淤泥质土层基坑支护的高压旋喷预应力锚索技术

淤泥质土层基坑支护的

高压旋喷预应力锚索技术目录1普通锚索的应用局限2高压旋喷预应力锚索的特点3高压旋喷预应力锚索的设计4高压旋喷预应力锚索施工5应用实例6主要结论1普通锚索的应用局限淤泥质软土一般呈流塑～软塑状，天然含水量高，具有压缩性高、强度低、渗透性差以及灵敏性高等特点。如果淤泥质软土中基坑支护设计和施工不当，不仅会容易引起基坑坍塌、场地周边管线和道路损坏等不良影响，还会造成基坑内桩基倾斜、折断等严重质量事故的发生。淤泥质土中的基坑支护结构形式常用的有：重力式水泥土挡墙（H≤7m）；微型桩垂直复合土钉墙、水泥土桩垂直复合土钉墙（H≤6m）；支挡式结构等。桩锚式支护结构在基坑支护工程的应用十分广泛，但在淤泥质土中锚索的应用较少，《建筑基坑支护技术规范》JGJ120-2012中也明确规定：锚杆不宜在软土中应用。究其原因，主要有：（1）锚杆（索）在软土中会因土的流变和锚固体与周围土的接触面的流变而产生锚固力损失和变形逐渐增大的现象；（2）淤泥质土的侧阻力小，锚索得不到足够的锚固力；（3）软土蠕变使对锚索施加的的预应力损失较大,支护体系的变形大。（4）锚索施工时易坍孔、缩颈，施工质量不易得到保证。近年来，高压旋喷预应力锚索在淤泥质土地区得到了较多的应用。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加筋体（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。2高压旋喷预应力锚索的特点旋喷锚索与常规锚索相比，主要特点如下：1）锚固体直径大（一般300-1000mm）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）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。3）高压旋喷预应力锚索施工时成孔、喷浆、搅拌和加筋等程序一次完成，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。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。5）改善围护墙体的受力条件。多排锚索对围护结构形成多点约束，降低了作用于围护结构上的弯矩，改善了围护结构的受力条件。6）与内支撑方式相比，具有空间开阔、土方开挖与地下结构的施工更为方便等优点，可缩短施工工期20%～50%。利用旋喷锚索与排桩形成桩锚支护体系，与普通桩锚体系相比，锚索的水平间距和竖向排距可显著增大，经济性大大提高。3高压旋喷预应力锚索的设计（1）组合形式高压旋喷预应力桩锚支护体系的排桩可选用加筋水泥土桩、钢板桩、钻孔灌注桩等。高压旋喷锚索可根据需要设置扩大头或变截面体。斜向高压旋喷锚体的直径可采用0.3-1.0m，锚头应与腰梁连结，并施加预应力。高压旋喷预应力锚索的设计可按中国工程建设标准化标准《加筋水泥土桩锚支护技术规程》CECS147:2004的有关规定进行，这里简单介绍。（2）抗拔承载力计算抗拔承载力设计值应由锚体自重与土体侧摩阻力确定:4高压旋喷预应力锚索施工（1）主要施工设备旋喷钻机：履带式钻机自动化程度高、移动方便、施工效率高，成锚角度控制好。而简易底盘式钻机要靠人工移动，效率较低。注浆泵（GZB-40C型高压注浆泵）输出流量：96、99、110L/min额定压力：42、40、35Mpa(配90kw电机）35、30、28Mpa(配75kw电机）锚盘：采用10mm厚钢板制作，直径150mm。钢绞线用冷挤压法与锚盘进行固定（2）工艺流程施工时应采用成孔、喷浆、搅拌和加筋一次性完成的施工工艺。工艺流程如下：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→安装锚头锚具→张拉锁定（3）施工要点①锚孔定位：坑壁修整后定位，按设计要求的标高和水平间距定出孔位，做好标记。锚孔定位误差小于50mm，孔斜误差小于±1度。②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±1°，开孔处的平面位置（水平和垂直）误差为±50mm。③钻孔：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，锚杆钻孔的深度不应小于设计长度，也不宜大于设计长度500㎜。锚索角度控制④锚体施工高压水泥浆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，形成锚索。锚体施工符合下列要求：a、锚体施工时提速不超过30cm/min，转速不低于20转/min，浆液流量不小于50L/minb、锚体旋喷搅拌的压力应为20-25MPa，锚体底部扩大端的注浆压力应增大至25-35MPa，扩大端应采用二进二出四次喷射的工艺，以保证锚体直径。c、水泥浆采用42.5级普硅水泥拌制，锚体水泥掺入量25%，水灰比0.7，水泥浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌合的水泥浆应在初凝前用完。d、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。e、高压旋喷钻头应均匀提升或下沉，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100㎜。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。水泥浆比重控制拌制水泥浆⑤锚索制作与安放根据设计要求设置钢绞线，钢绞线插入定位误差不超过30mm，底部标高误差不大于20cm。钢绞线端头采用Φ150×10钢板锚盘，锚头用冷挤压法与锚盘进行固定。锚固段沿杆体轴线方向每隔1.5m设置一个架线环。自由段用塑料管包裹，与锚固段相交处的塑料管管口用防水胶布封住。筋体应放在桩体的中心上，桩外留0.7m以便张拉。组装好的锚索在钻孔时随钻杆一同进入孔内。⑥预应力锚索张拉与锁定待旋喷锚桩养护10天后、冠梁强度达到80%后方可进行张拉锁定。筋体与冠梁、锚具应连接牢固。张拉采用高压油泵和穿心千斤顶。正式张拉前先用20%锁定荷载预张拉二次，再以50%、100%的锁定荷载分级张拉，然后超张拉至110%设计荷载，在超张拉荷载下保持5分钟，观测锚头无位移现象后再按锁定荷载锁定。锚索张拉5工程实例1芜湖中电环保发电项目垃圾库为长方形，基础平面尺寸约41.8×116m，基坑面积约3838.4㎡，周长约321.3m。基坑东、西、北三侧开挖深度为8.0m，南侧开挖深度9.32m，沥液池开挖深度为11.0m。垃圾库四周密布PHC管桩，北侧为锅炉房，桩顶标高-3.4m，东西两侧建筑桩顶标高-3.4m，南侧为卸料平台，桩顶标高-2.4m。PHC管桩距围护桩外侧距离一般为200-2000mm，最小仅为50mm。场地地雷下水类胖型主要村为孔隙腾水。勘单测期间阴地下水占稳定水孟位埋深咬一般为0.拘45～1.越90皱m。3层砂中脱的地下善水具有赢微承压叠性质。地层名称直接剪切快剪粘聚力c(kPa)快剪内摩擦角()①粉质黏土12.66.6②淤泥质粉质黏土9.76.5②1粉砂5.428.2③粉砂5.333.4土的物古理力学因性质指形标由于上葛部15m的地层恩全部为榜淤泥质饼地层，饲四周密约布已施寇工完成昌的PHC管桩。忽为保证启支护结企构的变龙形满足杂规范要曲求，采缎用桩锚粒式支护蜓结构。锚索采跃用一次趋成型的之高压旋谦喷锚索受。基坑北舒侧剖面基坑南盲侧剖面基坑监蛋测结果施工总时进叮行了沉锚索伙轴力抖、围由护结裂构顶城部位洗移、宰周边朽管桩男位移池等监屠测，坑监测涌结果裂表明却：1采用卵两道帜锚索航的基搅坑南臂侧的却最大麻位移术量仅4.稍12哄mm，而采旧用一道瓶锚索的库基坑北考侧的最昂大位移只量为8.冶45顿mm。2采用一忠道锚索灭的南侧爬，锚索螺的最大恭拉力与冠设计值剖基本相得当；采筛用两道决锚索的眠北侧，滋锚索拉漆力最大肢值仅为豆设计值偏的55卫%左右，野说明锚邻索还有佣很大的外潜力没兆有发挥红。开挖至胸设计深闪度后，虹锚索拉穿力在初死期3-警5天内叹有一亲个缓联慢增再长，雪之后梅基本矿稳定颜定。3基坑周亩边设置21个管百桩位谜移监名测点学，管者桩的材位移坛量很股小，匪最大自位移塘量仅3.然93硬mm。2张家舌港市护金茂乒创业丸大厦佣项目基坑开挣挖面积畏约为1.3万ｍ2，开站挖深租度为8.终98ｍ。对本工剧程基坑垒有影响轮的地下脉水主要油为潜水匆。潜水勿赋存于老③2层粉轻土夹怨粉质搅粘土依及其见以上问土层就中，币富水重性一黑般，稻水位缝标高2.篇9ｍ。地转层和土塞的物理索力学指泛标如下坡：采用SM遵W工法愉桩＋2道或3道高压罩旋喷锚忽索的支羡护形式背。本工程休采用Φ650＠900三轴水惭泥土搅绿拌桩，概搅拌优桩内插H50坏0×2骂00×絮10×掉16型钢翠的形矿式，怎桩长14ｍ，肺型钢伸采用买插一犹隔一巨的方断式。历采用牌直径500炉mm高压哪旋喷弄锚索委，满水平佣间距180刘0mm，倾调角25°。基坑监猫测结果（1）围护接墙深层更水平位蜓移最大水境平位移觉为34差.8输mm，测嚼试结反果的朽最大戏变形央发生隐在围链护的潮顶部概，场呈悬灰臂式俘特征刚。（2）围护岭墙顶水侦平位移随着伴开挖幻玉深度宏加深至，各光点水野平位基移逐蛛渐加静大，巴开挖星到坑睁底后渐，明变形乐趋于花稳定伶，最将大水活平位丸移累办计值捡为32察mm。6主要结奔论1）淤泥求质地层狗中采用局预应力骑旋喷锚辩索桩锚悔支护结浑构能够绍有效限公制支护药结构的档变形，厉大直径捡旋喷锚跌索能够级有效降俯低锚固别体与土框体之间晒的应力首水平，现显著降勒低锚索拖的蠕变因量，能素够更好田地控制号基坑位互移。2）旋喷牵锚索能让够适应蒸复杂的摘基坑周雁边环境赌，布置纽奉灵活，絮可采用躲较大的将锚索间垃距，能望够有效傲降低工滔程造价刺。3）当哲上部