高空高压旋喷预应力锚索施工工法

高空高压旋喷预应力锚索施工工法

1前言

随着城市开发的进程，用地越发紧张，使得人们不断的开发地下区域，深基坑项目越来越普遍，地下空间技术、岩土锚固技术、复杂土层围护技术等越来越得到广泛应用，基坑深度越来越深，基坑壁同周围既有建筑物（道路）间距也越来越小，如何在施工过程中保证基坑稳定、既有建筑物（道路）以及拟建建筑物结构和操作人员的安全，成为工程关键。

预应力锚索是用于边坡稳定的一种挡土结构。针对复杂土层、超深基坑（设计锚索高度距基坑底作业面＞5m）采用常规预应力锚索施工时难成孔、不成孔或钻进效率慢的深基坑支护项目，采用高空高压旋喷预应力锚索工艺施工，对其施工工艺进行研究，总结形成本工法。

2工法特点

2.1锚固体直径大（一般300-500mm）能有效降低锚索周围土体的应力水平，减少锚索塑性变形，再通过预张拉，能有效控制支护结构位移和内力，达到有效约束变形，减少蠕变变形的目的。

2.2锚固体直径大，锚固体端部可通过复搅、增大浆液喷射压力等措施形成“扩大头”，它既有常规断面又有扩大头，能有效克服淤泥质土侧阻力小的缺点，锚固力较常规锚索可提高3～6倍。

2.3高空高压旋喷预应力锚索施工时成孔、喷浆、搅拌和预应力筋安放等程序一次完成，较常规锚索大量缩短单体作业时间。在高度3m～10m的锚索孔位作业时，解决了人工预应力筋安放及注浆困难、耗时的问题。

2.4油电混合履带式高压旋喷钻机布置方式灵活，可适应复杂的基坑周边环境，可设置3～10m高空作业，可设置5°～30°倾斜角度，从而代替常规锚杆（索）、土钉，适用于不同的地质和场地条件。

2.5对于淤泥质土、含水量较大的地质，采用高压旋喷预应力锚索，能有效的预防成孔难、塌孔、缩颈等问题，保证水泥浆与土体的粘结强度。

2.6该体系能主动提供抗滑力，增大与土体的摩擦力，有效的控制土体的位移，从而根本上改善围护墙体的力学性能。

3适用范围

本工法适用于各种建设工程、公路工程、水利工程等相关的深基坑支护、复杂土体基坑的支护，对锚索施工高度超5m、离既有建筑物（构筑物）较近的深基坑支护工程。

4工法原理

高压旋喷预应力锚索是一种将大直径水泥土桩体与传统锚索相结合而成的新型锚索结构，它利用旋喷钻机按一定角度在土体中成孔、喷射水泥浆，充分搅拌形成桩体，同时利用钻机钻头将钢绞线带入桩体中，施加预应力后形成高压旋喷预应力锚索。

5施工要点

5.1施工流程

施工时应采用成孔、喷浆、搅拌和预应力筋安放一次性完成的施工工艺。

具体工艺流程为：

土方开挖→放线定孔位→钻机就位→校正孔位、调整角度→钻进（附锚索）→喷浆→拔

套管→安装腰梁、锚头锚具→张拉锁定

5.2施工要点

5.2.1土方开挖：锚索施工工作面整平，宽度4～6m，便于锚索钻机就位；同时沿着基坑坡脚开挖排水沟槽，避免水泥浆四处流淌带来基坑安全隐患。

5.2.2锚孔定位：在完成护坡桩桩间钢筋挂网喷浆后定位，按设计要求标高和水平间距定出孔位，用自喷漆做好标记。标记完成后，可将表面喷浆面层凿掉约150mm直径的圆孔，便于钻头定位及钻进土层，锚孔定位误差小于50mm，孔斜误差小于±3°。

5.2.3钻机就位：锚杆钻机作业平台整平，平台宽度不小于6m。钻机就位应平稳，平台土层松软时应用方木垫稳钻机以保证成孔质量。钻机安放应平正稳定，保证设备在受力之后不会出现摇晃及位置变化等现象。

图 5.2.3-1高空高压旋喷预应力锚索钻机

5.2.4锚索制作与安放

根据设计要求设置钢绞线，端头采用Φ130×10钢板锚盘，锚头用18#螺母与锚索进行焊接固定。

图 5.2.4-1锚索及托盘制作

锚固段沿杆体轴线方向每隔2m设置一个架线环。自由段采用黄油涂抹包裹。

钢绞线应放在锚体的中心上，锚头留0.7m 以便张拉，锚索下料长度=锚索锚固段+自

由段长度+工作段长度。

组装好的锚索在钻孔时随钻杆一同进入孔内。

5.2.5钻孔及注浆施工

图 5.2.5-1高空高压旋喷锚索钻孔施工

选用硬质合金高压旋转钻头(喷头)，钻头侧翼设置多个喷嘴进行高压旋转回转钻进工艺，锚杄钻孔的深度不应小于设计长度，也不宜大于设计长度500mm。

钻孔施工符合下列要求

a、钻杆钻孔时不得扰动周围地层。

b、锚索水平方向孔距误差不大于50mm，垂直方向孔距误差不大于100mm。钻孔底部的偏斜尺寸不大于锚固体直径的3%。

C、锚孔孔深不小于锚索设计长度，也不大于设计长度的1%，锚孔的孔径不小于设计的孔径。

纯水泥浆在搅拌池（桶）经过过滤后，由高压泵通过用高压导管引入空心螺旋钻管内部，从底部钻头和侧翼喷嘴向外喷射，喷射过程中同步对周侧的土体进行切割；高压旋转钻头和侧翼喷嘴在动力推动下逐渐向前推进，直至达到设计深度和直径，获得形成的锚体。

图 5.2.5-2水泥浆搅拌池

扩孔施工符合下列要求

a、扩孔的高压啧射压力应大于20Mpa可取20~40Mrpa；喷嘴移动速度10~20mm/min

b、高压喷射注浆水泥采用强度等级为PO42.5纯水泥浆，《混凝土搅拌用水》(JGJ63-89)要求，水灰比为1：1。

图 5.2.5-3高压注浆泵

c、连接高压注浆泵和钻机的输送高压喷射液体的高压管长度不宜大于50米。

d、采用水泥浆液扩孔工艺，应至少上下往返扩孔两遍。

e、高压旋转钻头(喷头)应均匀旋转，均匀提升或下沉，由上而下或由下而上进行高压喷射扩孔，喷射管分段提升或下沉的搭接长度不得小于100m。

f、在高压喷射扩孔过程中出现压力骤然上升或下降时，应查明原因并及时采取措施。

g、施工中严格按照施工参数进行施工如实做好各项记录。

5.2.6预应力锚索张拉与锁定

锚索的张拉与施加预应力(锁定)符合以下规定:

1)预应力锚索张拉前，对张拉设备进行标定。

2)预应力锚索张拉应在锚索施工龄期10天后进行，锚固段浆体强度达到设计强度等级的80%时可进行张拉，具体时间根据试验确定(不加早强剂为二次注浆完7天后。

3)锚索张拉顺序因为考虑对邻近锚杆的影响；采用隔一拉一。

4)锚索正式张拉前，取20%的设计张拉荷载，对其预张拉1~2次，使其与锚具接触紧密，钢绞线完全平直。张拉力应平缓加载，加载速率不应大于0.1N/min，张拉设备必须配套标定，每只千斤顶应配用的压力表数量不小于两块，表的精度不低于1.5级，其常用读数不宜超过表盘刻度的75%。

在桩混凝土强度及砂浆强度达75%～80%后，开始用轻型千斤顶对钢绞线逐一张拉，张拉力控制在10～20KPa，使钢绞线逐根顺直，然后进行整束整体张拉。

5)锚索分级张拉至设计施加预应力锁定值的1.1倍～1.15倍。各次最后一次张拉完成后，