扩大头锚索施工在砂质粉土中的运用

摘 要：JL扩大头锚索（又称钜联扩大头锚索或高压喷射扩大头锚索）,该施工方法已形成了标准工法和标准设备配套,广泛适用于各种粘性土和砂土,且能很好地解决了砂层塌孔的难题.本次扩大头施工方法是在浙江省杭州市首次试用,无论是从经济效益还是从社会效益,扩大头锚索在砂质粉土的基坑围护中存在很大优势,值得推广.

关 键 词：扩大头、施工方法、砂质粉土

引言

随着土地资源的不断缩减,城市建设过程中地下空间的利用被越来越重视.最近几年沿海开发的众多城市建设中,各类房地产项目至少都做到负二至负三层地下室,一些特殊的甚至做到了四层地下室.这对深基坑的加固提出了更多更严峻的要求.如何有效的控制深基坑工程在建设工期中所占用的工期,如何有效的控制深基坑工程在项目成本的投入比例,已经成为各投资方控制成本的关键路径.而扩大头锚索技术就是在这个环境下应运而生的.扩大头锚索具有降低工程造价、节省工期、质量稳定等优点,自从钜联JL扩大头锚索技术试运用至今,越来越被推广.本次推广的项目,就是扩大头在浙江省杭州市首次试用.

一、项目概况

本项目为一个集酒店、商业、办公为一体,占地45亩的综合体项目.上部建筑：包括两幢27～42F主楼、6F商业裙房,总建筑面积252650m2；地下建筑：设3层地下室,占地面积29284m2；基础形式：工程桩为钻孔桩.基坑规模：207m×130m；开挖深度：±0.000等于7.6m,现场地绝对标高为6.4m（相对标高-1.2m）,基坑开挖面积为24572m2左右,基坑计算深度13.85～16.15m不等.工程紧临钱塘江,因此在开挖深度范围内,主要为砂质粉土,土的力学特性就是干强度低,透水性强.同时地下室基坑东南西三面紧邻已建市政道路,北侧紧邻学校.开挖面离马路最近距离仅10m.

考虑到基坑开挖及降水会对周边建筑的影响,在设计过程中考虑东面及南面考虑紧邻马路,采用围护桩+扩大头锚索+止水帷幕.西侧及北侧因为和马路学校尚有40m左右的距离,采用大放坡+普通锚杆+止水帷幕的设计形式.根据不同的场地开挖条件,设计过程中对有大放坡开挖条件的,采用普通锚杆+止水帷幕.对于无条件的部位,采用支护桩+扩大头锚索+止水帷幕.

考虑到扩大头施工在杭州地区尚未施工,因此在专家评审过程中,特意强调,必须先做试验,能达到设计强度的,才能进行施工.大面积施工前,项目现场进行了三根扩大头锚索的施工,并做了相应的抗拔力试验.最终2根拉到900kN无明显位移,还有1根拉到1000kN,滑动位移超过设计允许值.抗拉试验显示,扩大头锚索能达到设计要求.通过试验,获得了基坑围护评审专家的认可,基坑围护施工方案得以正常实施.

二、扩大头锚索施工方法

25～30MPa25～30MPa

钻孔至扩大头部位

一次清水扩孔

二次清水扩孔

25～30MPa

三次水泥浆液扩孔

下锚索

注浆

1.钻孔

锚索钻孔应符合下列规定：

（1）锚索钻孔不得扰动周围地层；钻孔前,根据设计要求和地层条件,定出孔位、做出标记；锚索水平、垂直方向的孔距误差不应大于50mm.钻头直径不应小于设计钻孔直径3mm；钻孔轴线的偏斜率不应大于锚索长度的2%；锚索钻孔的深度不应小于设计长度,也不宜大于设计长度500mm.

（2）特殊情况处理：锚索开孔应尽量避开砂层位置,以防止锚孔漏水.无法避开,当孔口漏水严重,影响锚索施工质量及基坑安全时,可采取如下措施：在孔口放置两根长约2～3m注浆管伸入孔口内,穿过帷幕分两次进行双液注浆止水.入口时在钻杆上可绑一些麻袋之类的材料,对止水帷幕漏水口口子进行适当封堵.

2.扩孔

（1）高压喷射扩孔的施工参数应根据土质条件、扩大头直径通过试验或根据工程经验确定,并在施工中严格加以控制.

（2）扩孔的高压喷射压力应大于20Mpa,可取20～40MPa；喷嘴移动速度可取10～25cm/min；用25～30MPa的高压水进行扩孔.高压喷射注浆的水泥,宜采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥.

（3）水泥浆液的水灰比应按工程要求确定,可取1.0～1.5,常用1.0.高压喷射孔到高压注浆泵的距离不宜大于50m.当喷射注浆管贯入毛孔中；喷嘴达到设计扩大头位置时,即可按设计规定的工艺参数进行高压喷射扩孔.喷管应均匀旋转、均匀提升或下沉,由上而下或由下而上进行高压喷射扩孔.喷射管分段提升或下沉的搭接长度不得小于100mm.

3.注浆

注浆材料采用纯水泥浆,水泥浆采用42.5复合硅酸盐水泥,水灰比0.4～0.5.随搅随用,并在初凝前用完.严防石块、杂物混入浆液.第一次注浆压力保持在0.3MPa左右,注浆管的出浆口应保持在浆体表面以下,保证孔中气体能逸出.第一次注浆结束后2～4小时内,用高压1.5～2.0MPa从注浆管进行二次注浆.当孔口溢出较浓浆液可停止注浆.浆体强度检验用的试块每30根锚索不应少于一组,每组不应少于6个试块.

4.张拉和锁定

当围梁强度满足张拉要求（抗压强度值应不小于20MPa）,准备进行锚索的张拉及锁定工作.锚索的张拉和锁定应符合下列规定：

v1w锚索台座得承压面应完整,并与锚索轴线方向垂直；锚索张拉前应对张拉设备进行标定；锚索张拉时,注浆体和混凝土台座的抗压强度值应不小于20MPa.

v2w锚索张拉应有序进行,张拉顺序应考虑邻近锚索的相互影响；锚索正式张拉前,应取0.1～0.2轴向拉力设计值Nt对锚索预张拉1～2次,使杆体完全平直,各部位接触紧密；锚索应采用符合标准和设计要求的锚具.

v3w锚索张拉值为800kN,锁定值为700kN.锚索张拉至1.05～1.10Nt时,对砂性土层保持10min,然后卸荷至锁定荷载设计值进行锁定.

三、存在的问题

扩大头锚索在砂质粉土中的应用存在的问题比较突出的就是成孔及注浆.

首先是成孔的问题,砂质粉土中成孔的关键就是坑外降水,砂质粉土基坑围护降水成功,则说明基坑围护已经成功了一大半,扩大头的施工也是如此,因此,在施工过程中,扩孔位置的地下水位应将至扩大头一下300mm以上.

其次是如何保证注浆前不塌孔,这就必须扩大头施工的一应准备工作都必须提前做好,锚索就位、扩大头的成孔、下锚索及注浆要一气呵成,中间不得有长时间的停留.

四、结论

工期进度方面：通过同相邻工地对比,同样的基坑深度,相邻工地采用三层止水帷幕+围护桩+两层内支撑,我方施工地下室基坑围护及挖土工程,比相邻工地节约时间约6个月,财务成本直接节省1600万以上.

经济投入方面：相邻工地的基坑围护每米造价约为2.5万元每米（两道内支撑+围护桩+止水帷幕）,而我方采用的扩大头基坑围护方式,每米造价约2万元每米（围护桩10000元/延米+扩大头2000元/米+三轴搅拌桩8000元/米）,直接节省造价350万元.

社会效益方面：该项目采用的扩大头锚索施工是杭州地区首家,受到了广大兄弟单位的关注,也得到了杭州地区相关基坑围护专家的认可.为扩大头锚索施工在杭州地区的推广起到了很大的推动作用,也为扩大头在粉质砂质粉土的运用提供了现实案例.

综上所述,无论是从经济效益还是从社会效益,扩大头锚索在砂质粉土的基坑围护中存在很大优势,值得在建筑行业中推广.