软土地层高压旋喷扩大头锚索施工技术

潘玺帆

中煤江南建设发展集团有限公司 广东广州 510800

1 工程概况

汕头市潮南区人民医院异地新建项目基坑支护工程位于汕头市潮南区家美村陈沙大道以南，基坑周边长度约720米，基坑占地面积约36500平方米，基坑开挖深度8.3m，局部9.1米，基坑支护安全等级为二级，侧壁重要性系数取1.0。基坑支护方案采用“放坡+SMW工法桩+一道钢筋砼内支撑（A、C、E、G区）”、“放坡+SMW工法桩+旋喷锚索（F、H区）”、“放坡+双排SMW工法桩（D区）”以及北侧“双排灌注桩+三轴搅拌桩止水帷幕+放坡（B区）”的支护型式。

2 软土地层高压旋喷扩大头锚索施工

2.1 施工问题及原因

从以往泥泞软土层高压旋喷扩头锚索施工方法及实施效果来看，存在易塌孔、缩颈、扩头锚段质量难以保证、套管拔出困难等问题，粘扣、锚固困难、旋喷效果差、淤泥凝结、锚索锚固力不足，套管脱落风险大。

通过分析得出以下原因：一是相应区域淤泥层过厚，锚固力只能通过延长和扩大锚固力段达到设计值，导致导孔长度过长；淤泥质软土层中有粘土、砂土等夹层，拔出困难套管损坏，套管脱落风险大[1]。如果套管仅用于非膨胀段，即常规Φ150段，则在膨胀段，即Φ500段，很难拉下锚。高压注浆压力的选择和钻机转数的多少，直接影响锚固段注浆体的质量。二是淤泥层旋喷注浆施工过程中，淤泥含水率高，流动蠕变大，塌孔；水泥浆比不准确导致旋喷体与膨胀头锚固段淤泥凝结效果差；水灰比过高导致旋喷压力不足，膨胀锚直径减小，而过小的水灰比会导致锚固段浆液凝结性差、强度低，不能满足锚固力的设计要求。

2.2 施工技术

套管拔出困难，卡钻易造成套管脱落，砂层锚固困难，缩口扩头锚固段质量不易保证。为此，采用89mm钻杆和2.8mm喷嘴钻头进行高压灌浆。高压灌浆泵的泵压控制在10-12MPa。根据现场土壤条件确定混凝土，泵送纯水泥浆。钻进过程中，根据底层情况，钻机转速控制在6-40R/min，高压灌浆时，泵压控制在20-23MPa，钻机转速控制在12R/min，取材速度由定时控制[2]。出扩压头段前，缓慢降低灌浆压力至10MPa左右。

对粉砂层旋喷注浆施工过程中出现的塌孔、水泥浆配合比等问题，在施工前进行了现场试验，确定了土体的相关参数。钻井时在水泥浆中加入适量膨润土，水灰比为0.8-1.0，水泥浆比重控制在1.5左右，灌浆过程中水泥用量不低于250kg/m。

2.3 施工工艺

（1）施工准备：基坑开挖至锚索施工高程。由于土质较差，沿锚索施工路线铺设6m宽的工作面，并铺设钢板。场地平整后，将6×45m2工作面底部换填石渣，顶部换填石粉。

（2）定位：将专用锚杆钻机对准井位，调整角度，经质检员验收合格后方可钻进。

导向孔：钻机就位后，通过调整钻机四条腿的伸出长度来调整钻机的垂直度。同时，通过调整液压杆，缓慢调整钻杆和斜角[3]。高压灌浆采用89mm钻杆和2.8mm钻头。高压灌浆泵的泵压控制在10-12MPa。混凝土根据现场土质情况确定，泵送清水泥浆。钻进过程中，根据底层情况，将钻机转速控制在6-40R/min，待导孔各段结束后，先拔出钻杆，再更换旋喷咀，为后续锚固扩孔灌浆做准备。

3 技术应用

3.1 研究内容

对软土地层高压旋喷扩头锚索施工中的问题，将水泥土强制搅拌，形成完整、稳定、抗水、强度高的细长旋喷桩。该施工技术的应用研究主要包括以下内容：

配制不同浓度的水泥浆。根据收集的资料总结，粉土层中旋喷桩和旋喷锚的水灰比在0.5-1.3之间，因此本次试验选取了3种水灰比。

测试锚索施工。根据三种不同的水灰比，现场试验施工了三根锚索，共施工了九根锚索。在锚索施工过程中，主要记录了以下两个问题：①相同注浆压力、不同水灰比条件下的水泥浆喷射半径；②施工过程中是否有堵管现象。

选择了最佳水灰比作为锚索张拉参数。施工结束后20天，对9根锚索进行破坏性张拉，记录每根锚索的最大张拉值。结合试验锚索施工过程中存在的问题，综合选择了最佳水灰比。

3.2 应用效果

不同浓度的水泥浆，水泥浆比浆液浓度厚，在相同的注浆压力下，喷射注浆半径小，易造成堵管。高水泥浓度形成的水泥土强度虽然高，但与旋喷半径相比，存在剩余。基坑边坡的最大沉降、累积沉降和最大沉降速度满足工程应用要求，沉降量不超过预警值。高压旋喷膨胀锚索施工技术在淤泥质软土层中的应用效果包括以下几个方面：

在淤泥质软土层中采用高压喷射注浆膨胀锚索施工技术，锚索施工全过程不出现卡套脱落现象，锚固顺畅，注浆顺畅，大大节省了工期，提前完成了工程。

采用淤泥质软土层高压旋喷扩眼锚索水泥浆配置技术，根据现场试验确定的水泥浆配合比、注浆压力、钻孔膨胀土掺量等参数，该工程较好地避免了淤泥层注浆阶段的塌孔现象，控制了铰孔锚固体的质量。

4 结语

在淤泥质软土层中应用高压旋喷加锚索施工技术，可有效缩短锚固段长度，锚索施工对周围建筑物影响较小。一些地方原来无条件施工的锚索已经变得可行。高压喷射注浆膨胀锚索能有效克服普通锚索的缺点，具有单次拔出力大、位移小、可靠性高、经济性好等优点。它是锚固技术发展的方向，在深基坑支护工程中具有良好的应用前景。