砂卵石地层预应力锚索复合土钉支护技术应用探讨

张功英

（福州永基建设有限公司）

0 引言

基坑工程是土力学基础工程中的传统问题，随着建筑业发展，对该工程的研究也更加深入，尤其是近年来城市化进程加快，基坑工程数量急剧增加，同时又伴随较高的施工要求，给施工带来了不小的难度，其中最值得关注的问题就是在砂卵石地层中进行开挖与支护的问题。现多采用预应力锚索复合土钉支护技术，该技术的应用大大减少了支护设计的工程量，且更能保证基坑工程的安全性。

1 工程概况

福建省某砂卵石地层工程为超大深坑工程，工程总占地面积为8.9 万m2，开挖面积为7.2 万m2，在基坑的非塔楼区域预备开挖深度为31.32m，在本工程施工中主要采用“支护桩+预应力锚索”的支护方案。通过对施工现场的勘探，在勘探深度为45m 的范围内揭露的地层按照其成因进行分类可分为：人工堆积层和新近沉积层。主要土层结构有层峦岩、层细中砂粘质粉土等，给工程施工带来一定难度。

2 工程难点

⑴该工程地处福建省老城区，此地居住居民众多，施工过程中还应考虑到居民的安全，给施工带来一定制约，再加上老城区周围环境状况复杂，钻孔过程中易出现地面冒浆问题，导致成孔困难，给施工带来一定压力。

⑵由于该工程以砂卵石地层为主，地层稳定性较差，且砂卵石颗粒较大，在钻孔过程中易出现卡钻现象，进而造成钻具损坏严重。

⑶在砂卵石地层进行预应力锚索体安装或者注浆时，容易造成砂卵石坍塌，如果预应力锚索体安装位置不规范，还会影响锚固力，进而影响施工的整体质量。

⑷在预应力锚索自由端进行防腐黄油涂刷时也是施工中的难点问题。注意黄油涂刷时应均匀涂刷，防止因黄油涂刷不均匀造成的预应力锚索防腐不到位，引起锈蚀；还要保护塑料波纹套管，防止其破裂；在砂卵石地层施工中，为保证锚固效果，通常采用远距离锚固，但在注浆后自由段的有效长度会变短，锚固段变长，进而形成近距离锚固，影响施工效果。

3 预应力锚索复合土钉支护施工工艺

预应力锚索复合土钉支护施工是一种复合型技术，其中融合了各单项施工技术，包括袖阀管水平注浆施工、全套管跟进水冲法成孔施工及土钉施工，在福建省某砂卵石地层工程施工中均有所应用。现就这三项施工工艺分析预应力锚索复合土钉支护施工工艺，具体流程如图1 所示。

3.1 袖阀管水平注浆施工

本工程多为砂卵石地层，在对该地层进行土体改良，在第一层土层支护时多采用袖阀管施工技术，具体施工过程如下。

3.1.1 钻机成孔

图1 预应力锚索复合土钉支护施工整体流程图

选用本工程施工规定的钻机类型进行钻孔作业，钻孔时注意预留孔径与钻孔深度应符合要求，一般来说，钻孔孔径应保持在100mm 左右，钻孔深度应在40m 左右，钻孔倾斜角建议与锚索倾斜角保持一致，钻孔的方式也应根据卵砾石含量而定。若该地层中卵砾石含量较少，则可以采用套管钻进的方式，用泥浆进行循环护壁，利于保证施工质量，提高整体施工的流畅度；若该地层中卵砾石含量较多，此时对钻进施工带来较大影响，为防止出现卡钻现象，应采用跟管护壁回炉钻进工艺，并将钻头与套管合金钢刀片之间的距离控制在28mm 左右。当钻进深度符合要求之后，应撤出钻杆，并做好孔内的清洗工作。

3.1.2 浇筑套壳科浆液浇筑

套壳科浆液制备应按照1：1.5：2 的水泥、膨润土、水的配合比，将三种材料按照规定剂量放于配浆桶内进行搅拌，以制备合格的套壳科浆液。之后再进行套壳科浆液的浇筑，浇筑时借助注浆泵的动力，通过注浆管将套壳科浆液注入孔内，注意注浆应从孔底向上进行注浆，直至浆液注满套管后方可将套管拔下，再对套管占用部位进行补浆，直至浆液注满方可将注浆管拔出，由此浇筑完成。套壳科浇筑示意图如图2 所示。

图2 套壳科浇筑示意图

3.1.3 安装袖阀管

套壳科浇筑结束后应及时安装袖阀管（如图3 所示），安装袖阀管时注意先将袖阀管前端堵住密封，并检查每一节袖阀管之间连接是否紧密，若发现连接不紧密的袖阀管应及时旋紧，若有滑丝现象，应及时更换，此外还应检查袖阀管有无出现裂缝问题，防止泥浆向袖阀管内渗漏，使钻孔报废，浪费人力，影响施工质量。将袖阀管堵住密封可以保持管内清洁，防止灰尘进入。

图3 袖阀管安装示意图

3.1.4 注浆

注浆不急于进行，应在上述工序完成2 天后进行。注浆时浆液水灰质量比应按照0.5：1 进行配置，同时为了有效提高注浆效果，还可以掺入一定的水玻璃，注意每个注浆段逐次进行，之间大概间隔6～8 分钟，注浆压力控制在1.6～2.8MPa，对于上部空位应去下限值，注意空位标高越高注浆压力应越小，反之注浆压力则越大，注浆结束后，注意清洁袖阀管内的灰浆，保持管内清洁。注浆示意图如图4 所示。

图4 注浆示意图

3.2 全套管跟进水冲法成孔施工

在本工程第二层土层支护时，依据本工程工程地质、水文情况特点，采用全套管跟进水冲法成孔工艺，具体流程与上述流程相似，大致如下。

3.2.1 全套管跟进水冲法成孔

首先挖好钻孔平台，再用相关测量工具测量出锚索空位标高，并将锚杆钻机就位，根据钻孔施工规定调整好钻杆倾斜角，固定液压装置，待钻机完全固定后方可进行后续作业。钻孔过程注意按照钻入顺序进行，采用全套管跟进钻孔方法，待第1 节钻杆及套管钻入土层之后，进行冲洗，将管内残渣冲洗干净，之后再安装第2 节及套管，再将第2 节及套管钻入土层，以此类推，直至施工结束。钻孔过程需注意钻孔孔径不得超出或小于规定范围，保证钻孔的有效性。

3.2.2 制作锚索束

锚索束制作质量影响整个工程施工质量，因此，在锚索束制作过程中应严格按照锚索束制作标准，根据图纸设计锚索束的长度要求，采用砂轮切割机进行钢绞线下料，并将导管中的支架用铅丝绑扎。为防止自由段锚索束被水泥浆抱死，应在锚索束自由段涂抹黄油，防止锚索锈蚀。在运输锚索时切忌生拉硬拽，应采用合适的运输工具，借助人工转运等方式将锚索束运送到指定位置，防止波纹管破损。

3.2.3 锚索束安装及锚索注浆

锚索束安装作业宜采用人工进行，施工人员将制作好的锚索束下入套管内，注意下入过程应缓慢进行，不得急于求成，要确保锚索束一定下入孔底。

锚索束安装好后开始进行注浆施工，浆液宜采用纯水泥浆，先注入2 桶，在根据注浆实际情况酌情添加，注意控制注浆压力，注意控制第一次和第二次注浆的时间。

3.3 土钉施工

土钉墙是一种原位土体加筋技术，在本工程施工中有所应用，主要是在本工程的基坑边坡用钢筋制成的土钉进行加固，进而形成类似重力挡土墙的支护结构，本工程对于土钉材料及具体施工工艺有明确规定。

3.3.1 对原材料的要求

根据本工程地层特点，选用有强度检验报告的合格的土钉，不得出现锈蚀现象；根据本工程施工要求，选用符合施工规定的水泥，正式使用之前先进行实验；尽量选用中、粗砂作为施工用砂，注意控制含水量和含泥量；不得使用污水进行水泥配置，避免影响水泥正常凝结。除此之外，对于其他材料的购置也应按照本工程规定进行采购。

3.3.2 具体施工工艺

土钉施工顺序大体包括定位、成孔、置筋、注浆等，以下，针对成孔、置筋、注浆施工过程进行介绍。

⑴成孔：本工程为砂卵石地层，在支护施工中存在一定困难，施工人员应密切勘探本工程地质，并根据自身工作经验进行钻孔作业，钻孔时不可盲目钻取，应根据施工要求选择合适的位置进行钻孔。

⑵置筋：成孔后将孔内杂物清除干净，并往孔内放置Ⅱ级螺纹钢筋，还要在钢筋上每隔2m～3m 设置一个定位架。

⑶注浆：注浆过程不可马虎，根据本工程施工要求，以及本工程施工条件合理施工，注浆时宜在孔口设置止浆塞并使之与孔壁紧密贴合，防止注浆时浆液撒漏到孔壁，造成孔内堵塞。注浆开始位置应选择在孔底。

4 结语

综上所述，在砂卵石地层地基施工中，采用传统的施工方式已无法满足现阶段的施工要求，因此建筑方面相关学者开始针对砂卵石地层地基施工展开研究，集各项施工技术之长，研究出预应力锚索复合土钉支护施工技术，并将其应用于砂卵石地层施工中，效果显著，极大推动了砂卵石地层地基施工的有效发展。