扩孔。扩孔是旋喷扩大头锚索独有的工艺技术，在扩孔过程中，需要采取两次水扩孔，一次水泥浆扩孔，其中水扩的目的是将空隙表面细砂类土质冲散留下颗粒较大的砾石。

2.4 注浆

①施工期间，达到扩孔深度后，应当采用喷杆钻用喷头，玩穿相应的跨孔操作。②一般情况下，扩孔操作通过二次水扩，以及一遍水泥浆液完成最终扩孔操作。作业过程中，水扩的作用是洗掉孔内中的细颗粒，将粗颗粒留下。③做好施工的实际用浆量和扩大头容量设计比值的对比分析，同时还要注意是否出现了漏浆，或扩孔不足的现象，一旦出现，要及时采取相应的措施进行处理，以免对工程的最终质量造成不良影响。

2.5 锚索安放

①锚索需要严格按照相应的规定以及标准进行制作，并且需要将其放置到钻孔的中心位置处，同时在锚索的杆件上需要设置中架，并且要设置隔离架，每1.5m设置一个。②钢绞线要始终保持平直，并且要涂抹油漆，避免对钢绞线生锈，影响施工。③锚杆杆体安放时，要避免杆体被压弯和发生扭曲现象，注浆管需要沿着锚杆放置到钻孔的内部，杆体放入的角度需要与钻孔的倾斜度保持相同，安装完成之后，应当让杆体位于钻孔中心处。④再进行施工的过程中，如果产生了孔壁坍塌的现象，需要进行重新的透孔以及清孔操作，直到锚索顺利送进为止。以上操作完成之后，需要采用特定的浆液对锚索孔处的纯水泥浆液进行置换，直到置换注浆操作完成。

2.6 锚索张拉

①张拉前要进行试拔检验，进行该项操作时，采用的拉力应当为设计轴向拉力的110%。然后根据拉力的实际情况，逐级进行加荷，卸荷时需要按照轴向拉力的20%进行，在该过程中，操作人员的每一项操作都必需要严格的依据相应的标准进行，同时完成操作后要做好相应的校对，确保施工不存在任何问题。②张拉力大小为设计拉力的100%～120%之间时，应当持续5-10min，对变化情况进行观察，稳定后，锁定荷载。锁定之后，如果出现了明显的应力损失，则需要进行补偿张拉，确保施工的最终质量能够达到要求。

3 施工案例

某项目工程为深基坑工程，开挖深度大约15m，其中深基坑围护措施采取钻孔桩锚索形式进行，对实际土质进行勘察发现，如果使用普通锚索，需要将锚索固定于地质中的岩石层，经过计算，普通锚索长度需要39m，这不仅会影响到工期，还会为工程增加难度，因此工程采取旋喷扩大头锚索方式进行，经过计算，以其中一个界面为例，扩大头锚索长度23m，其中自由段长度为17m，锚固段长度为6m，扩大头长度为5m，预计抗拔承载能力为850kN。工程施工人员为了确保扩大头锚索的稳固性，对其中三根锚索采取抗拔能力实验，其中两根经过0.8倍的杆体强度进行抗拔试验，发现均不存在断裂情况；在对第三根锚索进行实验过程中，按照杆体的正常承受强度（1302kN）进行破坏性试验，发现当拔力达到杆体正常承受强度的时候，锚索的钢绞线才出现断裂的情况。

工程分析：①应用效果方面。工程结束一年后，通过第三方检测结构对基坑内部锚索进行检测发现深基坑内部位移非常小，最大位移只有19mm，该数据足以证明采用扩大头锚索起到的作用；②经济方面。施工人员按照以往的经验进行对比，如果该工程采用普通锚索进行，则需要1.2m间隔布置一个锚索；而扩大头锚索由于抗拔能力出众，2.4m间隔布置一个锚索便能达到建筑标准，按照锚索量来讲，采用扩大头锚索将会节约一半的锚索数量，而由于扩大头锚索运用的水泥量较多，综合来计算，成本增加并不多，但是在工程效果来说，将深基坑稳固程度提升了一个档次；③工期方面。在施工过程中，由于地质较为复杂，如果采用普通锚索，还需要将锚索打入岩层，由于岩层较为坚固而且成孔比较困难，势必会影响到工期，而且稳固效果也并不能达到建筑标准。