淤泥質土層中基坑支護的高壓旋噴錨索技術

1、淤泥質土層基坑支護的淤泥質土層基坑支護的高壓旋噴預應力錨索技術高壓旋噴預應力錨索技術目錄1 普通錨索的應用局限2 高壓旋噴預應力錨索的特點3 高壓旋噴預應力錨索的設計4 高壓旋噴預應力錨索施工5 應用實例6 主要結論1 普通錨索的應用局限 淤泥質軟土一般呈流塑軟塑狀，天然含水量高，具有壓縮性高、強度低、滲透性差以及靈敏性高等特點。 如果淤泥質軟土中基坑支護設計和施工不當，不僅會容易引起基坑坍塌、場地周邊管線和道路損壞等不良影響，還會造成基坑內樁基傾斜、折斷等嚴重質量事故的發(fā)生。 淤泥質土中的基坑支護結構形式常用的有：重力式水泥土擋墻（H7m）；微型樁垂直復合土釘墻、水泥土樁垂直復合土釘墻（H6

2、m）；支擋式結構等。 樁錨式支護結構在基坑支護工程的應用十分廣泛，但在淤泥質土中錨索的應用較少，建筑基坑支護技術規(guī)范JGJ120-2012中也明確規(guī)定：錨桿不宜在軟土中應用。 究其原因，主要有： （1）錨桿（索）在軟土中會因土的流變和錨固體與周圍土的接觸面的流變而產生錨固力損失和變形逐漸增大的現(xiàn)象； （2）淤泥質土的側阻力小，錨索得不到足夠的錨固力； （3）軟土蠕變使對錨索施加的的預應力損失較大, 支護體系的變形大。 （4）錨索施工時易坍孔、縮頸，施工質量不易得到保證。 近年來，高壓旋噴預應力錨索在淤泥質土地區(qū)得到了較多的應用。 高壓旋噴預應力錨索是一種將大直徑水泥土樁體與傳統(tǒng)錨索相結合而成的

3、新型錨索結構，它利用旋噴鉆機按一定角度在土體中成孔、噴射水泥漿，充分攪拌形成樁體，同時利用鉆機鉆頭將加筋體（鋼絞線）帶入樁體中，施加預應力后形成高壓旋噴預應力錨索。2高壓旋噴預應力錨索的特點 旋噴錨索與常規(guī)錨索相比，主要特點如下： 1）錨固體直徑大（一般300-1000mm）能有效降低錨索周圍土體的應力水平，減少錨索塑性變形，再通過預張拉，能有效控制支護結構位移和內力，達到有效約束變形，減少蠕變變形的目的。 2）錨固體直徑大，錨固體端部可通過復攪、增大漿液噴射壓力等措施形成“擴大頭”，它既有常規(guī)斷面又有擴大頭，能有效克服淤泥質土側阻力小的缺點，錨固力較常規(guī)錨索可提高3-6倍。 3）高壓旋噴預應

4、力錨索施工時成孔、噴漿、攪拌和加筋等程序一次完成，能有效克服常規(guī)錨索在淤泥質土層施工時的坍孔、縮頸問題，保證錨索的施工質量。 4）布置方式靈活，可適應復雜的基坑周邊環(huán)境，所需作業(yè)空間不大，可設置成任意傾斜角度，從而代替常規(guī)錨桿、土釘，適用于不同的地質和場地條件。 5）改善圍護墻體的受力條件。多排錨索對圍護結構形成多點約束，降低了作用于圍護結構上的彎矩，改善了圍護結構的受力條件。 6）與內支撐方式相比，具有空間開闊、土方開挖與地下結構的施工更為方便等優(yōu)點，可縮短施工工期20%50%。 利用旋噴錨索與排樁形成樁錨支護體系，與普通樁錨體系相比，錨索的水平間距和豎向排距可顯著增大，經濟性大大提高。3

5、高壓旋噴預應力錨索的設計 （1）組合形式 高壓旋噴預應力樁錨支護體系的排樁可選用加筋水泥土樁、鋼板樁、鉆孔灌注樁等。 高壓旋噴錨索可根據(jù)需要設置擴大頭或變截面體。 斜向高壓旋噴錨體的直徑可采用0.3-1. 0m，錨頭應與腰梁連結，并施加預應力。高壓旋噴預應力錨索的設計可按中國工程建設標準化標準加筋水泥土樁錨支護技術規(guī)程CECS147:2004的有關規(guī)定進行，這里簡單介紹。 （2）抗拔承載力計算 抗拔承載力設計值應由錨體自重與土體側摩阻力確定:4 高壓旋噴預應力錨索施工 （1）主要施工設備 旋噴鉆機： 履帶式鉆機自動化程度高、移動方便、施工效率高，成錨角度控制好。而簡易底盤式鉆機要靠人工移動，效

6、率較低。 注漿泵（注漿泵（GZB-40CGZB-40C型高壓型高壓注漿泵）注漿泵） 輸出流量：96、99、110L/min 額定壓力：42、40、35Mpa (配90kw電機） 35、30、28Mpa(配75kw電機） 錨盤：錨盤： 采用采用10mm10mm厚鋼板制作，厚鋼板制作，直徑直徑150mm150mm。 鋼絞線用冷擠壓法與錨鋼絞線用冷擠壓法與錨盤進行固定盤進行固定（2 2）工藝流程工藝流程施工時應采用成孔、噴漿、攪拌和加筋一次性完成的施工工藝。工藝流程如下：土方開挖放線定孔位鉆機就位校正孔位、調整角度鉆進（附錨索）噴漿拔套管安裝錨頭錨具張拉鎖定（3 3）施工要點）施工要點錨孔定位：坑壁

7、修整后定位，按設計要求的標高和水平間距定出孔位，做好標記。錨孔定位誤差小于50mm，孔斜誤差小于1度。 鉆機就位：將鉆機對準孔位，調整好角度，采用鉆機自帶角度盤校核鉆孔開孔角度，使開孔角度誤差不超過1，開孔處的平面位置（水平和垂直）誤差為50 mm。 鉆孔：選用硬質合金高壓旋轉鉆頭（噴頭），鉆頭側翼設置多個噴嘴進行高壓旋轉回轉鉆進工藝，錨桿鉆孔的深度不應小于設計長度，也不宜大于設計長度500。錨索角度控制錨索角度控制 錨體施工錨體施工 高壓水泥漿從底部鉆頭和側翼噴嘴向外噴射，噴射過程中同步對周側的土體進行切割；鉆頭在動力推動下逐漸向前推進，直至達到設計深度和直徑，形成錨索。錨體施工符合下列要求

8、： a、錨體施工時提速不超過30cm/min，轉速不低于20轉/min，漿液流量不小于50L/min b、錨體旋噴攪拌的壓力應為20-25MPa，錨體底部擴大端的注漿壓力應增大至25-35MPa，擴大端應采用二進二出四次噴射的工藝，以保證錨體直徑。 c、水泥漿采用42.5級普硅水泥拌制，錨體水泥摻入量25%，水灰比0.7，水泥漿應拌和均勻，隨拌隨用，一次拌合的水泥漿應在初凝前用完。 d、連接高壓注漿泵和鉆機的輸送高壓噴射液體的高壓管長度不宜大于50米。 e、高壓旋噴鉆頭應均勻提升或下沉，由上而下或由下而上進行高壓噴射擴孔，噴射管分段提升或下沉的搭接長度不得小于100。 f、在高壓噴射擴孔過程中

9、出現(xiàn)壓力驟然上升或下降時，應查明原因并及時采取措施。水泥漿比重控制水泥漿比重控制拌制水泥漿拌制水泥漿 錨索制作與安放根據(jù)設計要求設置鋼絞線，鋼絞線插入定位誤差不超過30mm，底部標高誤差不大于20cm。鋼絞線端頭采用15010鋼板錨盤，錨頭用冷擠壓法與錨盤進行固定。錨固段沿桿體軸線方向每隔1.5m設置一個架線環(huán)。自由段用塑料管包裹，與錨固段相交處的塑料管管口用防水膠布封住。筋體應放在樁體的中心上，樁外留0.7m以便張拉。組裝好的錨索在鉆孔時隨鉆桿一同進入孔內。 預應力錨索張拉與鎖定 待旋噴錨樁養(yǎng)護10天后、冠梁強度達到80%后方可進行張拉鎖定。筋體與冠梁、錨具應連接牢固。 張拉采用高壓油泵和穿

10、心千斤頂。 正式張拉前先用20%鎖定荷載預張拉二次，再以50%、100%的鎖定荷載分級張拉，然后超張拉至110%設計荷載，在超張拉荷載下保持5分鐘，觀測錨頭無位移現(xiàn)象后再按鎖定荷載鎖定。錨索張拉錨索張拉5工程實例 1 蕪湖中電環(huán)保發(fā)電項目 垃圾庫為長方形，基礎平面尺寸約41.8116m，基坑面積約3838.4，周長約321.3m?；訓|、西、北三側開挖深度為8.0m，南側開挖深度9.32m，瀝液池開挖深度為11.0m。 垃圾庫四周密布PHC管樁，北側為鍋爐房，樁頂標高-3.4m，東西兩側建筑樁頂標高-3.4m，南側為卸料平臺，樁頂標高-2.4m。PHC管樁距圍護樁外側距離一般為200-2000

11、mm，最小僅為50mm。場地地下水類型主要為孔隙水?？睖y期間地下水穩(wěn)定水位埋深一般為0.451.90m。3層砂中的地下水具有微承壓性質。地層名稱地層名稱直接剪切直接剪切快剪粘聚力c(kPa)快剪內摩擦角()粉質黏土粉質黏土12.66.6淤泥質粉質黏土淤泥質粉質黏土9.76.51 1粉砂粉砂5.428.2粉砂粉砂5.333.4土的物理力學性質指標 由于上部15m的地層全部為淤泥質地層，四周密布已施工完成的PHC管樁。為保證支護結構的變形滿足規(guī)范要求，采用樁錨式支護結構。 錨索采用一次成型的高壓旋噴錨索。基坑北側剖面基坑南側剖面基坑監(jiān)測結果 施工時進行了錨索軸力、圍護結構頂部位移、周邊管樁位移等監(jiān)

12、測，監(jiān)測結果表明： 1 采用兩道錨索的基坑南側的最大位移量僅4.12mm，而采用一道錨索的基坑北側的最大位移量為8.45mm。 2采用一道錨索的南側，錨索的最大拉力與設計值基本相當；采用兩道錨索的北側，錨索拉力最大值僅為設計值的55%左右，說明錨索還有很大的潛力沒有發(fā)揮。 開挖至設計深度后，錨索拉力在初期3-5天內有一個緩慢增長，之后基本穩(wěn)定定。 3 基坑周邊設置21個管樁位移監(jiān)測點，管樁的位移量很小，最大位移量僅3.93mm。2 2張家港市金茂創(chuàng)業(yè)大廈項目張家港市金茂創(chuàng)業(yè)大廈項目 基坑開挖面積約為1.3萬2，開挖深度為8.98。 對本工程基坑有影響的地下水主要為潛水。潛水賦存于2 層粉土夾粉

13、質粘土及其以上土層中，富水性一般，水位標高2.9。地層和土的物理力學指標如下： 采用SMW工法樁 2 道或3 道高壓旋噴錨索的支護形式。 本工程采用650 900 三軸水泥土攪拌樁， 攪拌樁內插H5002001016型鋼的形式，樁長14，型鋼采用插一隔一的方式。采用直徑500mm高壓旋噴錨索， 水平間距1800mm，傾角25?；颖O(jiān)測結果 （1）圍護墻深層水平位移 最大水平位移為34.8mm，測試結果的最大變形發(fā)生在圍護的頂部， 呈懸臂式特征。 （2）圍護墻頂水平位移 隨著開挖深度加深，各點水平位移逐漸加大，開挖到坑底后， 變形趨于穩(wěn)定，最大水平位移累計值為32mm。6主要結論 1）淤泥質地層中采用預應力旋噴錨索樁錨支護結構能夠有效限制支護結構的變形，大直徑旋噴錨索能夠有效降低錨固體與