擴(kuò)大頭錨桿的施工方法

1、 端頭擴(kuò)大型土層錨桿在砂質(zhì)風(fēng)化巖中的施工技術(shù)【摘要】抗浮錨桿的錨固強(qiáng)度作為建筑工程結(jié)構(gòu)安全的重要指標(biāo), 而選用端頭擴(kuò)大型土層錨桿技術(shù)（以下稱擴(kuò)頭錨桿）,有利于解決普通錨桿在深巖區(qū)域嵌巖困難、同長(zhǎng)度錨桿在砂土層錨固力不能滿足設(shè)計(jì)要求的疑難問題。本文主要介紹擴(kuò)頭錨桿在市蘿崗區(qū)某項(xiàng)目的應(yīng)用情況，以及施工過程中遇到技術(shù)難題的解決措施。1. 工程概況1.1 現(xiàn)場(chǎng)概況某工程南區(qū)占地約12萬平方米，開挖面積約8.6萬平方米，深度9.9米，基坑邊長(zhǎng)約1600m。根據(jù)勘察報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)開挖的情況看，局部位置開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，仍有淤泥、淤泥質(zhì)土、松散砂或松散粉質(zhì)粘土等軟弱地基，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的地基承載力，已采取碎石換

2、填的方法進(jìn)行處理。1.2 地層巖性地下部巖土大體可分11層，依次為人工填土層，粉質(zhì)粘土，粘土層，細(xì)砂，淤泥質(zhì)土，粗砂，砂質(zhì)粘性土，全風(fēng)化花崗巖，強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，中等風(fēng)化花崗巖及微風(fēng)化花崗巖，場(chǎng)地孤石發(fā)育，孤石一般分布于殘積土、全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層中，孤石線高度為0.23.9m不等。巖土體工程地質(zhì)分層表時(shí)代成因定名狀態(tài)分布特點(diǎn)第四系Q人工素填土松散除北區(qū)北側(cè)丘坡和東側(cè)地段外絕段有分布填石松散主要分布在北區(qū)東側(cè)地段雜填土松散分布在南側(cè)西北角地段沖洪積粉質(zhì)粘土可塑主要分布在北區(qū)西側(cè)及南區(qū)東北、西北側(cè)地段粘土可塑南區(qū)的東北側(cè)和西北側(cè)地勢(shì)低緩地段細(xì)砂稍密僅鉆孔SS12揭露淤積淤泥質(zhì)土流塑分布于南區(qū)東側(cè)和西北

3、側(cè)等地形低緩地段沖淤積含淤泥粗砂松散零星在南區(qū)東側(cè)域地形低緩地段分布沖洪積細(xì)砂中密分布在北區(qū)西側(cè)和南區(qū)地形低緩地段粗砂中密分布在北區(qū)西側(cè)和南區(qū)地形低緩地段粉質(zhì)粘土可塑分布在北區(qū)西側(cè)和南區(qū)地形低緩地段粉質(zhì)粘土軟塑僅鉆孔SS41揭露坡積粉質(zhì)粘土硬塑場(chǎng)地除北區(qū)東側(cè)外大部分地段有分布粉質(zhì)粘土可塑場(chǎng)地部分地勢(shì)低緩地段有分布?xì)埛e砂質(zhì)粘性土硬塑場(chǎng)地除北區(qū)東側(cè)外絕大部分地段有分布砂質(zhì)粘性土可塑場(chǎng)地地勢(shì)低緩地段局部分布燕山二期巖漿巖花崗巖全風(fēng)化場(chǎng)地除北區(qū)東側(cè)外絕大部分地段有分布強(qiáng)風(fēng)化場(chǎng)地除北區(qū)東側(cè)外絕大部分地段有分布中等風(fēng)化場(chǎng)地局部地段有分布微風(fēng)化場(chǎng)地均有分布1.3 設(shè)計(jì)方案根據(jù)本工程巖土勘察報(bào)告，錨桿分為兩類

4、型，一類錨桿為普通錨桿即非擴(kuò)大頭巖石錨桿，另一類是為了提高錨桿抗拔力，減少錨桿錨固段長(zhǎng)度，降低成本而在土層圍設(shè)計(jì)成高壓旋噴擴(kuò)大頭土層錨桿。圖1 擴(kuò)頭錨桿技術(shù)參數(shù)圖2. 施工難點(diǎn)與技術(shù)重點(diǎn)1） 碎石換填層極易出現(xiàn)塌孔，堵塞已鉆孔完畢錨桿孔，造成下錨困難；2） 高壓旋旋噴擴(kuò)大頭土層錨桿的擴(kuò)大頭直徑難以保證，主要原因是殘積砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化花崗巖等土層在遇水容易崩解或軟化。3） 場(chǎng)地孤石發(fā)育，分布于殘積土強(qiáng)風(fēng)化層中，孤石直徑大小不等，在鉆孔時(shí)，如遇孤石，高壓旋噴鉆機(jī)不能繼續(xù)鉆孔，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的擴(kuò)大頭尺寸。針對(duì)以上施工難點(diǎn)，本工程的技術(shù)重點(diǎn)偏向于克服成孔下錨困難及保證入巖深度或擴(kuò)頭質(zhì)量。3. 擴(kuò)大頭

5、錨桿的直徑試驗(yàn)及拉拔試驗(yàn)1） 直徑試驗(yàn)為實(shí)現(xiàn)高壓旋噴鉆頭土層按設(shè)計(jì)要求擴(kuò)孔，我監(jiān)理部提出：擴(kuò)孔壓力在30MPa條件下，進(jìn)行了擴(kuò)孔注漿試驗(yàn)。試驗(yàn)條件：試驗(yàn)土層為粉質(zhì)粘土、擴(kuò)孔深度2.5米、清水?dāng)U孔、擴(kuò)孔壓力30MPa、擴(kuò)孔完畢注入水泥漿（水灰比為0.45）；圖2 試驗(yàn)擴(kuò)孔壓力和擴(kuò)大頭直徑圖試驗(yàn)結(jié)果：在深度為2.5米的粘土環(huán)境中，擴(kuò)孔壓力達(dá)到30Mpa的擴(kuò)大頭部分超過設(shè)計(jì)文件要求的500mm直徑。2） 拉拔試驗(yàn)根據(jù)地質(zhì)資料，設(shè)計(jì)單位現(xiàn)場(chǎng)擬定四個(gè)代表點(diǎn)，并提供了相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，施工單位根據(jù)設(shè)計(jì)要求在代表點(diǎn)進(jìn)行錨桿施工，作為擴(kuò)頭試驗(yàn)錨桿；試驗(yàn)錨施工過程順利，桿體達(dá)到齡期后對(duì)試驗(yàn)錨進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，結(jié)果抗拔

6、力滿足要求；4、大面積施工遇到的困難及解決辦法擴(kuò)大頭段直徑試驗(yàn)和承載力試驗(yàn)都滿足設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)場(chǎng)決定大面積施工。隨之而來的是意料之外的問題，并非如試驗(yàn)錨施工時(shí)順利，實(shí)際地下土質(zhì)情況比想象中復(fù)雜，可溶性砂質(zhì)土分布不均勻、孤石密度較大、換填層未碎石層，成孔、下錨、注漿都存在一定困難、高壓旋旋噴擴(kuò)大頭土層錨桿的擴(kuò)大頭直徑難以保證。在鉆孔時(shí)，如遇孤石，高壓旋噴鉆機(jī)不能繼續(xù)鉆孔。a) 塌孔解決辦法地基處理時(shí)，設(shè)計(jì)單位確定為滿足地基承載力要求，本工程部分采用級(jí)配碎石換填墊層法對(duì)軟弱土和中軟土進(jìn)行加固處理。圖3 級(jí)配碎石換填墊層法加固處理現(xiàn)場(chǎng)圖然而在錨桿施工過程中，錨桿在級(jí)配碎石層難以下錨，分析原因是由于級(jí)配

7、碎石區(qū)區(qū)域在在鉆機(jī)拔出后塌孔，造成錨桿孔堵塞。針對(duì)本工程反復(fù)討論施工流程，碎石換填區(qū)域采用套筒護(hù)壁是最優(yōu)的選擇。圖4 碎石層采用套筒護(hù)壁鉆孔在碎石換填區(qū)域采取鋼套管跟鉆成孔技術(shù)，先引孔，再下DN200的鋼套管，然后再按常規(guī)工藝施工。對(duì)跟管深度不太深時(shí)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況使用雙套管法進(jìn)行施工，成孔后將套管（DN160的PVC管）埋在孔中，外套管拔出。b) 擴(kuò)大頭直徑的保證措施在施工完成前3根高壓旋噴擴(kuò)大頭土層錨桿中，都采用兩水一漿的施工工藝，為查看此工藝擴(kuò)大頭的質(zhì)量，我們?cè)谄渲袃筛^桿500mm圍對(duì)其四點(diǎn)對(duì)稱抽芯。圖5 桿體旁抽芯圖在抽出的芯體發(fā)現(xiàn)，在擴(kuò)大頭位置的芯體漿體不連續(xù)，夾雜泥砂，甚至抽不到

8、水泥芯體。經(jīng)過專家分析，擴(kuò)大頭段在絕大部分區(qū)域處于強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，而強(qiáng)風(fēng)化花崗巖遇水易崩解，也容易出現(xiàn)塌孔，造成擴(kuò)大頭直徑不滿足設(shè)計(jì)文件直徑為500mm的要求。經(jīng)過反復(fù)商討之后，我們決定直接用機(jī)械擴(kuò)孔鉆機(jī)500mm直徑鉆頭擴(kuò)孔，擴(kuò)孔完成后立即換回高壓旋噴鉆機(jī)兩次水泥漿再次擴(kuò)孔。一方面，采用機(jī)械擴(kuò)孔鉆機(jī)可以保證擴(kuò)大頭500mm尺寸，并減小孔邊土最大剪切應(yīng)力，降低塌孔幾率。另一方面，擴(kuò)孔注漿所用的水灰比為0.5，在擴(kuò)孔過程中，水泥漿向孔壁外的土層滲透，孔壁就會(huì)形成一層膠泥，具有護(hù)壁作用；同時(shí)將孔外水截?cái)?，起到穩(wěn)定孔水壓的作用；再者，較大比重的水泥漿能夠有效地將鉆渣排出，提高后續(xù)注漿質(zhì)量。在第一次水泥

9、漿擴(kuò)孔之后立刻進(jìn)行第二次水灰比0.5注漿補(bǔ)強(qiáng)擴(kuò)孔護(hù)壁。圖6 機(jī)械擴(kuò)孔鉆機(jī)在后期的施工對(duì)比中，此類錨桿注漿充盈系數(shù)回歸正常。抽芯檢測(cè)、抗拔力檢測(cè)，沒有出現(xiàn)不符合要求的錨桿。c) 遇孤石處理由于本場(chǎng)地孤石率達(dá)到57.3%，線孤石率達(dá)6.1%，在錨桿非擴(kuò)大頭段施工中，遇到孤石，這就給錨桿高壓旋噴擴(kuò)大錨桿施工造成麻煩。高壓旋噴鉆機(jī)在巖質(zhì)堅(jiān)硬的地質(zhì)中不能繼續(xù)鉆孔。根據(jù)設(shè)計(jì)文件，本工程還有少量錨桿為類型一即普通巖石錨桿。這類型的錨桿鉆孔是需要采用全自動(dòng)液壓化潛孔鉆機(jī)。當(dāng)高壓旋噴鉆機(jī)不能鉆下的時(shí)候，換用全自動(dòng)液壓化潛孔鉆機(jī)擊穿孤石，最后在擴(kuò)大頭段換回高壓旋噴鉆機(jī)。在實(shí)際施工過程中，發(fā)現(xiàn)有的孤石標(biāo)高剛好在擴(kuò)大

10、頭段處。高壓旋噴鉆機(jī)和機(jī)械擴(kuò)孔鉆機(jī)并不能讓孤石、微風(fēng)化花崗巖等巖質(zhì)較硬的地質(zhì)形成擴(kuò)大頭。那高壓旋噴擴(kuò)大頭土層錨桿就沒有擴(kuò)大頭或擴(kuò)大頭段長(zhǎng)度不滿足設(shè)計(jì)要求？為解決這個(gè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問題項(xiàng)目部積極與公司總工聯(lián)系，經(jīng)過計(jì)算分析，得出下列結(jié)論：（1）孤石在擴(kuò)孔段且直徑小于1m：則先換潛孔鉆機(jī)將孤石打穿再擴(kuò)孔，孤石不計(jì)入擴(kuò)孔段長(zhǎng)度；（2）孤石在擴(kuò)孔段且直徑大于1m：則先換潛孔鉆機(jī)將孤石打穿再擴(kuò)孔，擊穿孤石段長(zhǎng)度作為擴(kuò)大頭長(zhǎng)度計(jì)算。這種特殊情況的錨桿，即利用了普通巖石錨桿錨固段與土體之間的側(cè)摩阻力，又利用了擴(kuò)大頭土層錨桿端面支撐力。3） 結(jié)語根據(jù)項(xiàng)目施工、試驗(yàn)檢測(cè)等情況，可以得到如下結(jié)論：高壓旋噴擴(kuò)大頭土層錨桿在實(shí)際工程中，還存在一定局限性。在粘性土中，高壓噴射擴(kuò)孔法工藝成熟，能有效按設(shè)計(jì)要求對(duì)錨桿端部進(jìn)行擴(kuò)大頭施工。而在遇水崩解或者遇水軟化地質(zhì)情況下，擴(kuò)大頭直徑難以保證。在工程