饱和型粉质黏土＋碎石地质条件下的高精度早强型锚索施工技术

王长磊 林春洋 王屹鹏

中国建筑第二工程局有限公司东北分公司 辽宁 沈阳 110016

1 工程背景

辽宁省本溪市平山甲楼危房改造（2#～3#用地）工程场地地形坡度较大，高差相差28.96 m，钻孔间距1.3 m，一般性钻孔深度为8.8～17.8 m，控制性钻孔深度为9.5～21.0 m。基坑一般开挖深度－24.10～－5.10 m，土质为粉质黏土夹大量碎石，含水量极大且水位标高随地质条件变化。地形起伏变化较大，总体地势南高北低。基坑支护结构形式采用排桩支护＋锚索形式，基坑工程的安全等级为一级，结构重要性系数1.1。

本文将从饱和型粉质黏土＋碎石地质高精度早强型锚索施工技术的技术原理、特点、施工工艺、质量安全环保措施和效益分析等方面进行分析与研究。

2 技术原理

利用潜孔钻机强大的冲击钻孔能力，击碎土体碎石或孤石，对锚索位置一次成孔；利用锚索钻机钻孔、注水、注浆功能，对一次成孔完成的锚索孔位进行二次成孔，注水洗孔去除锚索孔内淤泥；随后注入早期强度高的管道压浆料，因管道压浆料密度大于泥浆密度，可起到护壁、防止锚索孔坍塌的作用，且管道压浆料早期强度增长快，锚索可提前张拉；根据基坑支护图纸设计几种钢绞线隔离支架对锚索钢绞线快速、精确定位，保证锚索保护层厚度，提高锚索耐久性[1-3]。

3 特点

1）该施工方法具有可操作性强、速度快、针对性强的特点。

2）与偏心潜孔钻机套管跟进钻孔施工相比，施工造价大大降低。

3）施工效率高，与偏心潜孔钻机套管跟进钻孔施工相比，速度提高3～4倍。

4）采用钢绞线隔离支架对锚索钢绞线精确定位，锚索保护层厚度、间距得到保证，钢绞线耐久性增强，锚索施工质量高，基坑安全性高。

5）采用早期强度高的管道压浆料作为锚索注浆液，锚索可提前2～3 d进行张拉，节约锚索施工工期。

4 施工工艺

4.1 钢绞线加工

4.1.1 锚索对中支架设计

根据基坑支护施工图纸中锚索钢绞线根数及锚索直径，优化设计出4种钢绞线隔离支架（图1～图4）。以4道钢绞线隔离支架为例，锚索隔离支架直径为120 mm，U形槽宽16 mm，钢绞线公称直径15.2 mm，U形槽比钢绞线直径大0.8 mm，既可保证钢绞线顺利通过U形槽，又能方便进行绑扎。钢绞线隔离支架注浆管孔直径为28 mm，注浆管直径为25 mm，比注浆管直径大3 mm，既可保证注浆管通过注浆管孔，又不占用其他构件尺寸。钢绞线隔离支架的外边缘与安装完成后钢绞线外皮间距大于25 mm，保证了锚索保护层厚度，保障了锚索质量及耐久性。

图1 四支钢绞线隔离支架设计

图2 三支钢绞线隔离支架设计

图3 二支钢绞线隔离支架设计

图4 钢绞线隔离支架尺寸

4.1.2 钢绞线隔离支架厂家加工

根据钢绞线隔离支架加工图纸，采用对杆体、注浆材料无害的硬质塑料作为主材，进行工厂加工并统一配送。

4.1.3 钢绞线下料

根据图纸要求对钢绞线采用J3GY-LD切割机进行切割，切割成品根据长度进行分类堆放。钢绞线下料长度＝自由段长度＋锚固段长度＋工作长度。

4.1.4 钢绞线、隔离支架排布

下料完成的钢绞线平放在即将施工的锚索孔附近，钢绞线隔离支架沿钢绞线长度每2.5～3.0 m放置1个，钢绞线平均分布在钢绞线隔离支架板体外侧的U形口处。

4.1.5 钢绞线自由段防腐处理

在钢绞线自由段需使用150目砂纸做除锈处理，在自由段套管长度范围内用黄油包裹，然后穿入套管，外用工程胶布固定进行防腐蚀处理；套管材料应光滑，具有足够强度，保证其在加工和安装过程中不被损坏，且具有抗水性和化学稳定性，与管道压浆料或防腐油脂接触无不良反应。

4.1.6 钢绞线、隔离支架绑扎

在钢绞线自由段防腐完成后，对事先排布好的材料进行固定绑扎，绑扎材料使用22#镀锌铁丝钢筋绑线。

4.1.7 注浆管安装

钢绞线与隔离支架绑扎完成后，在钢绞线隔离支架板体中央的注浆管孔中穿入注浆管。

4.2 土方开挖

将原有土体按照图纸中锚索设计排数分层开挖，利用CAT313D2反铲挖掘机开挖至拟施工锚索孔位以下600 mm水平高度处，采用反铲挖掘机摊平土体并碾压密实，保证潜孔钻机能够进行施工作业。

4.3 测量放线

根据图纸中锚索设计标高采用水准仪进行锚索标高控制，确定锚杆钻孔施工的位置后，使用红油漆绘制十字线标记确定锚索孔位。

4.4 一次成孔

土方开挖至比锚索孔位标高低600 mm，作业面宽度6 000 mm，在完成锚索孔位标记后，采用SKQ100型潜孔钻机调整合适角度对准画在支护桩之间的锚索孔位十字线，击碎饱和粉质黏土中大块碎石及孤石，对锚索孔位进行一次成孔。

4.5 铺设土体

利用CAT313D2反铲挖掘机，将潜孔钻机一次成孔的行驶路线回填高300 mm、宽6 000 mm，采用反铲挖掘机摊平土体并碾压密实，满足二次成孔锚索钻机行驶及施工作业条件。

4.6 二次成孔

采用广探GY-2H锚索钻机，对潜孔钻机已成孔位置进行二次成孔，在锚索钻机二次成孔过程中，边钻进边向孔内注水，孔内淤泥受到水的冲击从孔内流出，达到洗孔清淤的作用。

4.7 一次注浆

锚索钻机钻孔至设计深度、淤泥排出孔外后，将水更换成锚索注浆液，边向孔内注入锚索注浆液边缓慢旋出孔外（缓慢旋出可保证锚索注浆的饱满性），由于锚索注浆液密度大于水及泥浆的密度，故注浆液可将锚索孔内水及泥浆从孔内置换出来。锚索注浆液可起到护壁的作用，防止锚索孔坍塌，保证了锚索成孔直径及施工质量。

4.8 成品安置

将安装成整体的钢绞线、钢绞线隔离支架、注浆管一同送入锚索孔中，注浆管出浆口距离孔底不大于300 mm。

4.9 二次补浆

1）钢绞线安置完成后，待注浆液初凝，采用管道压浆料进行二次补浆，管道压浆料与自来水的质量比为1 000 kg的压浆料配备330 kg的水；首先在高速搅拌机中加入80%的水，开动搅拌机，低速旋转，缓慢加入全部压浆料，搅拌2 min后，加入剩余的20%水，高速旋转3 min即可使用。

2）将注浆设备的注浆输送管与安装完成的钢绞线上的注浆管连接，启动注浆设备进行注浆。待注浆液从锚索孔溢出后，逐渐抽出注浆管，保证锚索孔内满浆。

4.10 腰梁、垫板、锚具安装及张拉

锚索注浆完成后，将提前加工完成的锚索钢绞线插入孔内，待锚索注浆液强度达到设计强度后，安装钢腰梁、垫板、锚具并进行张拉[4-6]。

5 效益分析

5.1 社会效益

饱和型粉质黏土＋碎石地质高精度早强型锚索施工技术具有施工简单、速度快、锚索成型质量好、施工成本较低等优点，可有效提高锚索的施工质量并节约锚索施工工期。此技术的应用具有良好的社会效益，可增强企业的市场竞争力，在以后类似工程施工中起到很好的借鉴作用。

5.2 经济效益

传统的锚索钻孔施工工艺为偏心潜孔锤套管施工，其进度缓慢、效率低、成本高。通过采用饱和型粉质黏土＋碎石地质高精度早强型锚索施工技术，提高了锚索成孔的施工速度，保证锚索施工质量，节约了施工成本。

5.2.1 节约工期

采用传统方式偏心潜孔锤套管跟进成孔，每天可施工20 m长锚索5～6根，而采用锚索二次成孔，一台锚索钻机及潜孔钻机每天可施工20 m长锚索15～20根，相对提高锚索施工速度3～4倍。施工现场锚索每层使用压浆料，可提前2 d进入下一步工序。

5.2.2 节省成本

本工程采用锚索钻机二次成孔，所需费用比采用偏心潜孔锤套管跟进成孔低；采用灌浆料，所需费用比采用传统方式灌浆水泥低；采用饱和型粉质黏土＋碎石地质高精度早强型锚索施工技术，在节约工期的同时，节约了期间的降水费用、降水泵用电费用和塔吊使用费用，相较于制作锚索隔离支架和二次回填的增加成本来说，总体上大大节约了施工成本。

6 结语

本工程采用饱和型粉质黏土＋碎石地质高精度早强型锚索施工技术，有效实现了锚索施工精细化，解决了常规跟管方式施工造价较高、速度较慢和质量控制难度大等问题。同时大大提高了锚索安装精度与质量，确保了基坑支护安全，得到了社会各界的一致好评，同时为在饱和型粉质黏土＋碎石地质情况下的锚索施工积累了经验。