高压喷射囊式扩体锚杆验收试验及施工工艺

张其宣

（浙江工业大学，杭州310014）

1 工程实例

中交荣域地下室车库项目建设地点位于江苏省南京市高淳区凤山路以南、丹阳湖北路以西地块。为1 层整体地下室，建筑面积约31 489m2。

1.1 工程地质及水文地质概况

建筑场地地形稍有起伏，地貌单元为阶地，发育有古河道。根据地勘报告可知，场地各土层物力力学指标如表1 所示。

表1 土层物理力学指标

1.2 主要试验仪器

穿心千斤顶1 台，油压表1 套，百分表位移传感器2 只，磁性表座2 只，反力架1 台。

1.3 试验锚杆设计参数

本次试验所选用的锚杆参数如表2 所示。

表2 锚杆设计参数

2 锚杆验收试验及成果分析

2.1 试验步骤方法

根据CECS 22：2005《岩土锚杆（索）技术规程》[1]的有关规定，本次验收试验采用单循环分级加载法进行检验。单循环分级加载法即依次对扩体锚杆施加0.1、0.5、0.75、1.00、1.20、1.33和1.50 倍的锚杆抗拔力特征值作为试验荷载，然后卸载至特征值的10%，再加载到特征值。每级荷载保持6min，最后一级荷载保持11min，依次记录位移计的读数。在试验过程中，若前后位移计读数的差值均不超过1.0mm，则认为位移收敛稳定。否则延长加载时间，并记录15min、20min、25min、30min、45min和60min 时的位移计读数。本级荷载加载完成后，进行下一级荷载加载，直至单循环分级加载结束。

2.2 锚杆验收试验结果

根据试验荷载、位移实测数据，分析试验锚杆荷载与位移的变化关系。试验结果分析如下：

1）经计算，a#、b#、c#、d#、e#、f#、h#、j#、k#锚杆分别为：2.02mm、2.02mm、2.02mm、1.57mm、1.57mm、1.57mm、2.02mm、23.51mm、21.55mm、21.55mm、21.55mm、27.71mm、27.71mm、27.71mm。在最大试验荷载下锚杆的弹性位移量分别为16.49mm、17.56mm、17.68mm、18.11mm、18.64mm、18mm、31mm、18.97mm、18.97mm、19.73mm。均介于ΔS1、ΔS2之间，所有锚杆拉拔试验均合格。

2）从图1 可知：9 根锚杆在试验荷载未达到300kN 之前变形基本接近，变形较小。分析此时变形主要是由于非扩体锚固段的拉伸所引起，此时主要受锚杆长度的影响。

3）当试验荷载超过300kN，图像出现明显分化。分析是由于非扩体段达到极限承载力，导致锚周土体发生剪切破坏，此时锚杆的抗拔承载力受扩体段影响较大。

4）从d#、e#、f#、h#、j#、k#锚杆的荷载位移图像上发现不同的扩体段直径的锚杆的承载能力有明显的区别。说明扩体段直径是抗拔承载力的主要影响因素。从a#、b#、c#、h#、j#、k#锚杆的荷载位移图像上发现，h#、j#、k#锚杆的抗拔承载力不及a#、b#、c#锚杆。分析发现a#、b#、c#锚杆所在土层较好。

3 高压喷射囊式扩体锚杆的施工

3.1 施工工序

高压喷射囊式扩体锚杆施工工序为编锚、放线定位、钻机就位、钻进引孔、旋喷扩孔、接管下锚、高压注浆、拆管补浆、防水处理、防腐处理、张拉锁定和外锚头密封处理。

3.2 施工的技术要求

施工的技术要求包括：

1）在正式施工之前对场地进行平整硬化，满足钻杆钻机施工作业时的基本要求。选用合适的机械设备进行布置安装和调试，重点检查机器的高压试喷，用高于施工要求5～10MPa的喷射压力高压喷射水泥浆，持续喷射10min，检验相关机械及水泥浆质量是否满足设计要求。

2）依据设计图纸，在正式施工前对每根锚杆的点位进行测量控制，保证点位偏差小于100mm。并测放施工点位的场地标高，根据设计要求确定钻机钻进深度。

3）待钻机到达设计深度后进行扩孔施工。本工程采用水灰比为1.0 的水泥浆进行高压喷射扩孔，喷射压力控制在25MPa。整个过程保持匀速提升、匀速旋转，即保持15cm/min的提速和10r/min 的旋速。在进行单根扩体锚杆扩孔施工时应保持连续作业，如果发生中断，恢复扩孔时应保证500mm 的搭接长度。

4）现场组装囊式扩体锚杆，并涂刷厚度不小于280μm 的防腐涂层。扩体锚杆组装完成后，将注浆管固定在囊式扩体锚杆上，用旋喷钻机附配吊装系统将其吊入锚孔内。迅速将扩体锚杆下放至设计深度，然后高压向囊内注入水灰比为0.5 的水泥浆。待囊内注满水泥浆后，松动固定装置，使注浆管与锚杆分离，继续向囊外注入水灰比为1.0 的水泥浆。直到水泥浆液连续从孔口溢出。

5）锚杆施工完成后28d 或者注浆体强度达到设计强度的80%，取锚杆总数的5%且至少3 根锚杆进行验收试验[2]。试验按照单循环分级加载法进行。

6）在进行底板结构防水过程中，对锚杆根部进行加强处理。在混凝土浇筑前，依次安装螺旋箍筋、钢垫片、预应力筋螺母，并进行防水处理。

4 结语

本文以某地下车库扩体锚杆工程为背景，通过对验收试验的研究及扩体锚杆的施工过程分析，得到以下结论：

1）在拉拔荷载未达到300kN 之前，主要是非扩体锚固段承载荷载作用，此时锚杆位移较小。随着荷载逐级增加，扩体段开始承担荷载作用。

2）扩体段直径、埋置深度、锚头所在土层的岩土参数的改变都对其抗拔承载力有影响。其中扩体段直径是主要影响因素之一。对比埋置深度，扩体段所在土层的岩土参数对抗拔承载力的影响更大。

3）通过高压喷射扩孔、膨压扩孔提高了扩体锚杆的成孔质量。通过无收缩灌浆料封底、防腐囊体包裹、止浆塞密封、防腐涂层、遇水膨胀止水胶条等多种防腐技术，提高了扩体锚杆的耐腐蚀性。