飽和型粉質(zhì)黏土＋碎石地質(zhì)條件下的高精度早強型錨索施工技術(shù)

王長磊 林春洋 王屹鵬

中國建筑第二工程局有限公司東北分公司 遼寧 沈陽 110016

1 工程背景

遼寧省本溪市平山甲樓危房改造（2#～3#用地）工程場地地形坡度較大，高差相差28.96 m，鉆孔間距1.3 m，一般性鉆孔深度為8.8～17.8 m，控制性鉆孔深度為9.5～21.0 m?；右话汩_挖深度－24.10～－5.10 m，土質(zhì)為粉質(zhì)黏土夾大量碎石，含水量極大且水位標高隨地質(zhì)條件變化。地形起伏變化較大，總體地勢南高北低。基坑支護結(jié)構(gòu)形式采用排樁支護＋錨索形式，基坑工程的安全等級為一級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1。

本文將從飽和型粉質(zhì)黏土＋碎石地質(zhì)高精度早強型錨索施工技術(shù)的技術(shù)原理、特點、施工工藝、質(zhì)量安全環(huán)保措施和效益分析等方面進行分析與研究。

2 技術(shù)原理

利用潛孔鉆機強大的沖擊鉆孔能力，擊碎土體碎石或孤石，對錨索位置一次成孔；利用錨索鉆機鉆孔、注水、注漿功能，對一次成孔完成的錨索孔位進行二次成孔，注水洗孔去除錨索孔內(nèi)淤泥；隨后注入早期強度高的管道壓漿料，因管道壓漿料密度大于泥漿密度，可起到護壁、防止錨索孔坍塌的作用，且管道壓漿料早期強度增長快，錨索可提前張拉；根據(jù)基坑支護圖紙設(shè)計幾種鋼絞線隔離支架對錨索鋼絞線快速、精確定位，保證錨索保護層厚度，提高錨索耐久性[1-3]。

3 特點

1）該施工方法具有可操作性強、速度快、針對性強的特點。

2）與偏心潛孔鉆機套管跟進鉆孔施工相比，施工造價大大降低。

3）施工效率高，與偏心潛孔鉆機套管跟進鉆孔施工相比，速度提高3～4倍。

4）采用鋼絞線隔離支架對錨索鋼絞線精確定位，錨索保護層厚度、間距得到保證，鋼絞線耐久性增強，錨索施工質(zhì)量高，基坑安全性高。

5）采用早期強度高的管道壓漿料作為錨索注漿液，錨索可提前2～3 d進行張拉，節(jié)約錨索施工工期。

4 施工工藝

4.1 鋼絞線加工

4.1.1 錨索對中支架設(shè)計

根據(jù)基坑支護施工圖紙中錨索鋼絞線根數(shù)及錨索直徑，優(yōu)化設(shè)計出4種鋼絞線隔離支架（圖1～圖4）。以4道鋼絞線隔離支架為例，錨索隔離支架直徑為120 mm，U形槽寬16 mm，鋼絞線公稱直徑15.2 mm，U形槽比鋼絞線直徑大0.8 mm，既可保證鋼絞線順利通過U形槽，又能方便進行綁扎。鋼絞線隔離支架注漿管孔直徑為28 mm，注漿管直徑為25 mm，比注漿管直徑大3 mm，既可保證注漿管通過注漿管孔，又不占用其他構(gòu)件尺寸。鋼絞線隔離支架的外邊緣與安裝完成后鋼絞線外皮間距大于25 mm，保證了錨索保護層厚度，保障了錨索質(zhì)量及耐久性。

圖1 四支鋼絞線隔離支架設(shè)計

圖2 三支鋼絞線隔離支架設(shè)計

圖3 二支鋼絞線隔離支架設(shè)計

圖4 鋼絞線隔離支架尺寸

4.1.2 鋼絞線隔離支架廠家加工

根據(jù)鋼絞線隔離支架加工圖紙，采用對桿體、注漿材料無害的硬質(zhì)塑料作為主材，進行工廠加工并統(tǒng)一配送。

4.1.3 鋼絞線下料

根據(jù)圖紙要求對鋼絞線采用J3GY-LD切割機進行切割，切割成品根據(jù)長度進行分類堆放。鋼絞線下料長度＝自由段長度＋錨固段長度＋工作長度。

4.1.4 鋼絞線、隔離支架排布

下料完成的鋼絞線平放在即將施工的錨索孔附近，鋼絞線隔離支架沿鋼絞線長度每2.5～3.0 m放置1個，鋼絞線平均分布在鋼絞線隔離支架板體外側(cè)的U形口處。

4.1.5 鋼絞線自由段防腐處理

在鋼絞線自由段需使用150目砂紙做除銹處理，在自由段套管長度范圍內(nèi)用黃油包裹，然后穿入套管，外用工程膠布固定進行防腐蝕處理；套管材料應(yīng)光滑，具有足夠強度，保證其在加工和安裝過程中不被損壞，且具有抗水性和化學穩(wěn)定性，與管道壓漿料或防腐油脂接觸無不良反應(yīng)。

4.1.6 鋼絞線、隔離支架綁扎

在鋼絞線自由段防腐完成后，對事先排布好的材料進行固定綁扎，綁扎材料使用22#鍍鋅鐵絲鋼筋綁線。

4.1.7 注漿管安裝

鋼絞線與隔離支架綁扎完成后，在鋼絞線隔離支架板體中央的注漿管孔中穿入注漿管。

4.2 土方開挖

將原有土體按照圖紙中錨索設(shè)計排數(shù)分層開挖，利用CAT313D2反鏟挖掘機開挖至擬施工錨索孔位以下600 mm水平高度處，采用反鏟挖掘機攤平土體并碾壓密實，保證潛孔鉆機能夠進行施工作業(yè)。

4.3 測量放線

根據(jù)圖紙中錨索設(shè)計標高采用水準儀進行錨索標高控制，確定錨桿鉆孔施工的位置后，使用紅油漆繪制十字線標記確定錨索孔位。

4.4 一次成孔

土方開挖至比錨索孔位標高低600 mm，作業(yè)面寬度6 000 mm，在完成錨索孔位標記后，采用SKQ100型潛孔鉆機調(diào)整合適角度對準畫在支護樁之間的錨索孔位十字線，擊碎飽和粉質(zhì)黏土中大塊碎石及孤石，對錨索孔位進行一次成孔。

4.5 鋪設(shè)土體

利用CAT313D2反鏟挖掘機，將潛孔鉆機一次成孔的行駛路線回填高300 mm、寬6 000 mm，采用反鏟挖掘機攤平土體并碾壓密實，滿足二次成孔錨索鉆機行駛及施工作業(yè)條件。

4.6 二次成孔

采用廣探GY-2H錨索鉆機，對潛孔鉆機已成孔位置進行二次成孔，在錨索鉆機二次成孔過程中，邊鉆進邊向孔內(nèi)注水，孔內(nèi)淤泥受到水的沖擊從孔內(nèi)流出，達到洗孔清淤的作用。

4.7 一次注漿

錨索鉆機鉆孔至設(shè)計深度、淤泥排出孔外后，將水更換成錨索注漿液，邊向孔內(nèi)注入錨索注漿液邊緩慢旋出孔外（緩慢旋出可保證錨索注漿的飽滿性），由于錨索注漿液密度大于水及泥漿的密度，故注漿液可將錨索孔內(nèi)水及泥漿從孔內(nèi)置換出來。錨索注漿液可起到護壁的作用，防止錨索孔坍塌，保證了錨索成孔直徑及施工質(zhì)量。

4.8 成品安置

將安裝成整體的鋼絞線、鋼絞線隔離支架、注漿管一同送入錨索孔中，注漿管出漿口距離孔底不大于300 mm。

4.9 二次補漿

1）鋼絞線安置完成后，待注漿液初凝，采用管道壓漿料進行二次補漿，管道壓漿料與自來水的質(zhì)量比為1 000 kg的壓漿料配備330 kg的水；首先在高速攪拌機中加入80%的水，開動攪拌機，低速旋轉(zhuǎn)，緩慢加入全部壓漿料，攪拌2 min后，加入剩余的20%水，高速旋轉(zhuǎn)3 min即可使用。

2）將注漿設(shè)備的注漿輸送管與安裝完成的鋼絞線上的注漿管連接，啟動注漿設(shè)備進行注漿。待注漿液從錨索孔溢出后，逐漸抽出注漿管，保證錨索孔內(nèi)滿漿。

4.10 腰梁、墊板、錨具安裝及張拉

錨索注漿完成后，將提前加工完成的錨索鋼絞線插入孔內(nèi)，待錨索注漿液強度達到設(shè)計強度后，安裝鋼腰梁、墊板、錨具并進行張拉[4-6]。

5 效益分析

5.1 社會效益

飽和型粉質(zhì)黏土＋碎石地質(zhì)高精度早強型錨索施工技術(shù)具有施工簡單、速度快、錨索成型質(zhì)量好、施工成本較低等優(yōu)點，可有效提高錨索的施工質(zhì)量并節(jié)約錨索施工工期。此技術(shù)的應(yīng)用具有良好的社會效益，可增強企業(yè)的市場競爭力，在以后類似工程施工中起到很好的借鑒作用。

5.2 經(jīng)濟效益

傳統(tǒng)的錨索鉆孔施工工藝為偏心潛孔錘套管施工，其進度緩慢、效率低、成本高。通過采用飽和型粉質(zhì)黏土＋碎石地質(zhì)高精度早強型錨索施工技術(shù)，提高了錨索成孔的施工速度，保證錨索施工質(zhì)量，節(jié)約了施工成本。

5.2.1 節(jié)約工期

采用傳統(tǒng)方式偏心潛孔錘套管跟進成孔，每天可施工20 m長錨索5～6根，而采用錨索二次成孔，一臺錨索鉆機及潛孔鉆機每天可施工20 m長錨索15～20根，相對提高錨索施工速度3～4倍。施工現(xiàn)場錨索每層使用壓漿料，可提前2 d進入下一步工序。

5.2.2 節(jié)省成本

本工程采用錨索鉆機二次成孔，所需費用比采用偏心潛孔錘套管跟進成孔低；采用灌漿料，所需費用比采用傳統(tǒng)方式灌漿水泥低；采用飽和型粉質(zhì)黏土＋碎石地質(zhì)高精度早強型錨索施工技術(shù)，在節(jié)約工期的同時，節(jié)約了期間的降水費用、降水泵用電費用和塔吊使用費用，相較于制作錨索隔離支架和二次回填的增加成本來說，總體上大大節(jié)約了施工成本。

6 結(jié)語

本工程采用飽和型粉質(zhì)黏土＋碎石地質(zhì)高精度早強型錨索施工技術(shù)，有效實現(xiàn)了錨索施工精細化，解決了常規(guī)跟管方式施工造價較高、速度較慢和質(zhì)量控制難度大等問題。同時大大提高了錨索安裝精度與質(zhì)量，確保了基坑支護安全，得到了社會各界的一致好評，同時為在飽和型粉質(zhì)黏土＋碎石地質(zhì)情況下的錨索施工積累了經(jīng)驗。