高压旋喷预应力锚索支护施工工法

高压旋喷预应力锚索支护施工工法1前言随着城市建筑业的发展，用地开始变得紧张，使得人们不断的开发地下区域，深基坑项目随处可见，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。预应力锚索是用于土体开挖和边坡稳定的一种挡土结构，，通过应用高压旋喷预应力锚索针对复杂土层预应力锚索施工时难成孔、不成孔或钻进效率慢的土层，对其施工工艺进行研究，总结形成本工法。2施工特点2.0.1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。2.0.2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。2.0.3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，能有效克服常规锚索在淤泥质土层施工时的坍孔、缩颈问题，保证锚索的施工质量。2.0.4布置方式灵活，可适应复杂的基坑周边环境，所需作业空间不大，可设置成任意倾斜角度，从而代替常规锚杆、土钉，适用于不同的地质和场地条件。2.0.5对于淤泥质土、含水量较大的地质，采用高压旋喷锚索，能有效的预防成孔难、塌孔等问题，保证水泥浆与土体的粘结强度。2.0.6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、复杂土基坑的支护、对离既有建筑物（构筑物）较近的深基坑支护工程。4施工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施工流程及施工要点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T放线定孔位T钻机就位T校正孔位、调整角度T钻进（附锚索）T喷浆T拔套管T安装腰梁、锚头锚具T张拉锁定施工要点土方开挖：锚索施工工作面按机械设备高度确定，一般开挖至孔位下方1〜1.3m位置，此位置便于锚索机械安放。锚孔定位：在完成灌注桩表面土层清理，桩间土修整以及表面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，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度。图5.2.2-1锚孔定位、钻孔开凿后钻机就位：将钻机对准孔位,调整好角度,采用钻机自带角度盘校核钻孔开孔角度，使开孔角度误差不超过±3度，开孔处的平面位置（水平和垂直）误差为±50mm。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5.2.3-2钻机角度盘钻孔及锚体施工：选用硬质合金高压旋转钻头，钻头侧翼设置多个喷嘴进行高压旋转回转钻进工艺，锚杆钻孔的深度不应小于设计长度，也不宜大于设计长度0.5m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；钻头在动力推动下逐渐向前推进，直至达到设计深度和直径，形成锚体。5.2.5锚索制作与安放根据设计要求设置钢绞线，端头采用①150x10钢板锚盘，锚头用18#螺母与锚索进行焊接固定。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，外锚头留0.7m以便张拉，锚索下料长度=锚索锚固段长度+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

5.2.6预应力锚索张拉与锁定5.2.6预应力锚索张拉与锁定待旋喷锚体养护10天后、浆体强度达到80%后方可进行张拉锁定。筋体与腰梁、锚具应连接牢固。锚索张拉用磁性位移器测同步测量其伸长值，锁定后应量测预应力钢绞线的滑移量。每级张拉的稳定时间必须保证，应采用以张拉力控制为主，伸长值校核的双控操作方法。张拉锁定值为设计锁定值即可。张拉采用高压油泵和穿心千斤顶。锚索张拉后应对锁定力进行监测，当预应力损失严重时必须进行二次张拉。立检测预应图2.6-1索早二1立检测预应图2.6-1索早二11'窖i&■张拉结束后，将锚板外的钢绞线处理好，不能松散。为防止外露太长影响其他作业人员工作，可利用手提砂轮机切除多余钢铰线，外留长度30cm。6、材料与设备材料表

表6.1-1材料表序号材料名称规格/型号单位数量备注1水泥PO32.5吨160T2钢绞线3®sl5.2m18253钢托盘M10*150个1204螺母M18#个2605定位支架/个9006自喷漆/瓶106.2机具设备表表6.2-1机具设备表序号设备名称设备型号单位数量备注1电焊机ZX-40012高压旋喷机履带式13锚索张拉机MS22-30014注浆泵GZB-40C型15液压千斤顶/26高压泵25LG3-10*517手提切割机-41型18电锤/把17、质量保证措施质量验收与检验标准质量验收标准7.1.2主控项目成孔深度由专人检查，不足则继续取土成孔，插入锚筋时要将注浆管端绑在距孔底50〜100mm处。制浆时严格按配比搅浆，随成孔随注浆，注浆渗漏较多时，要进行2〜3次补浆直到注满。表7.1.2-1允许偏差要求控制项目控制要求控制项目控制要求孔位偏差±5cm注浆压力0.6MPa钻孔角度偏差±3°钢绞线预留长度>0.7m锚体长度大于设计值50cm水灰比1：0.57.1.3一般项目进场钢材、钢筋、钢绞线、水泥要有检验合格证，并做复检、现场标识。成孔过程中取出的土体特征按钻进深度逐一记录，并及时与地勘报告中的土质加对比，发现有较大偏差时应及时与设计院联系。检验数量应取总数的5%，且不少于3根；7.2质量保证措施成立质量检查小组组长：林强（质量总监）组员：门凯伦、张良侠、王登质量管理程序7.2.3“三检”制严格执行“三检”制度，加强自检、互检、交接检程序，在上道工序验收合格后方可进入下道工序。7.3锚索施工重点控制措施7.3.1锚位点放线，各方向允许误差均为±5cm。按设计孔口坐标安装钻机就位，用全站仪按边坡方向放出基线及锚索方位角，调整倾角，到满足设计要求为止。将钻机定位后，再核查一遍钻机孔位座标、方位及倾角，确认无误后，开始钻进。7.3.3锚索孔径允许误差±5cm。若遇坍孔，应立即停钻，进行固壁注浆处理，注浆24小时后重新扫孔钻进。锚索的制作要确保每一根钢绞线始终均匀排列、平直、不扭不交叉，锈、油污要除净，对有机械损伤及锈坑者应剔出。7.3.6锚索的长度要根据钻孔的实际深度确定，允许误差±2cm，并对锚索按孔号相应编号。7.3.7锚固段的定位导向架，应严格按设计要求安装在锚索上，绑扎丝既要能承受一定的拉力，又要保证锚索自由拉伸。7.3.8安放锚索要保证锚索孔壁有不少于1cm的注浆厚度，锚索安放要平直，张拉段要放在锚孔中央。锚索注浆水泥应选用32.5号以上普通硅酸盐水泥，搅拌水泥砂浆应均匀，使用时不得有沉淀。钻杆在退出时应继续保持注浆过程不间断，并旋转缓慢退出，确保孔内注浆密实。严格控制加水量和水灰比。锚索的张拉要在水泥浆达到设计强度后，方可进行。张拉前张拉设备要标定，夹具连接件应符合有关规定。8安全文明施工保证措施8.0.1操作人员必须带好安全帽，钻机操作人员须佩带防护手套，防滑水鞋等劳动保护用品，泥浆拌制工人还需佩带防尘口罩。8.0.2现场施工临时用电必须按照施工方案布置完成并根据《施工现场临时用电安装技术规范》检查合格后才可以投入使用。8.0.3加强宣传教育，提高施工人员环保意识，加强环保管理力度，落实环保措施8.0.4施工现场应及时清扫、撒水，防止扬尘。8.0.5钻孔产生的泥浆应沉淀后进行统一清理；8.0.6施工垃圾应装袋统一处理，不得随意抛撒。8.0.7在操作之前必须检查操作环境是否符合安全要求，操作空间是否畅通，机具是否完好、牢固，安全设施和防护用品是否齐全，经检查符合要求后方可施工。8.0.8如遇雨天及每天下班时，要做好防雨措施，以防雨水冲淡水泥浆，致使泥浆水灰比改变。8.0.9大风、大雨等异常气候之后，检查水泥罐抗风拉绳是否完好，离开场地前清理出泥浆搅拌池内的水泥浆，以防硬化后重新清理造成时间浪费。9环保措施9.0.1进场钢绞线摆放整齐，杆体制作区域保持地面干净。9.0.2现场的水泥应进行覆盖，造成环境污染。9.0.3施工中的噪音排放，昼间V70dB,夜间<55dB。施工现场烟尘排放浓度<400mg/m3。夜间照明不影响周围社区。9.0.4施工垃圾分类处理，尽量回收利用。10、效益分析10.0.1经济效益表10.0.1-1高压旋喷锚索与普通锚索对比分析表序号对比内容施工方法普通锚索高压旋喷锚索1适用性强度较高的粘性土体淤泥土、软弱土、饱和土等含水量较高的复杂土体2抗拨力可提咼50%3施工工效可提高25%4单项材料用量水泥用量较普通锚索增大4〜5倍高压旋喷机成孔及锚索安装每日可完成20根左右，普通锚杆机每日可完成13根左右，在施工效率上提高25%，在本项目共计施工120根高压旋喷预应力锚索，工期累计提前3.5天完成；通过第三方张拉检测单位试验，旋喷锚索在受力能提方面能够提升大约50%，大大提升旋喷钢绞线的经济性能。由于本工艺成孔直径增大，成孔时用水泥浆与土体混合搅拌，直到桩体整体为水泥浆液，造成水泥用量增大，较普通锚杆机成孔比较水泥用量增大4〜5倍；10.0.2社会效益高压旋喷锚索机械在本项目的