淤泥質(zhì)土層中基坑支護(hù)的高壓旋噴錨索技術(shù)

1、淤泥質(zhì)土層基坑支護(hù)的淤泥質(zhì)土層基坑支護(hù)的高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)目錄1 普通錨索的應(yīng)用局限2 高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索的特點(diǎn)3 高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計(jì)4 高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索施工5 應(yīng)用實(shí)例6 主要結(jié)論1 普通錨索的應(yīng)用局限 淤泥質(zhì)軟土一般呈流塑軟塑狀，天然含水量高，具有壓縮性高、強(qiáng)度低、滲透性差以及靈敏性高等特點(diǎn)。 如果淤泥質(zhì)軟土中基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工不當(dāng)，不僅會(huì)容易引起基坑坍塌、場(chǎng)地周邊管線和道路損壞等不良影響，還會(huì)造成基坑內(nèi)樁基傾斜、折斷等嚴(yán)重質(zhì)量事故的發(fā)生。 淤泥質(zhì)土中的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式常用的有：重力式水泥土擋墻（H7m）；微型樁垂直復(fù)合土釘墻、水泥土樁垂直復(fù)合土釘墻（H6

2、m）；支擋式結(jié)構(gòu)等。 樁錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)在基坑支護(hù)工程的應(yīng)用十分廣泛，但在淤泥質(zhì)土中錨索的應(yīng)用較少，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范JGJ120-2012中也明確規(guī)定：錨桿不宜在軟土中應(yīng)用。 究其原因，主要有： （1）錨桿（索）在軟土中會(huì)因土的流變和錨固體與周圍土的接觸面的流變而產(chǎn)生錨固力損失和變形逐漸增大的現(xiàn)象； （2）淤泥質(zhì)土的側(cè)阻力小，錨索得不到足夠的錨固力； （3）軟土蠕變使對(duì)錨索施加的的預(yù)應(yīng)力損失較大, 支護(hù)體系的變形大。 （4）錨索施工時(shí)易坍孔、縮頸，施工質(zhì)量不易得到保證。 近年來，高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索在淤泥質(zhì)土地區(qū)得到了較多的應(yīng)用。 高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索是一種將大直徑水泥土樁體與傳統(tǒng)錨索相結(jié)合而成的

3、新型錨索結(jié)構(gòu)，它利用旋噴鉆機(jī)按一定角度在土體中成孔、噴射水泥漿，充分?jǐn)嚢栊纬蓸扼w，同時(shí)利用鉆機(jī)鉆頭將加筋體（鋼絞線）帶入樁體中，施加預(yù)應(yīng)力后形成高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索。2高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索的特點(diǎn) 旋噴錨索與常規(guī)錨索相比，主要特點(diǎn)如下： 1）錨固體直徑大（一般300-1000mm）能有效降低錨索周圍土體的應(yīng)力水平，減少錨索塑性變形，再通過預(yù)張拉，能有效控制支護(hù)結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力，達(dá)到有效約束變形，減少蠕變變形的目的。 2）錨固體直徑大，錨固體端部可通過復(fù)攪、增大漿液噴射壓力等措施形成“擴(kuò)大頭”，它既有常規(guī)斷面又有擴(kuò)大頭，能有效克服淤泥質(zhì)土側(cè)阻力小的缺點(diǎn)，錨固力較常規(guī)錨索可提高3-6倍。 3）高壓旋噴預(yù)應(yīng)

4、力錨索施工時(shí)成孔、噴漿、攪拌和加筋等程序一次完成，能有效克服常規(guī)錨索在淤泥質(zhì)土層施工時(shí)的坍孔、縮頸問題，保證錨索的施工質(zhì)量。 4）布置方式靈活，可適應(yīng)復(fù)雜的基坑周邊環(huán)境，所需作業(yè)空間不大，可設(shè)置成任意傾斜角度，從而代替常規(guī)錨桿、土釘，適用于不同的地質(zhì)和場(chǎng)地條件。 5）改善圍護(hù)墻體的受力條件。多排錨索對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成多點(diǎn)約束，降低了作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的彎矩，改善了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力條件。 6）與內(nèi)支撐方式相比，具有空間開闊、土方開挖與地下結(jié)構(gòu)的施工更為方便等優(yōu)點(diǎn)，可縮短施工工期20%50%。 利用旋噴錨索與排樁形成樁錨支護(hù)體系，與普通樁錨體系相比，錨索的水平間距和豎向排距可顯著增大，經(jīng)濟(jì)性大大提高。3

5、高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計(jì) （1）組合形式 高壓旋噴預(yù)應(yīng)力樁錨支護(hù)體系的排樁可選用加筋水泥土樁、鋼板樁、鉆孔灌注樁等。 高壓旋噴錨索可根據(jù)需要設(shè)置擴(kuò)大頭或變截面體。 斜向高壓旋噴錨體的直徑可采用0.3-1. 0m，錨頭應(yīng)與腰梁連結(jié)，并施加預(yù)應(yīng)力。高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計(jì)可按中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)加筋水泥土樁錨支護(hù)技術(shù)規(guī)程CECS147:2004的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，這里簡(jiǎn)單介紹。 （2）抗拔承載力計(jì)算 抗拔承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)由錨體自重與土體側(cè)摩阻力確定:4 高壓旋噴預(yù)應(yīng)力錨索施工 （1）主要施工設(shè)備 旋噴鉆機(jī)： 履帶式鉆機(jī)自動(dòng)化程度高、移動(dòng)方便、施工效率高，成錨角度控制好。而簡(jiǎn)易底盤式鉆機(jī)要靠人工移動(dòng)，效

6、率較低。 注漿泵（注漿泵（GZB-40CGZB-40C型高壓型高壓注漿泵）注漿泵） 輸出流量：96、99、110L/min 額定壓力：42、40、35Mpa (配90kw電機(jī)） 35、30、28Mpa(配75kw電機(jī)） 錨盤：錨盤： 采用采用10mm10mm厚鋼板制作，厚鋼板制作，直徑直徑150mm150mm。 鋼絞線用冷擠壓法與錨鋼絞線用冷擠壓法與錨盤進(jìn)行固定盤進(jìn)行固定（2 2）工藝流程工藝流程施工時(shí)應(yīng)采用成孔、噴漿、攪拌和加筋一次性完成的施工工藝。工藝流程如下：土方開挖放線定孔位鉆機(jī)就位校正孔位、調(diào)整角度鉆進(jìn)（附錨索）噴漿拔套管安裝錨頭錨具張拉鎖定（3 3）施工要點(diǎn)）施工要點(diǎn)錨孔定位：坑壁

7、修整后定位，按設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高和水平間距定出孔位，做好標(biāo)記。錨孔定位誤差小于50mm，孔斜誤差小于1度。 鉆機(jī)就位：將鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)孔位，調(diào)整好角度，采用鉆機(jī)自帶角度盤校核鉆孔開孔角度，使開孔角度誤差不超過1，開孔處的平面位置（水平和垂直）誤差為50 mm。 鉆孔：選用硬質(zhì)合金高壓旋轉(zhuǎn)鉆頭（噴頭），鉆頭側(cè)翼設(shè)置多個(gè)噴嘴進(jìn)行高壓旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝，錨桿鉆孔的深度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，也不宜大于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度500。錨索角度控制錨索角度控制 錨體施工錨體施工 高壓水泥漿從底部鉆頭和側(cè)翼噴嘴向外噴射，噴射過程中同步對(duì)周側(cè)的土體進(jìn)行切割；鉆頭在動(dòng)力推動(dòng)下逐漸向前推進(jìn)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度和直徑，形成錨索。錨體施工符合下列要求

8、： a、錨體施工時(shí)提速不超過30cm/min，轉(zhuǎn)速不低于20轉(zhuǎn)/min，漿液流量不小于50L/min b、錨體旋噴攪拌的壓力應(yīng)為20-25MPa，錨體底部擴(kuò)大端的注漿壓力應(yīng)增大至25-35MPa，擴(kuò)大端應(yīng)采用二進(jìn)二出四次噴射的工藝，以保證錨體直徑。 c、水泥漿采用42.5級(jí)普硅水泥拌制，錨體水泥摻入量25%，水灰比0.7，水泥漿應(yīng)拌和均勻，隨拌隨用，一次拌合的水泥漿應(yīng)在初凝前用完。 d、連接高壓注漿泵和鉆機(jī)的輸送高壓噴射液體的高壓管長(zhǎng)度不宜大于50米。 e、高壓旋噴鉆頭應(yīng)均勻提升或下沉，由上而下或由下而上進(jìn)行高壓噴射擴(kuò)孔，噴射管分段提升或下沉的搭接長(zhǎng)度不得小于100。 f、在高壓噴射擴(kuò)孔過程中

9、出現(xiàn)壓力驟然上升或下降時(shí)，應(yīng)查明原因并及時(shí)采取措施。水泥漿比重控制水泥漿比重控制拌制水泥漿拌制水泥漿 錨索制作與安放根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)置鋼絞線，鋼絞線插入定位誤差不超過30mm，底部標(biāo)高誤差不大于20cm。鋼絞線端頭采用15010鋼板錨盤，錨頭用冷擠壓法與錨盤進(jìn)行固定。錨固段沿桿體軸線方向每隔1.5m設(shè)置一個(gè)架線環(huán)。自由段用塑料管包裹，與錨固段相交處的塑料管管口用防水膠布封住。筋體應(yīng)放在樁體的中心上，樁外留0.7m以便張拉。組裝好的錨索在鉆孔時(shí)隨鉆桿一同進(jìn)入孔內(nèi)。 預(yù)應(yīng)力錨索張拉與鎖定 待旋噴錨樁養(yǎng)護(hù)10天后、冠梁強(qiáng)度達(dá)到80%后方可進(jìn)行張拉鎖定。筋體與冠梁、錨具應(yīng)連接牢固。 張拉采用高壓油泵和穿

10、心千斤頂。 正式張拉前先用20%鎖定荷載預(yù)張拉二次，再以50%、100%的鎖定荷載分級(jí)張拉，然后超張拉至110%設(shè)計(jì)荷載，在超張拉荷載下保持5分鐘，觀測(cè)錨頭無位移現(xiàn)象后再按鎖定荷載鎖定。錨索張拉錨索張拉5工程實(shí)例 1 蕪湖中電環(huán)保發(fā)電項(xiàng)目 垃圾庫為長(zhǎng)方形，基礎(chǔ)平面尺寸約41.8116m，基坑面積約3838.4，周長(zhǎng)約321.3m。基坑?xùn)|、西、北三側(cè)開挖深度為8.0m，南側(cè)開挖深度9.32m，瀝液池開挖深度為11.0m。 垃圾庫四周密布PHC管樁，北側(cè)為鍋爐房，樁頂標(biāo)高-3.4m，東西兩側(cè)建筑樁頂標(biāo)高-3.4m，南側(cè)為卸料平臺(tái)，樁頂標(biāo)高-2.4m。PHC管樁距圍護(hù)樁外側(cè)距離一般為200-2000

11、mm，最小僅為50mm。場(chǎng)地地下水類型主要為孔隙水。勘測(cè)期間地下水穩(wěn)定水位埋深一般為0.451.90m。3層砂中的地下水具有微承壓性質(zhì)。地層名稱地層名稱直接剪切直接剪切快剪粘聚力c(kPa)快剪內(nèi)摩擦角()粉質(zhì)黏土粉質(zhì)黏土12.66.6淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土9.76.51 1粉砂粉砂5.428.2粉砂粉砂5.333.4土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo) 由于上部15m的地層全部為淤泥質(zhì)地層，四周密布已施工完成的PHC管樁。為保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形滿足規(guī)范要求，采用樁錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)。 錨索采用一次成型的高壓旋噴錨索。基坑北側(cè)剖面基坑南側(cè)剖面基坑監(jiān)測(cè)結(jié)果 施工時(shí)進(jìn)行了錨索軸力、圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部位移、周邊管樁位移等監(jiān)

12、測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明： 1 采用兩道錨索的基坑南側(cè)的最大位移量?jī)H4.12mm，而采用一道錨索的基坑北側(cè)的最大位移量為8.45mm。 2采用一道錨索的南側(cè)，錨索的最大拉力與設(shè)計(jì)值基本相當(dāng)；采用兩道錨索的北側(cè)，錨索拉力最大值僅為設(shè)計(jì)值的55%左右，說明錨索還有很大的潛力沒有發(fā)揮。 開挖至設(shè)計(jì)深度后，錨索拉力在初期3-5天內(nèi)有一個(gè)緩慢增長(zhǎng)，之后基本穩(wěn)定定。 3 基坑周邊設(shè)置21個(gè)管樁位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，管樁的位移量很小，最大位移量?jī)H3.93mm。2 2張家港市金茂創(chuàng)業(yè)大廈項(xiàng)目張家港市金茂創(chuàng)業(yè)大廈項(xiàng)目 基坑開挖面積約為1.3萬2，開挖深度為8.98。 對(duì)本工程基坑有影響的地下水主要為潛水。潛水賦存于2 層粉土夾粉

13、質(zhì)粘土及其以上土層中，富水性一般，水位標(biāo)高2.9。地層和土的物理力學(xué)指標(biāo)如下： 采用SMW工法樁 2 道或3 道高壓旋噴錨索的支護(hù)形式。 本工程采用650 900 三軸水泥土攪拌樁， 攪拌樁內(nèi)插H5002001016型鋼的形式，樁長(zhǎng)14，型鋼采用插一隔一的方式。采用直徑500mm高壓旋噴錨索， 水平間距1800mm，傾角25。基坑監(jiān)測(cè)結(jié)果 （1）圍護(hù)墻深層水平位移 最大水平位移為34.8mm，測(cè)試結(jié)果的最大變形發(fā)生在圍護(hù)的頂部， 呈懸臂式特征。 （2）圍護(hù)墻頂水平位移 隨著開挖深度加深，各點(diǎn)水平位移逐漸加大，開挖到坑底后， 變形趨于穩(wěn)定，最大水平位移累計(jì)值為32mm。6主要結(jié)論 1）淤泥質(zhì)地層中采用預(yù)應(yīng)力旋噴錨索樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠有效限制支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，大直徑旋噴錨索能夠有效降低錨固體與