海陆交互相沉积软土高压旋喷...索一次成型施工技术应用研究_卢焱保.pdf

年第 期总第 期福 建 建 筑 海陆交互相沉积软土高压旋喷扩孔锚索一次成型施工技术应用研究卢焱保，（福建省岩土与环境企业工程技术研究中心 福建龙岩；福建永强岩土股份有限公司 福建龙岩）摘 要：锚索施工在海陆交互相沉积软土中施工，常出现塌孔、洗孔涌砂、在淤泥中缩径等成孔问题。同时，砂层中锚索注浆也存在浆液流失、锚固段浆液不饱满等质量问题。为此，结合工程案例，通过采用高压旋喷扩孔锚索一次成型技术，研制改进锚索机钻具、控制施工工艺（成孔钻进、喷浆压力、喷气压力、水泥浆液配置等），解决锚索施工在海陆交互相沉积软土中遇到的施工问题，提高锚索施工质量。关键词：海陆交互相；沉积软土；高压旋喷；扩孔锚索；桩锚支护中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（.，；.，）：，.，.，（，.），.：；作者简介：卢焱保（），男，工程师。：收稿日期：引言随着城市建设的发展，地下空间一次施工的面积越来越广，桩锚支护结构在大型基坑工程中的应用也日趋成熟。在基坑内部施工时，开挖土方与桩锚支护体系互不干扰，能有效地缩短工期，尤其适用于复杂施工场地及对工期要求严格的基坑工程。海陆交互相沉积软土广泛分布在我国沿海地区，与其他海相沉积（特别是浅海相沉积）软土相比，海陆交互相沉积软土具有一般软土的共性，如含水率高、孔隙比大、压缩性大、抗剪强度低、灵敏度高等。此外，该地层具有含砂量大、砂层与黏性土及淤泥质土交互叠加的特点。因海陆交互相沉积土的软土特性及其特点，导致锚索结构施工过程中，也会遇到各种问题，如锚索在成孔中因砂层常出现塌孔、洗孔涌砂，淤泥质土层中缩颈等。高压旋喷锚索一次成型施工技术可被应用于软土地区的基坑支护，其具有施工效率高、施工质量可靠，锚索抗拔力大，节省工期和材料等优势，具有良好的工程应用前景。本文结合工程案例，阐述在海陆交互相沉积软土基坑支护工程中高压旋喷锚索一次成型施工技术的应用，为类似工程提供参考。工程概况.工程简况项目场地位于珠海高新区科技创新海岸北围片区金 业 南 路 北 侧、新 湾 六 路 西 侧，用 地 面 积 约.（其中 区用地面积 .，福 建 建 筑 年 区用地面积 .）。拟建建（构）筑物主要包括多栋高层住宅、商业楼、购物中心及社区用房、配电房等附属建（构）筑物，设一层地下室，基坑开挖深度.。设计基坑支护方式采用桩锚支护结构，支护桩直径为 ，桩长.桩间距.，锚索长 间距.，典型基坑支护设计剖面图如图 所示。图 典型基坑支护剖面设计图.地质概况根据地质勘察报告，本工程主要地质特点为海陆交互沉积层，典型地质柱状图如图 所示，地层情况如下：（）人工填土层（）素填土，主要由花岗岩风化土堆填而成，尚未完成自重固结，结构较松散，湿，欠压实；层厚.，平均厚度.。（）海陆交互相沉积层（）淤泥，局部为淤泥质土，饱和，流塑；分布连续，层厚.，平均厚度.。细砂，岩性主要为细砂，局部为粉砂，含约 粘粒，分选性好，颗粒多呈次棱角状，饱和，松散 稍密，层厚.，平均厚度.。粉质粘土，岩芯呈土柱状，含约 石英砾石，韧性及干强度中等，很湿，可塑，层厚.，平均厚度.。粗砂，岩性主要为粗砂，局部为中砂、砾砂，含约 粘粒，分选性差，颗粒呈次棱角状，饱和，稍密 中密，层厚.，平均厚度.。（）残积层（）砾质粘性，主要由粘性土及 石英砾石组成，很湿，硬塑，层厚.，平均厚度.。图 典型地质柱状图 工程难点（）难点一：北侧基坑邻近售楼部，锚索施工受售楼部桩基影响。由于基坑北侧已建有售楼部，售楼部桩基础为预制管桩，局部锚索孔位与管桩位置冲突，阻碍了锚索施工。（）难点二：地表浅层覆盖松散填土锚索施工。项目场地地表浅层覆盖松散填土，在锚索初始成孔期间，周边市政道路路面出现大量冒浆影如图 所示，同时冒浆携带大量填土颗粒导致部分地面下沉，影响过往行人行车安全及市容市貌。（）难点三：海陆交互沉积软土深孔锚索施工。本项目锚索设计成孔深度 ，海陆交互沉积土层厚约 。由于海陆交互沉积软土层中含砂量大、砂层与黏性土及淤泥质土交互叠加，锚索成孔施工间断性遇到砂层同时出现塌孔、洗孔涌砂，成孔困难效率低，在淤泥和黏土层出现缩径现象，严重影响锚索施工质量。年 期 总第 期卢焱保海陆交互相沉积软土高压旋喷扩孔锚索一次成型施工技术应用研究 图 周边市政道路冒浆 解决措施针对本项目施工难点，逐一采取相应措施解决。难点一，通过核对已施工售楼部桩位，调整局部锚索位置避开桩基础位置，同时，施工过程中，密切关注是否遇到障碍物。难点二，针对锚索初期成孔施工地表冒浆问题，因填土层结构松散，成孔过程中气压及浆液压力过大，浆液沿填土空隙并携带土体颗粒涌出地面，导致局部地面下沉。据此，在锚索初期成孔采用低压钻进成孔方式，穿透回填土层后，再恢复正常气压钻进施工。难点三，根据海陆交互相沉积软土地质特点及锚索设计情况，分析可知锚索成孔困难原因：海陆交互相沉积软土中的砂层部分塌孔涌砂、淤泥质土缩径；锚索成孔深度 ，成孔深度大，增大了在不良质土层中钻进成孔难度。解决措施：采用高压旋喷扩孔锚索一次成型施工技术，可解决问题。扩孔锚索通过增大锚固段直径减少锚固段长度、减少成孔深度，进而解决成孔塌孔、涌砂、缩径问题。原锚索钻机钻具仅有喷浆管，通过压力旋喷浆液无法达到扩孔效果，故增加喷气管及喷气孔，通过旋喷气压及浆压以达到扩孔效果；同时在钻头与钻杆连接处增加双滚珠环及承压环，减少钻具在旋转钻进过程中与锚索承压盘的摩阻力，提升钻进效率，减少钻具磨损及锚头结构破坏。钻具改进前后结构图及实物图，如图 图 所示。通过采用改进后的锚索钻机钻具，更好地实施高压旋喷扩孔锚索一次成型施工技术，为旋喷扩孔锚索的施工效率及质量提供增益效果。图 改进前钻具结构图图 改进后钻具结构图图 改进后旋喷锚索钻机钻具 关键技术.工艺流程基坑支护先施工锚索后施工冠梁，施工工艺流程图如图 所示。福 建 建 筑 年图 高压旋喷扩孔锚索一次成型施工技术工艺流程图.工艺参数高压旋喷扩孔锚索锚固段直径 ，成孔深度 （其中自由段长度 ，锚固段长度 ）；水泥采用.水泥，水灰比.，每米水泥浆掺量不少于 ，早强剂三乙醇胺掺量为.，采取一次钻进二次喷浆方式施工方法。通过试验锚索确定钻进速度、喷浆压力、钻具旋转速度、喷气气压等工艺参数，具体参数如表 所示。表 高压旋喷扩孔锚索一次成型施工工艺参数施工段工艺参数进钻（退钻）速度 转速 喷气压力喷浆压力自由段（进钻）.锚固段（进钻）.锚固段（退钻）.自由段（退钻）.质量控制要点（）定位放线表层土开挖完成后，进行测量定位放线。土方挖至支护桩桩顶标高后，由于冠梁尚未施工，锚索钻孔点位在水平地面上如图 所示，需根据锚索倾角投影到在平面图纸上进行标点定位后，再进行测量放样，方能准确地确定锚索钻点。图 锚索钻点位置剖面图（）浆液配置浆液配置采用高速拌浆机进行拌浆，拌浆时间不少于（拌浆时间以投料完成开始起算）。拌浆完成后，转至储浆桶，储桨体水泥浆液存放时间不得超过 。严禁边搅拌边注浆，边搅拌边注浆致使浆液搅拌不均匀，将导致锚固段桨体质量参差不齐。（）锚索一次成型施工高压旋喷扩孔锚索一次成型施工如图 所示。锚索施工顺序采用“跳钻”方式施工，避免相邻锚索施工相互影响。开始钻进时，应将制作好的锚头承压板与钻头准确连接，锚索顺直放置在钻机旁。钻进后，注意观察锚索是否与钻杆同时钻进，防止出现锚索脱杆情况。钻杆接长后，应在钻杆接长处喷浆 ，方可继续钻进。钻进至设计孔深后，为确保锚索长度，再钻进.。退钻过程中，注意观察钻杆是否牵扯拔出钢绞线，若出现锚索随钻杆退出现象，应立即停止退钻，反向转动钻杆并钻进观察钢绞线是否跟着钻进，若未跟钻则可继续退钻。钻进、退钻过程中，严格按照试验锚索确定的施工参数，控制钻进速度、转速、喷气喷浆压力。图 高压旋喷扩孔锚索一次成型施工 年 期 总第 期卢焱保海陆交互相沉积软土高压旋喷扩孔锚索一次成型施工技术应用研究 （）冠梁施工冠梁钢筋绑扎过程中，根据锚索倾角预埋穿钢绞线套管，并固定牢靠，防止在混凝土浇筑过程中移位、防止水泥进入套管，确保钢绞线顺直，减少后期锚索张拉在自由段的预应力损失。（）锚索张拉和锁定在留置的锚索水泥浆试块及冠梁混凝土同条件试块达到设计强度后，方可进行锚索张拉锁定施工。锚索锁定前，按检测值进行预张拉，持荷 后卸荷至，再张拉至锁定预应力。锁定锚索时，拉力值取.倍锁定值，锚索张拉荷载分级及观测时间应按规范进行。质量检测锚索质量检测采用随机抽样的方法，选取锚索总数的 进行检测。本项目为一级基坑，根据规范检测值取轴向拉力标准值的.倍。检测锚索在最大试验荷载作用下 曲线平缓（典型 曲线图，如图 所示），锚头位移相对稳定，符合验收标准要求，部分锚索检测情况如表 所示。图 曲线图表 部分锚索检测情况检测锚索号（）锚索轴向拉力标准值（）要求的最大试验荷载（）终止试验的最大试验荷载（）初始荷载至最大荷载下位移量（）弹性位移量（）杆体的自由段长度理论伸长值的（）锚头位移情况.相对稳定.相对稳定.相对稳定 结语珠海项目基坑支护工程，通过研制改进锚索机钻具，在钻杆钻具内增加喷气管及喷气孔，控制旋喷气流压力及浆液压力，以达到扩孔填充效果。同时，在钻具与钻杆连接处增加双滚珠环及承压环，减少钻具在旋转钻进过程中与锚索承压盘的摩阻力，提升钻进效率，减少钻具磨损及锚头结构破坏；结合改进后的锚索钻机，采用高压旋喷扩孔锚索一次成型施工技术，控制锚索施工的成孔钻进、喷浆压力、喷气压力、水泥浆液配置等工艺参数，解决了锚索施工在海陆交互相沉积软土地质中出现的塌孔、洗孔涌砂、在淤泥中缩径等问题，提高了锚索施工效率及质量，为类似工程提供有益参考。参 考 文 献 徐勇，杨挺，王心联 桩锚支护体系在大型深基坑工程中的应用 地下空间与工程学报，（）：，陈晓平，黄国怡，梁志松 珠江三角洲软土特性研究岩石力学与工程学报，（）：任志勇 软土地区高压旋喷预应力锚索一次成型施工技术 山西建筑，（）：岩土锚杆（索）技术规程 建筑基坑支护技术规程