深基坑支護(hù)工程中擴(kuò)大頭錨索技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：本文主要以某深基坑支護(hù)工程為例，介紹了特殊施工條件下的擴(kuò)大頭錨索技術(shù)應(yīng)用和適用范圍，再對擴(kuò)大頭錨索技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)和發(fā)展趨勢加以說明，對未來行業(yè)的發(fā)展有一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：深基坑；支護(hù)；擴(kuò)大頭；錨索；應(yīng)用

1.引言

該工程進(jìn)行深基坑施工時(shí)，為保證工程的安全性和質(zhì)量，需要進(jìn)行支護(hù)工作。樁錨支護(hù)不但有利于結(jié)構(gòu)施工和土方開挖，同時(shí)也有利于工期順利進(jìn)行，是深基坑工程施工的重要支撐體系。樁錨技術(shù)對于深基坑支護(hù)是一種重要的支護(hù)模式，如何提高錨索的抗拔力有特別重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。該工程將應(yīng)用擴(kuò)大頭錨索工藝。

2.工程實(shí)例——珠海某基坑支護(hù)工程

2.1工程概況

擬建場地位于珠海拱北港一路東南側(cè)，場地西北側(cè)緊鄰港一路大道，交通便利。基坑支護(hù)周長約530.65m，面積約12466.4m²，基坑開挖底標(biāo)高為-6.00m，基坑頂標(biāo)高為4.1m～4.7m，基坑深度為10.1m～10.7m，該基坑西北側(cè)靠近港一路，東北側(cè)靠近已有建筑天然基礎(chǔ)，安全等級為一級，基坑重要性系數(shù)為1.1；東南側(cè)及西南側(cè)安全等級為二級，基坑重要性系數(shù)為1.0?；又ёo(hù)方案采用“φ1000mm灌注樁@1.6m+@3.2m擴(kuò)大頭錨索”的支護(hù)方案，采用“φ650@450三軸水泥攪拌樁”止水?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)安全使用年限為1年。

2.2工程水文地質(zhì)情況

擬建場地位于珠海市拱北片區(qū)，地貌類型為海陸交互相坡地地貌。場地表層為較多建筑垃圾和生活垃圾覆蓋，場地?zé)o地表水體。地面較平坦，標(biāo)高為4.31m～5.51m，最大高差1.2m。

按地質(zhì)年代和成因類型來劃分，場地巖土層分為：人工填土、海陸交互相沉積層、殘積土層、燕山三期花崗巖。場地內(nèi)發(fā)育的地層按自上而下的順序依次描述如下：

2.2.1人工填土

雜填土層：雜色、土黃色，為雜填土，組分為粉質(zhì)粘性土和石英礫砂，主要為花崗巖風(fēng)化土，局部含較多建筑垃圾，稍濕，不均勻，稍壓實(shí)。該層在整個(gè)場地均有分布，層厚2.95m～4.10m，平均3.24m，層頂標(biāo)高4.31m～5.51m。

2.2.2海陸交互相沉積層

礫砂層：深灰色、灰黃色、灰白色、褐黃色，成分以石英為主，多呈棱角狀，分選性差，局部含較多粘粒成分，夾薄層粉質(zhì)粘土，局部多含有粒徑20mm～50mm的碎石，飽和，稍密一中密。該層在場地內(nèi)均有分布，厚度9.1m～19.8m，平均14.82m，層頂標(biāo)高0.52m～2.1m。

2.2.3殘積土層

砂質(zhì)粘性土層：為花崗巖殘積土，褐黃色、磚紅色，組分為粘土和石英礫砂，不均勻，巖芯呈長柱狀，很濕-飽和，可塑。該層分布于整個(gè)場地，厚度3.80m～14.20m，平均8.46m，層頂標(biāo)高-18.81m～-7.48m。

2.2.4燕山三期花崗巖

（1）全風(fēng)化花崗巖：褐黃色，原巖結(jié)構(gòu)隱約可辨，粘粒含量較高，長石已基本風(fēng)化成粘土，巖芯呈土柱狀，很濕，硬塑。該層分布于整個(gè)場地，厚度5.50m～12.90m，平均9.0m，層頂標(biāo)高-26.71m～-17.61m。該層在鉆孔ZK1深度26.85m～27.70m處夾有微風(fēng)化花崗巖孤石。

（2）強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：褐黃色，淺肉紅色、磚紅色，原巖花崗巖結(jié)構(gòu)清晰可辨，礦物成分已顯著變化，巖芯半巖半土狀，不均勻，大部分長石已風(fēng)化成粘土或呈碎屑狀，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，干鉆難鉆進(jìn)，該層整個(gè)場地均有分布，頂面起伏大，厚度變化大，厚度3.9m～13.95m，平均9.35m，層頂標(biāo)高-35.24m～-24.98m。該層在鉆孔ZK11深度30.50m～33.50m深度42.80m～44.40m處，分別夾有微風(fēng)化花崗巖孤石。

（3）中風(fēng)化花崗巖：淺灰色，雜色、黃白色，粗粒似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖芯呈碎狀一短柱狀，錘擊聲較脆，節(jié)理裂隙發(fā)育。該層在場地內(nèi)均有分布，厚度未揭穿，揭露厚度2.40m～3.05m，平均2.73m，層頂標(biāo)高-46.22m～-36.28m。

3.1錨索施工方法及分類

錨桿鉆機(jī)采取單級套管反復(fù)跟進(jìn)這一方法。通常擴(kuò)大頭錨桿擁有這幾種工法，根據(jù)適用土質(zhì)條件不同、錨桿類型不同、擴(kuò)大頭直徑不同及錨桿的設(shè)計(jì)抗拔力水平不同。

3.2錨索方案選擇

該工程每道預(yù)應(yīng)力錨索共計(jì)159根，工程量總計(jì)為5750m，采用套管鉆機(jī)施工，每臺機(jī)每天可完成6根錨索（150m/d～190m/d），暫定4臺套管鉆機(jī)。錨索需分層施工，且需等待時(shí)間；擬投入4臺錨索鉆機(jī)進(jìn)行錨索施工，采取單級套管反復(fù)跟進(jìn)。

33擴(kuò)大頭錨索的施工方法

擴(kuò)大頭錨索的主要的施工方法為：

3.3.1測放孔位

（1）依據(jù)設(shè)計(jì)錨索標(biāo)高與平面位置來確定錨索的孔位。（2）取鉆孔排樁來作為圍護(hù)的結(jié)構(gòu)，而錨索位置通常設(shè)置于樁問位置。

3.3.2鉆機(jī)就位

（1）通常鉆機(jī)平臺比錨索的設(shè)計(jì)標(biāo)高要高上500mm左右。并且作業(yè)面的場地需要堅(jiān)實(shí)、平坦、有排水溝，場地寬度要大于4m。（2）錨桿鉆機(jī)的鉆桿方向要基本和圍護(hù)的結(jié)構(gòu)面垂直。

3.3.3成孔

（1）當(dāng)鉆機(jī)就位以后，就應(yīng)保持平穩(wěn)，使導(dǎo)桿或者立軸和鉆桿傾角相一致，同時(shí)要處于同一軸線。（2）鉆孔用的鉆具，需采取普通的巖芯鉆探鉆頭與管材系列。而粉細(xì)砂層類易坍土層中要采取鋼套管來跟進(jìn)。

3.3.4擴(kuò)大頭注漿

（1）在達(dá)到擴(kuò)孔深度時(shí)放進(jìn)專用噴桿專用噴頭來進(jìn)行擴(kuò)孔。（2）通常擴(kuò)孔采取二次水?dāng)U和一遍水泥漿液來擴(kuò)孔。工藝中水?dāng)U作用主要為將孔內(nèi)土中的細(xì)顆粒洗去，只留下粗顆粒。（3）用漿量和擴(kuò)大頭容量設(shè)計(jì)值比較，要注意漏漿或者擴(kuò)孔不夠的現(xiàn)象是否發(fā)生。

3.3.5安放錨索

（1）首先按設(shè)計(jì)的要求來制作錨索，使錨索位于鉆孔的中心，需在錨索的桿件上架設(shè)定中架，并用鋼絞線每隔1.5m設(shè)一隔離架。（2）保持鋼絞線的平直，順直及除油除銹等。（3）在安放錨桿的桿體時(shí)，需防止桿體的扭曲和壓彎，宜使注漿管隨錨桿放人孔內(nèi)，使管端距離孔底50mm～100mm，使桿體的放入角度和鉆孔傾角兩者保持一致，在安好后讓桿體始終位于鉆孔的中心。保證鋼絞線的外露長度1.5m左右，以供張拉之用。（4）如果發(fā)現(xiàn)孔壁坍塌，則應(yīng)重新進(jìn)行透孔和清孔，直到順利送進(jìn)錨索。

3.3.6置換注漿

使置換用漿采取水灰比為0.6～0.7比例純水泥漿，將錨索孔口處純水泥的漿液流出為置換注漿量的標(biāo)準(zhǔn)。在錨索施工結(jié)束后養(yǎng)護(hù)15天，在砼腰梁的澆注結(jié)束后進(jìn)行7天的養(yǎng)護(hù)，在試塊抗壓強(qiáng)度到75%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，才可以進(jìn)行錨索張拉鎖定操作。

3.3.7錨索張拉鎖定

（1）在張拉前需試拔檢驗(yàn)，取試拔的最大拉力是設(shè)計(jì)的軸向拉力1.1倍。然后按拉力逐級加荷，在卸荷時(shí)按照軸向拉力1/5來逐級卸荷；（2）當(dāng)張拉達(dá)到設(shè)計(jì)的拉力的1.0～1.2倍時(shí)，需保持5分鐘～10分鐘，此時(shí)觀察變化當(dāng)趨于穩(wěn)定之時(shí)卸荷到鎖定荷載來進(jìn)行鎖定。當(dāng)鎖定后，如果存在明顯應(yīng)力損失，則應(yīng)補(bǔ)償張拉。

4.應(yīng)用結(jié)果

4.1經(jīng)濟(jì)分析.

如要在項(xiàng)目中采取普通的預(yù)應(yīng)力的錨索，則取錨索間距為1.6m。而采取擴(kuò)大頭的錨索之后，因結(jié)構(gòu)承載力大，故采取兩樁一錨的布置，取間距3.2m，這將減少一半的錨索。而因擴(kuò)大頭的錨索的水泥量與普通錨索相比多一些，因此施工速度稍慢，每臺班施工5根錨索，增減結(jié)合使每米的施工成本只是少量增加。

4.2工期分析

高壓噴射的擴(kuò)大頭錨索的擴(kuò)大頭部分主材是水泥，錨索需等水泥強(qiáng)度達(dá)到一定程度才能開始張拉鎖定，項(xiàng)目中錨索施工結(jié)束15天后開始張拉鎖定，基本都能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。因?yàn)楸竟こ痰牡刭|(zhì)條件復(fù)雜，而且砂層厚，含水量大，所以鉆進(jìn)成孔的過程中經(jīng)常出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，如果采取普通預(yù)應(yīng)力的錨索，成孔十分困難，必將影響工期。而采取擴(kuò)大頭錨索，張拉值增幅大可減少桿體的長度并套管跟進(jìn)，雖錨固體齡期較長，但由于錨索數(shù)量比較少，使本工程相比預(yù)定工期提前10天完工。

5.結(jié)束語

擴(kuò)大頭錨索技術(shù)具有適用條件廣，受到周圍環(huán)境的影響較小及抗拉值大，在特定施工中能節(jié)省成本，減少工期等一系列優(yōu)點(diǎn)。在日益快速，建設(shè)工程越來越規(guī)范的現(xiàn)代城市能得到廣泛運(yùn)用。