扩大头锚索施工技术实例

【摘 要】结合珠海市特大基坑工程,对基坑锚索方案进行了优选,确定采用扩大头锚索.笔者阐述了扩大头锚索的施工工艺,分析了扩大头锚索的应用范围该文章对于推广扩大头锚索在工程中的应用具有一定的现实意义.

【关 键 词】深基坑工程；扩大头锚索；施工工艺

1工程基本情况

1.1工程概况

某特大基坑支护工程位于广东珠海市,基坑长度约400m,宽度为60~75m,基坑周长约915m,基坑面积约2.93万,深度15.15m.

1.2工程地质条件

本工程场地地层按成因类型自上而下共计5个工程地质层,15小层.场地中不良土层如填土、砂土、淤泥质土层数较多,总厚度较厚,埋藏深度也在基坑深度范围内.地下水埋藏深度在1.65~3.44米之间,平均深度2.51米.其主要补给方式是大气降水和滨海潮汐.

2基坑锚索的方案选择

该深基坑坑底标高-15.15m,基坑支护方案为桩锚+内支撑.原设计锚索为1~2道普通锚索,规格为3~5根7Φ5钢绞线,长度30.0~45.0m.但普通型锚索比较适合应用于岩层,而在软弱的土层中,由于锚索锚固体与土层的摩阻力较低.在淤泥质土中只有20~30kPa左右,在粘性土、砂土中一般在50~80kPa左右.故普通锚索存在的缺陷是单根抗拔力较小,锚索设计长度较大,位移相对也较大.在土层中采用锚索,要满足设计的抗拔力,一般采用加大锚索长度或减小锚索水平间距这两种办法.但锚索间距过小会产生“群锚效应”；而依靠增加锚索长度来提高抗拔力也是有一个限度的,且锚索越长施工难度越大,施工质量越没有保证.扩大头锚索的出现,恰好有效弥补了普通锚索的缺陷,它单根抗拔力较高、位移较小、可靠性好.它应该是以后锚索技术发展的一个新方向.所以设计单位在综合上述优缺点并兼顾施工难度、经济效益来考虑,基坑支护方案决定把普通预应力锚索更改为扩大头预应力锚索.

本例采用扩大头预应力锚索,设置为2道,竖向间距为4米.第一排水平间距为2.4米,第二排水平间距为1.2米,锚索长度为26.2米（包括自由段6米,扩大头6米,扩大头孔径为0.5米,13米普通锚固段,1.2米张拉操作长度）.如下图1所示.

3扩大头锚索的施工工艺

扩大头锚索的具体工艺流程:施工准备→测放孔位→钻机就位→成孔→扩大头注浆→安放锚索→二次注浆→养护→锚头安装→张拉锁定.

施工方法：采用锚杆钻机带套管护壁钻进,分别采用水与水泥浆液分层高压旋扩并置换填浆形成高压旋喷扩大头锚杆主体.主要为以下几方面:

3.1成孔和扩大头的形成:锚杆成孔采用锚杆钻机套管护壁钻进.钻孔孔径150mm,本工程是采取水与水泥浆液分层高压旋扩并填浆形成扩大头锚杆主体.

3.2锚索制作及安放:锚索采用钢绞线制作,由导向帽、定位托架等组成,锚杆自由段外加PVC软管,将灌浆管安放在架线环及定位托架中间.锚索的安放与注浆管同时进行,两者一起徐徐伸进孔内到设计位置.

3.3置换注浆:使用水泥为32.5R普通硅酸盐水泥,采用水灰比为0.8～1.0的纯水泥浆,置换注浆量以锚索孔口流出纯水泥浆液为准.

3.4养护安装承压板及锚固传力装置:锚索施工完成后养护15d,砼腰梁浇注完成进行7d养护后,试块7d抗压强度达到75%的设计强度后,方可进行锚索的张拉锁定.

3.5张拉:预应力锚索施工前应进行锚索抗拔力试验,以便设计调整抗拔力参数.本项目共做了四条锚索的抗拔力试验,试验结果如下表2所示.

4扩大头锚索应用性分析

通过本次扩大头锚的工程应用,总结出以下两点：

4.1扩大头锚索的适用性

扩大头锚杆特别适合于深度大、土质条件差、临近有建筑物,对变形要求高的基坑,当采用锚拉排桩或锚拉地下连续墙时,可以用一排扩大头锚索替代2～3排普通锚杆,经济效益显著,并且限制基坑变形位移.而且更重要的是扩大头锚杆位移小的特点特别适合于地下室的抗浮要求.而且可推广在抗浮锚杆的应用中.

4.1.1受周围施工条件限制小：扩大头锚索比普通锚索长度要减小许多,对周围环境的影响和受周围环境的制约较小；

4.1.2基坑变形：据有关资料和已施工扩大头锚索工程基坑变形监测统计,,扩大头锚索应用在基坑支护中基坑变形虽然比较大,但安全性比较好；

4.1.3成本分析：通过最终施工方案(主要为扩大头施工)与初步设计(普通锚索施工)进行对比,在相同的桩锚技术结构中,采用扩大头锚索后,受地域条件影响解决了,锚索长度也减小了.与普通锚索施工相比经济效益更好.

4.2扩大头锚索的局限性

4.2.1施工速度及难易程度:扩大头锚索施工速度慢,全日单机日可完成7根,而普通锚索日可完成15根,而且机械损耗大,维修困难,施工进度难以保证.

4.2.2应力集中问题:通过实际施工,我们发现此工艺存在对基坑周围土体应力过于集中的缺点,容易产生地表裂缝,即“群锚效应”.

4.2.3在地下水丰富,砂层较厚,特别是存在粉砂层的情况下,扩大头锚索施工困难,质量极难保证.

5结束语

总的来说,扩大头锚索具有单根抗拔力高,位移较小,受周围环境影响小,在一定条件下经济效益好的优势,虽然它也存在上述的一些局限性.但我们相信,经过广大工程技术人员对其受力机理和施工工艺的不断研究和完善.扩大头锚索在工程中的应用一定有一个美好的明天.