高压喷射扩大头锚杆基坑支护施工

桑良平

(山西六建集团有限公司，山西 太原 030024)

1 问题的提出

在传统的桩(墙)锚支护技术中，随着基础深度的增加，支护结构受力增加，锚杆的设计长度随之增加，但当锚杆长度超过一定范围后，锚杆锚固体的摩阻力不能有效发挥，造成锚杆长度的增加与锚固力的增加不成正比，既不合理也不经济。另外，由于城市建筑越来越密集，周边环境越来越复杂，锚杆的长度也受到了一定的限制。工程技术人员为了解决上述难题，在传统预应力锚杆基础上研究开发出高压喷射扩大头锚杆，这种锚杆抗拔力高、位移小、质量稳定、可靠性高且较经济。

高压喷射扩大头锚杆是一项新技术，如何进行施工、保证施工质量与安全成为摆在施工技术人员和工人面前迫切需要解决的问题。

2 工艺简述及特点

高压喷射扩大头锚杆是以普通锚杆为基础，对锚孔底部一定长度范围内的锚孔外土体采用清水和水泥浆或水泥浆进行高压喷射切割扩大注浆，在锚孔内采用水泥浆灌注，形成具有较大直径的圆柱形水泥土锚固体的锚杆(见图1)。

图1 扩大头锚杆示意图

采用扩大头锚杆进行基坑支护，抗拔力高、位移小、可靠性高、离散性小、质量稳定、节省造价、缩短工期，具有广阔的推广应用前景。

3 关键技术点

3.1 施工流程

施工流程见图2。

3.2 钻孔方法

一般土层钻孔采用套管清水钻进。

3.3 扩孔方法及施工参数

1)当钻孔至锚杆扩大头始端时，采用高压喷射钻杆及钻头进行清水和水泥浆或水泥浆扩孔钻进，此时套管不再跟进，钻头上喷嘴直径采用2.8 mm。

2)采用高压喷射进行扩孔，高压喷射扩孔的施工参数应根据土质条件和设计要求的扩大头直径通过试验或工程经验确定，正式施工前应进行试验性施工验证，并应在施工中严格加以控制。一般情况下扩孔注浆压力不小于25 MPa，提升或下沉速度为0.1 m/min、水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比取1∶1，水泥土体强度一般为4 MPa～6 MPa。

图2 扩大头锚杆施工工艺流程图

3)高压喷射扩孔应根据地质条件和工艺试验结果选择清水扩孔和水泥扩孔或水泥浆扩孔。采用清水和水泥浆扩孔时，应先用清水由上而下扩孔一遍，再用水泥浆由下而上扩孔一遍;采用水泥浆扩孔时，应至少上下扩孔各一遍。喷管应均匀旋转、均匀提升或下沉。喷射管分段提升或下沉的搭接长度不得小于100 mm。

4)在施工中应对每一根锚杆的扩大头旋喷注浆量现场实时计量，并通过注浆量计算扩大头直径。通常情况下，扩大头旋喷注浆用水泥量不应少于350 kg/m。

3.4 杆体安放

1)扩孔完成后，应立即将全部高压喷射注浆管取出，再将套管接长钻至锚孔底部，套管钻进时改清水钻进为水泥浆钻进，兼作一次注浆。

2)套管钻孔至扩大头锚杆孔底时，松开钻机上的套管连接头，沿套管将锚杆体插入孔底。

3)杆体安放设计深度为距孔底50 mm～100 mm，不大于300 mm。因此当钢套管全部拔出后，再用钻机通过钻杆连接头将杆体拉出50 mm～100 mm，以满足杆体安放设计深度要求。

3.5 注浆方法、时机及工艺参数

1)钻孔内采用二次注浆工艺。注浆材料应根据设计要求确定，一般采用42.5级普通硅酸盐水泥纯水泥浆，强度、水灰比、注浆用水泥量要根据施工工艺参数试验确定，一般锚固体水泥浆体设计强度为25 MPa，水灰比为0.7。

2)杆体安放完成后，利用钻机拔钢套管，拔至普通锚固段始端时停止拔管，插入一次注浆管至水泥浆液面下不少于2 m向钢套管内补浆，当孔口溢出浆液时，停止补浆，利用钻机将钢套管全部拔出。套管拔完浆液下沉后再在孔口将水泥浆补满。

3)拔钢套管的过程中注意不得将锚杆体带出，当发现有锚杆体带出现象时利用钻机上的钻杆连接头将锚杆体回顶到位。

表1 锚杆工程质量检验标准

4)二次注浆时间和压力可根据注浆工艺通过试验确定，一般待一次注浆体强度达到5 MPa(约24 h)后进行二次注浆，二次注浆时为提高水泥浆的早期强度，可适当加早强剂，二次注浆瞬时压力一般为 2.5 MPa～5 MPa。

5)在施工中应对每一根锚杆孔的水泥浆注浆量现场实时计量，应满足设计要求。通常情况下，当锚杆钻孔直径为150 mm时，两次注浆总用水泥量不应少于70 kg/m。

3.6 工程质量检验

1)锚杆原材料应检验原材料出厂合格证、材料现场抽检试验报告和代用材料试验报告、锚杆浆体强度等级检验报告。

2)锚杆验收应进行验收试验(抗拔力试验)。

3)锚杆的质量检验应符合表1的规定。

3.7 各阶段试验

1)施工前应根据设计要求和地质条件进行现场工艺试验，调整和确定合适的工艺参数，检验扩大头直径。a.工艺参数包括:成孔工艺形式、钻进速度;清水扩孔压力和速度、水泥浆扩孔压力和速度、水泥浆配合比、注浆量;锚杆注浆用水泥浆配合比、一次和二次注浆的注浆量、注浆压力等。b.扩大头直径可通过现场量测和现场开挖量测。c.扩大头的位置和长度应根据达到设计要求的高压喷射压力和提升速度的起始和终止位置计算。

2)高压喷射扩大头锚杆是一种新型锚杆，用于未应用过的地区和地层时必须进行极限抗拔试验(基本试验)。

3)锚杆验收时应进行验收试验。验收试验的数量不应小于工程锚杆总数的5%且不少于3根。