浅析高压旋喷预应力锚索施工工艺

陈虎，刘永军，李瑞全

（中冶地勘岩土工程有限责任公司，河北 邯郸 056003）

浅析高压旋喷预应力锚索施工工艺

陈虎，刘永军，李瑞全

（中冶地勘岩土工程有限责任公司，河北 邯郸 056003）

结合工程施工经验，分析探讨高压旋喷预应力锚索的基本构造、作用机理及施工工艺，与常规预应力锚索施工方法进行对比，详细阐述高压旋喷预应力锚索施工工艺流程，总结施工要点，确保预应力锚索质量达标，满足设计要求，保证基坑安全。

高压旋喷;锚索;施工工艺

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.114

1 引言

当前，我国的城市化建设飞速发展，城市高层建筑越来越多，相应的对城市地下空间的利用要求也就越来越高，这就使得基坑支护工程向着超大、超深方向发展，基坑支护工程的规模越来越大，周边环境更加复杂，施工难度逐渐增大，技术要求越来越高。近年来，基坑支护工程施工出现了很多的新工艺、新方法，高压旋喷预应力锚索就是一种新的施工工艺，实践证明其效果良好，性价比很高，市场应用前景非常广阔。在此，总结工程施工经验，对高压旋喷预应力锚索施工工艺做简要分析。

2 高压旋喷预应力锚索简介

2.1 基本构造

高压旋喷预应力锚索构造主要由锚固段，自由段和腰梁，锚头3部分组成。锚固段位于稳定土体内，提供锚索的承载力，长度由基坑设计锚索承载力计算确定。自由段位于锚固段和腰梁、锚头之间，长度不小于5m，且应穿过基坑坡面潜在滑动面，进入稳定土层不小于1.5m，自由段全长度套塑料管，主要起到传递锚固力的作用。锚索腰梁可采用型钢组合梁或混凝土梁，型钢组合梁可选用双槽钢或双工字钢，槽钢或工字钢之间应缀板焊接为整体构件，双槽钢或双工字钢之间的净距应满足锚索杆体垂直穿过的要求。当采用混凝土腰梁时，宜采用斜面与锚索轴线垂直的梯形截面，混凝土强度等级不低于C25。

2.2 作用机理

高压旋喷预应力锚索的锚固段是通过高压旋喷的方式形成的水泥土桩体，改善了土的力学性能，使水泥与土共同作用，形成锚固体。安装腰梁和锚头，按设计参数施加预应力，通过自由段传递到锚固段，用以承受由于土压力、水压力等施加于基坑支护结构的推力，以此来控制基坑边坡的水平位移量在设计和规范要求范围内，保证基坑边坡安全。

2.2 高压旋喷预应力锚索特点分析

高压旋喷预应力锚索与常规预应力锚索相比，有很多的优点，总结归纳如下：

1）高压旋喷预应力锚索适用地层比较广，一般的软土地层、粘性土、砂土地层均可使用，尤其是在砂土地层中，很好的解决了砂土地层常规锚索施工塌孔的问题，另外，对地下水位的高低无限制，地下水位以上、以下均可使用，避免了在地下水位以下采用常规方法施工锚索时出现泌水、流砂、塌孔等现象。

2）常规预应力锚索施工一般都是先采用不同的施工方法成孔，再安装锚索杆体、注浆。成孔方法主要有套管护壁成孔、螺旋钻杆干作业成孔，泥浆护壁成孔等，而高压旋喷预应力锚索施工无须先成孔，相比常规预应力锚索施工方法而言，避免了成孔时塌孔导致锚索杆体安装不到位，注水泥浆液不饱满，锚索承载力达不到设计要求等现象的发生，对地层的扰动小，对周边环境的影响小，适合周边有邻近建筑物或重要管线的基坑工程使用。

3）高压旋喷预应力锚索施工时锚固段锚固体的直径可以通过控制泵送水泥浆的压力进行相应的调整，一般可控制在150～500mm范围内，且单根锚索的锚固段锚固体直径可以分段调整，形成扩大头。常规锚索的锚固体直径一般为150mm，由此可见高压旋喷预应力锚索比常规锚索的承载力要高，在基坑工程设计计算时满足承载力要求所需的长度要比常规锚索小，有利于节约钢绞线、水泥等材料，降低工程造价。

4）高压旋喷预应力锚索施工质量容易保证。常规锚索施工注水泥浆的质量控制难度大，塌孔、进回浆管路堵塞、机械损坏、一次注浆与二次注浆的时间间隔等都会影响到注浆质量，注浆质量不好直接影响锚索锚固段锚固体的强度，也就是影响锚索的承载力，造成锚索承载力不能够满足设计要求。

5）高压旋喷预应力锚索施工将常规锚索施工先引孔，再人工安装锚索杆体、一次注浆、二次注浆的环节简化为不引孔直接顶进锚索，边退出钻杆边旋喷水泥浆一次完成全部施工过程的施工方法，施工工艺相对简单，施工速度快、效率高，节省工期，降低成本。

3 高压旋喷预应力锚索施工工艺

3.1 施工工艺流程

锚索杆体制作→钻机就位→校正孔位调整角度→钻头安放锚索→摆动钻进至大于设计孔深0.5m→边提钻杆边高压旋喷注浆→回灌补浆→自然养护→安装腰梁、角度板、锚头→张拉锁定。

3.2 施工过程简述

3.2.1 锚索杆体制作

1）原材料质量检验：钢绞线进场后，应组织现场验收，查验产品出厂合格证明，并取样送由有相关检测资质的单位进行原材料复检，检测合格并出具材料复检报告后方可使用。

2）顶板制作：顶板材料选用10～14mm厚度的钢板，形状一般为圆环形，大圆直径一般为150mm，空心圆直径一般为55mm（与旋喷钻头相匹配），使用15.6mm钢绞线时锚索眼直径为18mm，使用17.8mm钢绞线时锚索眼直径为20mm，顶板上锚索眼数量与单根锚索钢绞线束数一致，在同心圆上等间距分布，（见图1）。

图1 顶板设计及实物图

3）下料：根据设计锚索长度切割钢绞线，钢绞线一般都使用机械切割，不得使用电弧切割，锚索长度应比设计要求长度大1～1.5m（根据腰梁或基座宽度确定），为后期腰梁或基座的安装预留长度。

4）焊接：将钢绞线一头伸入顶板上锚索眼约3～4cm，套上与顶板上锚索眼直径相同的钢管，将钢管前端与钢绞线焊接，后端与顶板焊接，焊接要牢固，保证钢绞线与顶板紧密连接，保证锚索在顶进时钢绞线不脱落（见图2）。

图2 钢绞线与顶板连接实物图

5）自由段绑扎：锚索自由段全长度套塑料管，用细铁丝按2～3m一道绑扎牢固，保证锚索在顶进时塑料管不脱落。

3.2.2 预应力锚索施工

1）按照设计图纸要求测放锚索孔位，钻机就位，校正孔位，调整好角度，利用高压旋喷钻头顶住锚索顶板，缓慢的沿钻孔液压顶进（见图3）。顶进过程中，高压泵同时输送水泥浆液，水泥浆压力为5MPa。

2）锚索顶进到设计深度后，旋喷钻头提离孔底20cm旋转喷射水泥浆，水泥浆压力为20MPa，孔口有浆液流出时旋转提升，提升速度为20cm/min，回转速度为70～80r/min，旋喷段长度按设计要求施工，非旋喷段施工时保持水泥浆液以5MPa的压力，缓慢提升钻杆至孔口。

图3 锚索顶进施工图

3）旋喷钻头提升至孔口后，卸下旋喷钻头，用钻杆回灌水泥浆液至孔口。

3.2.3 安装腰梁、张拉锁定

高压旋喷预应力锚索养护到期，安装型钢腰梁时必须加工异型支撑角度板，按设计要求调整腰梁角度，使腰梁承压面在同一平面上，保证与预应力锚索作用力方向垂直。

高压旋喷预应力锚索旋喷施工完成后，进行自然养护，待锚索锚固体强度达到15MPa或设计强度的75%后，即可进行预应力锚索张拉锁定，分级加载，锁定时的锚索拉力可取锁定值的1.1安装1.15倍。锁定后如有明显应力损失时，应进行补偿张拉并再次锁定。当锚索出现锚头松动、脱落、锚具失效等情况时，应及时进行修复并对其进行再次张拉锁定。

4 质量检验

4.1 施工偏差控制指标

高压旋喷预应力锚索施工时偏差控制应符合规范要求：（1）锚索孔位允许偏差不大于50mm；（2）锚索倾角允许偏差不大于3°；（3）锚索杆体长度不应小于设计长度；（4）锚索自由段套管长度允许偏差应为±50mm。

4.2 承载力检验

高压旋喷预应力锚索承载力检验项目主要是抗拔承载力，应符合规范要求：（1）检测数量不应小于锚索总数的5%，且同一土层中的锚索检测数量不应少于3根；（2）锚索检测应随机抽取，不得在施工前指定；（3）当检测的锚索承载力不符合设计要求时，应扩大检测数量，不合格时根据设计要求可以降低承载力使用，并按设计要求补施工。

5 结语

文章就基坑支护工程中采用的高压旋喷预应力锚索施工工艺做了详细的阐述，总结了高压旋喷预应力锚索的工艺原理、特点及施工过程中的操作要点，总结施工经验，对类似工程施工具有一定的参考和借鉴意义。

【1】JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程[S].

【2】GB50497-2009建筑基坑工程监测技术规范[S].

【3】刘国彬，王卫东.基坑工程手册（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

Discussion on the Construction Technology of High Pressure Jet Grouting Prestressed Anchor Cable

CHENHu,LIUYong-jun,LIRui-quan
（ZhongYeDiKanGeotechnicalEngineeringCo.Ltd.,Handan056003,China）

Combined with construction experience, the article analyzed the basic construction of high pressure jet grouting prestressed anchor cable, mechanismand construction technology, comparedwith conventional prestressed anchor rope constructionmethod, paper expounded high pressure jet grouting prestressedanchorropeconstructiontechnologyprocess,summarizesthekeypointsofconstruction, to ensure the qualityofthe prestressed anchor cable,meet the designrequirements,ensurethesafetyoffoundationpit.

highpressurejetgrouting;anchorcable;theconstructiontechnology

TU753

B

1007-9467（2016）07-0179-02

2016-6-15

陈虎（1985～），男，河北邯郸人，注册一级建造师（建筑工程），主要从事岩土工程设计与施工研究，（电子信箱）349371851@qq. com。