35m旋喷锚索施工在船闸扩容改造工程中的应用

王 辰

（江苏省交通工程集团有限公司，江苏 镇江 212000）

芒稻船闸扩容改造工程下闸首基坑紧邻新大桥主墩，基坑开挖深度达19.7m，需防止基坑开挖过程中引起土体位移和滑坡，导致基坑边坡及大桥主墩发生过量变形和破坏，这也是工程的重点和难点。同时，由于土锚长达35m，土锚深度范围内土层均为淤泥质粉土，因此容易塌孔，不利于钻进成孔和杆体安放。

为了能够在这种复杂的地址和地质条件下，确保基坑边坡及大桥主墩不发生位移和变形，同时加快基坑开挖施工进度，减少基坑暴露时间。经研究、对比，选用旋喷锚索工艺，通过高压旋喷与钢绞线相结合，可保证土锚拉应力，加快施工进度。

1 施工概述

旋喷锚索工艺即利用高压旋喷原理将水泥浆体和钢绞线杆体结合形成锚固抗拉体，保证土锚拉应力，加快施工进度。其具备以下特点：（1）施工操作简单，场地要求较低，机动灵活，施工迅速，质量可靠。（2）利用高压旋喷原理，泥浆护壁防止塌孔，确保钻进成孔和杆体安放。（3）减少土方开挖，加快施工进度。（4）锚索在张拉后和土体互相作用的同时，桩、锚索间相互协调工作，基坑达到安全稳定状态。

2 适用范围

该工法适用于基坑开挖深、地址和地质条件复杂、变形监控要求高的施工环境。

3 工艺原理

（1）高压旋喷钻头的高压水泥浆，在高压泵作用下从底部和侧翼向外喷射，喷射过程中对周侧的土体进行切割；高压旋喷钻头和侧翼在动力推动下逐渐向前推进，直至达到设计深度和直径，形成锚孔。（2）高压注浆与锚索形成锚固抗拉体。（3）利用锚索与灌注桩排桩连接，锚索张拉后形成拉应力，对土体进行支护。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 工艺流程

旋喷锚索施工工艺与钻孔灌注桩结合，对下闸首基坑局部进行支护。在具备旋喷锚索条件后，可按照工艺流程图实施（见图1）。

图1 工艺流程图

4.2 操作要点

（1）灌注桩施工。灌注桩为排桩结构，锚索穿插入灌注桩之间，锚索与灌注桩相互协调起到支护作用。为了确保锚索顺利安装，灌注桩不得串孔、扩孔。为防止灌注桩串孔现象，施工前应保证桩距在5m内且混凝土完成后24h才能开钻，以免干扰相邻桩混凝土的凝固。施工前对各灌注桩进行编号、排序，施工方式采用跳打法。（2）土方开挖。土方开挖前采用防渗帷幕（高压旋喷桩）与井点降水相结合，降低地下水位，保证土方开挖和旋喷锚索施工。土方开挖至土锚标高以下1.2m，确保施工操作面。（3）测量定位。土方开挖至施工作业面后，用水准仪和钢尺标明钻孔位置，做好标记。钻机就位准确，将底座垫平，钻杆的倾斜角度采用罗盘校核。（4）钻孔。施工前应在灌注桩旁挖好排水沟及泥浆池，避免因泥浆随意排放而影响施工。采用MDL-135D型钻机，配硬质合金三翼钻头。根据现场土层土质条件，施工中采用泥浆（主要针对砂质粉土土质）护壁，并通过泥浆循环将孔底钻渣带出孔外；水泥浆水灰比为0.6～0.8，边钻进边搅拌注浆，确保一次成孔，孔深符合设计要求，不应小于设计值，也不宜大于设计长度50cm。钻杆水平、垂直方向的孔距误差不应大于10cm；每个钻孔方向按设计要求的孔斜度、方位角布置，用罗盘控制钻孔角度，钻孔轴线的偏斜率不应大于锚杆长度的2%。钻孔过程中，及时检测孔斜偏差，确保孔斜偏差符合设计要求，必要时采用纠偏措施。

4.3 杆体制作

杆体由钢绞线（4×Φ17.8）、锚盘、隔离架和注浆管制作而成。所用钢绞线在制作之前应送至有关单位检验合格后方可使用。

（1）钢绞线制作。将合格的钢绞线放置于平整硬化的专用制作场地上（尺寸为40m×3m）拉直，用钢尺量测。每根钢绞线比设计长度长100cm，控制每根钢绞线的下料长度误差不大于5cm，采用切割机按量测尺寸切断钢绞线。（2）锚盘制作。制作完成的4根钢绞线安装锚盘，在钢绞线端头安装锚具，锚盘与锚具焊接牢固。（3）隔离架安装。钢绞线应平直排列，沿杆体轴线方向每隔1～1.5m设置一个隔离架，应与隔离架绑扎牢固。（4）注浆管制作。注浆管即钻机钻杆，一体化施工。

4.4 锚索安装

锚索安装前要检查对杆体，检查钢绞线顺直性，如有扭曲，需调整。经检查合格后，进行杆体安装。

将制作好的杆体安装于钻杆上，钻头上套住锚具索套，锚具索套和钻头由钻杆送至设计孔深位置，孔深以钻杆长度为标准。

4.5 注浆

注浆材料：水泥采用强度等级为P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥浆强度为M20，水灰比为1∶0.5～1∶1。

注浆时，注浆管的出浆口应插入距孔底30～50cm处，控制泵压为10～25MPa，控制提升速度在1.0m/min左右。浆液自下而上连续灌注，且确保从孔内顺利排水、排气，随浆液的注入缓慢匀速地拔出。为保证注浆饱满，孔口宜设止浆塞或止浆袋；注浆时需保证在1h内完成单根连续灌注。

孔底注浆体扩大头部分长度为6.0m，为保证满足设计要求，控制泵压为25MPa钻进、提升、注浆各2次，采用大压力、慢提速施工。标准注浆体采用小压力、快提速施工，最终形成符合技术要求的锚固注浆体。

4.6 张拉与锁定

按设计要求安装台座、锚具，台座、锚具型号及强度满足设计要求，台座的承压面应平整，并与土锚的轴线方向垂直。

单个台座由钢垫板（250mm×250mm×20mm，2块）、加强肋（厚度18mm，4块）、楔形板（厚20mm，3块）、槽钢（2[20a）组成。

土锚张拉前对张拉设备进行标定。土锚的张拉需在锚固体强度达到设计强度，且灌注桩与帽梁均达到设计强度等级后进行。张拉按顺序进行，张拉时先用（0.1～0.2）Nt（Nt锚杆轴向拉力设计值）设计轴向拉力值，对单根锚索进行预张拉1～2次，以保证各部位的接触紧密，杆体完全平直。

锚杆张拉应进行荷载分级，每级张拉荷载应观测、控制位移时间及加载速率。锚杆张拉荷载的分级、位移观测时间及加载速率如表1所示。

锚杆张拉至（1.05～1.10）Nt时，保持10min，然后卸荷至锁定荷载设计值进行锚锁。确认钢绞线在张拉控制应力达到稳定后方可锚固。

表1 锚杆张拉荷载表

张拉、锁定时要做好相应的施工记录。

5 封锚

锚固后的夹片顶面应平齐，其相互的错位不宜大于2mm，且露出锚具外的高度不应大于4mm。锚固完毕并确认合格后方可切割端头多余的钢绞线，切割时应采用砂轮锯，严禁采用电弧焊进行切割，同时不得损伤锚具。切割的钢绞线外露长度不应小于30mm。锚具采用封端混凝土保护。

6 质量控制

6.1 施工中易出现的问题及其处理措施

（1）施工注浆过程中如果出现断浆现象，应及时停钻，解决施工问题后再重新进行注浆。（2）钢绞线安放应注意：钢绞线放入钻孔之前，应检查钢绞线的质量，确保钢绞线组装满足技术要求；钢绞线安放后不得随意敲击，不得悬挂重物。（3）注浆浆液应搅拌均匀，随搅随用；浆液应在初凝前用完，并严防石块、杂物混入浆液；旋喷外孔口溢出浆液时，可停止注浆。（4）该施工工艺专业要求级强，如违反施工工艺，会造成人员伤亡事故，因此施工过程中要严格按照专门技术要求进行施工。

6.2 质量控制要点及相应技术质量保证措施

（1）钻进、提升速度控制在1.35～0.8m/min，回转速度控制在20～50r/min，防止速度过快引起旋喷搅拌不均匀，浆液过少。（2）注浆用水、水泥及其他添加剂应注意氯化物与硫酸盐的含量，以防对钢绞线的腐蚀。（3）施工前应根据设计要求和土层条件，选择合理的施工工艺。（4）钢绞线应除油污、除锈，严格按设计尺寸下料。（5）注浆材料应根据要求确定。（6）张拉前，应对张拉设备进行标定；张拉应按一定程序进行，张拉顺序应考虑邻近土锚的相互影响。

7 安全措施

（1）认真贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工实际情况和工程的具体特点，组成由专职安全员和班组兼职安全员参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。（2）严格遵循施工安全流程。（3）坚持开展检查、验收和体系审核活动，做到“四不放过”原则。（4）施工机械有可靠的防雨措施；一、二次线接线处应有齐全的防护罩，二次线应使用线鼻子；有良好的接地或接零保护。（5）施工现场必须建立安全用电责任制。

8 基坑监控

（1）严格控制基坑安全坡比，禁止在边坡上增加荷载。（2）确保基坑降水井连续降排水。（3）变形监测：从基坑土方开始开挖至挖深5m深度处，每2～3天监测1次；5～10m的深度是每天监测1次；待开挖深度大于10m时，每天监测2次。

9 结论

针对狭小的地形地貌、不良的地质条件以及周边不利的建筑物，船闸扩容改造工程宜采用旋喷锚索施工工艺，从施工工艺、材料优选、技术管理、安全管理等方面保证基坑安全稳定，加快了施工进度。