扩大头锚索在砂质土中的一体式施工应用

李泸著，曾阳彬，邱炳权

（中国建筑第四工程局有限公司 广州510665）

0 引言

目前，普通预应力锚索在国内外基坑支护工程中应用较多，锚索的抗拔力是依靠锚固体与周围土体之间的摩擦力，普通锚杆由于直径小，所以单根抗拔力较小，普通锚索长度相对较长。在土层中采用锚索要满足设计的抗拔力，往往需要增加锚索长度或缩小锚索水平间距，但间距过小则会导致“群锚效应”不良影响［1］。

扩大头锚索又被称之为高压喷射扩大头锚索，是通过扩大锚固段直径，加大与土体的接触面积，形成“端承锚固”［2］，可大幅度增加抗拔力，缩短锚索长度［3］，在施工过程中采用钻孔注浆一体式钻机，锚注结合，能够较好地解决砂层塌孔、成孔难等施工难题，在砂土地质深基坑支护工程中有良好的应用前景［4］。

本文通过实际案例介绍扩大头锚索在砂质土中的施工方法，重点阐述其一体式施工应用，突出体现扩大头在解决砂层基坑支护中的巨大优势，值得进一步研究和推广。

1 案例背景

拟建项目基坑全长963 m，面积约30 000 m2，开挖深度9.25～11.30 m，地下水稳定埋深一般为0.60～2.00 m不等。基坑北侧为珠江，南侧为在建中小学项目。本基坑的主要特点有：开挖深度较深、砂质土层厚。基坑支护采用部分桩撑、部分桩锚相结合的支护形式。设计采用扩大头预应力锚索，长20～35 m，锚索打入角度35°。

2 地质情况

根据勘察结果分析，拟建场地所揭露的第四系地层主要有第四系人工填土层、冲积层及残积层；下伏基岩为第三系泥质粉砂岩。地层分布自上而下的描述如表1所示。

表1 场地内地质情况Tab.1 Geological Conditions within the Site

3 施工工艺

3.1 施工流程

扩大头预应力锚索采用锚注一体式钻机施工，除加压注浆后台，扩大头预应力锚索施工采用1 台锚注结合的钻机即可完成钻孔，下锚索，注浆全部作业。施工过程简便，效率高。具体施工流程如图1所示。

图1 扩大头锚索施工流程Fig.1 Expansion Head Anchor Cable Construction Flow Chart

3.2 一体式施工

⑴根据设计图纸进行现场标记施工部位，同步进行锚索提前加工制作，由于选择此作业工艺，锚索制作时隔离支架进行节省，如图2所示。

图2 扩大头锚索施工Fig.2 Extend Head Anchor Cable Construction

⑵钻机就位前，要求对作业平台进行平整，满足连续作业需求，就位后进行钻机调试、清水湿管试压，调整锚索施工角度。

⑶钻孔与锚索安装同步进行［5］，锚索承载体安装于钻杆钻头，边开孔边牵引锚索带入孔内，直接穿越软弱砂层，钻孔安装一步到位，钻孔直至将锚索送至指定深度。

⑷自底部抽回钻杆开始，在扩大头范围段，钻杆注浆管内高压注射气体及水，进行高压喷射，旋转切割、挤压土体，来回高压旋喷数次，形成一个不小于φ 600的圆柱状的扩大头段。

⑸自底部向外抽离钻杆，同步高压旋喷灌注水灰比为0.5的水泥浆，通过控制注浆压力，置换并挤压填充扩大头段土体空间，形成串葫芦状水泥土扩孔锚固段［6］，一次注浆到位。

⑹钻机移至下一根继续作业，单根锚索施工完成后，注浆体需满足75%的强度（约需15 d），进行张拉锁定。

4 应用效果

⑴相较于普通锚索，采用一体式施工扩大头预应力锚索从施工作业顺序可提高效率，节省隔离支架，钻孔与锚索安装同步进行，同时利用钻杆注浆管注浆，集钻孔、下锚索、注浆于一身，大大提高施工效率。

⑵砂层位置为自由段，得益于钻孔与牵引锚索同步施工工艺，不需要成孔后另外牵引锚索进入，直接穿越砂层。即使砂层不能成孔或者塌孔，也不影响锚索后续施工步骤，一体式施工扩大头预应力锚索在很大程度上解决了砂层施工锚索的难题。

⑶当锚固段注浆固结体强度达到15 MPa 或者达到设计强度的75%后，开展锚索抗拔承载力检测工作［7］。根据《建筑基坑支护技术规程：JGJ 120-2012》，锚索检测数量应不小于锚索总数的5%，且同一土层中的锚索检测数量应不少于3 根。本工程随机抽选19根锚索进行抗拔承载力检测，以110#锚索为例，最大试验加载量为728 kN，总位移量为69.44 mm。由试验结果可知，锚索质量稳定，可靠性高，如表2、图3所示。

表2 抗拔试验位移情况Tab.2 Displacement of Pullout Test

图3 Q-S曲线Fig.3 Q-S Curve

5 结语

高压喷射扩大头锚索的抗拔力一般是普通预应力锚索的3 倍以上［8］，扩大头段代替传统的锚固段，锚索长度可以大大缩短，因此对周边建筑物的影响减小，并且工程造价更低。另外，扩大头锚索单根抗拔力大，间隔相对放宽，锚索数量减少，对基坑止水帷幕的影响降低［9，10］。综上，扩大头锚索在砂层地质中有着可期的应用优势，且基坑水平位移小，安全可靠性高，经济性好等，其施工技术也日趋成熟，在桩锚形式基坑支护工程中有着良好的发展应用前景。