软弱土锚索二次注浆扩大体积探讨

王创国

【摘要]深基坑定义为深度超出5m的有支护结构的基坑，深基坑工程因工程设计的错误或施工问题，往往容易导致基坑稳定性的丧失[1]，因此基坑支护成为建筑工程地下室安全施工的重中之重。预应力锚索用于稳定基坑外部土体，可防止基坑变形超限，必须确保万无一失，为主体结构施工提供保障。预应力锚索的施工重点在于锚索注浆体在土体的有效锚固，尤其是对软弱土体，采取二次注浆扩大体积，可以有效的发挥锚索与注浆效果，达到基坑安装要求。本文以某工程为例，探讨二次注浆扩大体积对软弱土体提高有效锚固，可以作为今后软弱土基坑支护的参考，为后续类似工程施工提供范例。

【关键词】基坑支护;锚索;注浆;软弱土

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.31.005

1、工程概况

丰润区某基坑，基坑深7.0m-8.1m。采用复合土钉墙支护（微型钢管桩+预应力锚索），总支护面积约4866m2。基坑支护设计等级：二级。基坑支护工程设计使用时间：一年。

2、工程地质条件

开展土建工程的施工时，高层建筑必须要进行深基坑施工，而基坑的质量关乎建筑工程基础的牢固性，进而影响着整体工程的质量[2]。本工程场区地层主要为填土及第四系冲積物。依据其岩性及物理力学性质可划分为7个主要工程地质层，分述如下：

①杂填土（Q4ml）：杂色，稍密，稍湿，以建筑垃圾为主，含细砂、黏性土。该层厚0.40m～1.80m。分布不连续。

②粉质黏土（Q4al）：黄褐色，可塑，干强度中等、韧性中等，切面稍光滑，土质不均，含砂粒，无摇振反应。层厚2.40m～4.70m，分布连续。

第②1层黏土（Q4al）：灰黑;软塑;无光泽，味臭，除腐殖质外尚含少量未完全分解的植物体系，浸水后水面出现气泡，干燥后体积收缩。层厚1.00m～1.30m，分布不连续。

③细砂（Q4al）：褐黄色，中密-密实，湿，主要以石英、长石为主，磨圆度中等，分选不均，亚圆形，级配不良，砂质较纯。层厚0.90m～3.20m，分布连续。

④细砂（Q4al）：褐黄色，密实，湿-饱和，主要以石英、长石为主，磨圆度中等，分选不均，亚圆形，级配不良，砂质较纯。层厚8.30m～11.10m，分布连续。

⑤黏土（Q4al）：黄褐色，可塑-硬塑，干强度高，韧性高，切面光滑，无摇振反应，夹细砂薄层。层厚0.40m～2.40m，分布连续。

⑥细砂（Q4al）：褐黄色，密实，饱和，主要以石英、长石为主，磨圆度中等，分选不均，亚圆形，级配不良，砂质较纯。层厚3.80m～11.20m，分布连续。

⑦卵石（Q4al+pl）：杂色，中密-密实，饱和，成分复杂，大小不等，磨圆度差，亚圆形，呈交错排列，粒径大于20mm的颗粒质量超过总质量的50%，充填物为中砂。最大揭露厚度16.00m，分布连续。

3、基坑支护设计

由于复合结构的主要支护是土钉和锚杆，因此设计要求例如锚杆和土钉的长度、土钉孔之间的距离、土钉孔的倾斜度都要严格遵守水泥钉的用量和水泥的注入量[3];本工程基坑分为2个剖面进行设计。基坑坡顶2.0m以内严禁堆载，2.0m以外最大堆载值不大于20kpa。

4、锚索二次劈裂注浆

4.1应用环境

地勘报告、基坑开挖中局部边坡存在松散杂填土、软塑、灰黑色淤泥质粘性土地段，该层土体埋藏较深，恰为锚索锚固土层。这种杂填土、淤泥质粘性土工程性质差，锚索在杂填土、淤泥质粘性土中粘结强度低，锚索一次注浆不能够满足基坑锚索张拉锁定要求，张拉时有被拉出风险。

附近区域基坑，锚索锚固段在杂填土内，张拉时锚索被拉出。后采用二次劈裂注浆形成扩大体积法补打锚索，实践证明效果良好，锚索达到张拉锁定要求。

4.2原理

二次劈裂注浆是在锚索初次注完水泥浆后，采用高压注浆，通过预留注浆管向锚索内注入水泥浆，高压劈裂开四周包裹住的水泥凝固体，进而对四周土体进行高压切割成缝，形成网络，灌入水泥浆。待水泥凝固后在锚索周边位形成较大水泥与四周土混合体，提高锚索锚固力。

4.3施工

（1）施工流程

施工人员直接在未开挖的基坑土壁中钻设孔洞，在洞内依次放入钢筋、钢丝束、钢绞线等材料，再灌注适量浆体[4]。

（2）成孔

采用普通锚杆钻机成孔，倾角15度，孔深15.0米。

（3）锚索、注浆管制作与安装

注浆管长度等于锚索长度，端部封堵，锚固段打花管，间距1.5米，最后一排距端部1.5米。制作完用胶带缠住，防止水泥浆倒灌。

对复检合格的钢绞线按设计要求制作杆件，每2m 做一组定位支架，注、压浆管与锚杆杆体绑扎牢固，下索过程中，注、压浆管必须与杆体同步进退，不得发生滑移现象。

（4）注浆

一次注浆：水泥采用P.S.A32.5矿渣硅酸盐水泥，水灰比0.5～0.55，清孔完后将一次注浆管插至孔底，用高压泵进行一次注浆。注浆应慢速连续，直至钻孔内的水及杂质被完全置换出孔口，孔口流出水泥浓浆为止。

劈裂注浆：初次注浆后约8小时进行劈裂注浆，注浆压力0.3-0.4MPa，水灰比0.5，注浆量，每根锚索0.5-1.0方。

（5）锚杆张拉锁定

锚杆张拉前，应对张拉设备进行标定。锚固体应大于15.0MPa时，方可进行张拉。锚杆张拉应按一定程序进行，锚杆张拉顺序，应考虑临近锚杆的相互影响。锚杆正式张拉之前，应取0.1～0.2设计轴向拉力值Nl，对锚杆预张拉1～2次，使其各部位的接触紧密，杆体完全平直。

桩锚支护体系中预应力锚杆张拉锁定时，应对钢腰梁与接触面进行修平处理，通过斜垫块使锚杆与钢腰梁成处理成正交状态。

5、成果分析

软弱土层一般具有一定的可塑性，可塑性的大小与其含水量具有密切的关系。土体在周边超载以及自身重力的情况下会产生土中应力，土中应力会导致土体发生塑性变形，最终出现水平位移、沉降以及倾斜等变形情况[5]。本工程基坑采用采用二次劈裂注浆扩大体积锚索19根，严格按照锚索施工要求及二次破裂注浆要求进行施工操作。

软土深基坑支护，由于土的抗剪强度较低，支杆相互协调，与桩体共同起到支护的作用;方案设计时应合理选取预应力值，防止锚杆拉抻破坏[6]。本工程二次劈裂注浆形成扩大体很好地解决了锚索在软弱土中锚固力不足的问题，张拉值130kN，锁定值110kN，达到预期效果，没有破坏被拔出现象，合格率100%。

6、结语

锚索二次劈裂注浆扩大体提高软弱土体有效锚固，能够满足设计支护结构体系对锚索张拉、锁定力要求。避免支护结构方案调整，节约工程成本。

锚索二次劈裂注浆扩大体提高软弱土体有效锚固，能够为临近区域、相似土质采用基坑支护体系中锚索设计与施工提供经验。

参考文献：

[1]韩育胜，刘杰.城市深基坑施工对周围建筑物的影响[J].科技资讯.2016（31）：64-66.

[2]胡义生.复杂深基坑设计优化方法[J].科技咨询.2017（16）：63-65.

[3]赵永志.软弱土层深基坑支护中加强型土钉墙的应用[J].低碳世界.2021（11）：119-120.

[4]武平.高层建筑深基坑工程支护施工技术[J].城市住宅.2021（28）：230-231.

[5]许原骑，曹犇，曹杰.软弱地层深基坑变形影响因素及控制措施[J].工程技术研究.2019（4）：17-18.

[6]吴连祥.某软土深基坑支护桩入土深度分析[J].岩土工程技术.2021（35）：228-232

（本文作者单位为中国二十二冶集团有限公司，河北唐山，063000）