摘要：双套管跟进成孔技术，较好的解决了复杂地层地质条件下的预应力锚索施工水土流失这一难题，本文以国创商贸大厦工程深基坑支护预应力锚索施工为例，介绍双套管跟进成孔预应力锚索施工在深基坑支护中的应用。
关键词：预应力；双套管；锚索；深基坑
预应力锚索施工质量在深基坑支护中起着尤为关键的作用；保证锚索施工质量是一项相当重要的技术难题。特别在地下水位相当高，地质情况复杂、地质条件相对较差、易流沙和易坍塌地层地质条件下的预应力锚索施工，采用普通锚索钻机螺旋钻进直接成孔施工时易造成塌孔，泥浆大量流失，不仅锚索施工质量得不到保证，同时将引起地面沉降，造成周围路面、建构筑物沉降，不能满足锚索施工质量和深基坑支护的安全要求。而双套管跟进成孔技术，较好地解决了复杂地层地质条件下的预应力锚索施工水土流失这一难题，本文以国创商贸大厦工程深基坑支护预应力锚索施工为例，介绍双套管跟进成孔预应力锚索施工在深基坑支护中的应用。
1.工程概况
1.1国创商贸大厦位于顺德区大良云近东区，桂峰路东侧，南国东路北侧，商业用途，规划总用地面积4881.90平方米，地面总建筑面积41026.86平方米，设2层地下室，预应力管桩基础，框剪结构。地下室底板面标高为-7.40M，现地面标高-0.15M。基坑设计时考虑至地下室外墙基础承台底标高-9.3M，开挖深度9.15M，局部电梯承台基坑开挖深10.65M。
1.2基坑开挖止水：本工程支护桩外侧止水帷幕采用双排直径550@350×350mm水泥搅拌桩，进入基坑底微透水层或极微透水层不少于1米，桩长15米。
1.3采用排桩+锚索支护型式：支护排桩采用￠1000钻孔灌注桩，桩长18-31米，桩身混凝土等级为C30，水平间距1.3-1.5米；在标高-2.65米及-6.15米处设置2排预应力锚索，锚索长度29-50米，孔径￠150，水平间距1.3-1.5米。支护桩顶设置压顶冠梁，冠梁尺寸1200×800，梁面标高-0.65m，预应力锚索标高位置设置腰梁，腰梁与钻孔灌注桩之间植筋连接。
2.工法特点、工艺原理
2.1双套管跟进成孔施工方法在深基坑支护工程中，施工时受地质变化及地质影响较小，操作简便、成孔速度快、工效高、造价合理；在深基坑支护施工中能做到安全、可靠。
2．2锚索施工采用双套管跟进成孔方法与普通钻机螺旋钻进直接成孔方法相比，在流沙和易坍塌地层地质条件下施工，不会造成塌孔，锚索施工质量能得到切实保证，一次验收张拉合格率100%，同时能减免锚索施工引起的地面沉降，确保基坑周围建构筑物的安全。
2.3工艺原理：双套管跟进成孔施工方法是锚索钻机成孔采用外套管先打进，然后用接有高压水泵的内钻杆将套管内土体通过机器钻进压力和水压力将土体稀释成泥浆并且排出孔外的方法成孔。成孔施工结束后拔出内钻杆，进行第一次常压注浆，第一次常压注浆结束后，在套管内进行钢绞线下放，然后进行一次高压注浆、拔出外套管，最后进行劈裂注浆、锚索张拉锁定、锚索试验等工序。
3.成孔施工要点
3.1施工准备
1.土方开挖：锚索施工紧接基坑土方开挖进行，基坑土方采取分层、分段跳仓开挖。此段锚索施工前，预留一段土堆保持基坑边坡稳定，待此段锚索施工张拉完后再进行前后段土方开挖和锚索施工。
2.平整场地、留置工作面：当土方分层开挖至锚索孔位下0.5m高程时，平整此段开挖面场地，从而保证钻机正常就位调整角度进行锚索施工；根据钻机的工作特点，钻机的工作面宽度不小于7m，施工时设置一台钻机施钻操作面。
3.接水源、电源、设置沉淀池：钻机施工用水使用自来水，用100mm水管分两个Φ50mir阀门通向基坑；因施工时用水量大，因此，正式钻进前，须于基坑内设置好排水沟，并于基坑中沿基坑方向每约30m设置一个泥浆沉淀池。
3.2.测量放线定孔位、调钻机找方位：钻机钻孔开钻前，根据设计要求和土层条件，定出孔位，作出标记。并按预应力锚索设计角度，用坡度测量仪调整好角度，然后开始钻进。
3.3钻孔：以上工作准备完成后即可移动钻机就位进行钻孔作业。锚索钻机成孔采用外套管先打进，套管跟进成孔钻机通过钻机配置的前回转动力驱动跟进套管，钻机一次驱动的一节套管长度一般为3m，一节套管驱动进入后通过套管上的套丝拧紧连接后连续驱动每节套管进入；然后用接有高压水泵的内钻杆将套管内土体通过机器钻进压力和水压力将土体稀释成泥浆并且排出孔外的方法成孔；成孔至设计扩大头深度时，外套管停止跟进，启动扩孔装置扩孔器自动张开进行扩孔，反复冲击，形成扩大头，能更有力地保证锚索的张拉作用。终孔后清孔要彻底，并立即插入注浆管距孔底100-200mm开始灌浆。
4.锚索制作与下放要点
锚索制作与下放：锚索采用7束Φs15.2钢绞线制作，先用切割机将钢绞线原材切割成等长度(长度为设计长度加1.5m)，每根钢铰线误差小于50mm，在平坦无泥的加工场地加工。锚固段沿钢绞线长度方向每隔2.0m设置安装—个五角星塑料定位架线环，用火烧丝绑扎牢固。每束钢绞线自由段用PVC管套住，PVC管接头和两端用透明胶布缠紧裹严密，从而保证自由段不沾接水泥浆液和充分自由要求。二次注浆管从定位器中间穿入并沿钢绞线通长布置固定。锚索加工检验合格完后，方可下放。索体放人孔内后，外露张拉长度不小于1.5m(以桩外边为准)以便千斤顶的安装和试验张拉。
5．注浆施工要点
5.1为了提高锚索受力，采用两次注浆 (一次注浆水灰比宜为0.45-0. 50的水泥砂浆，二次注浆水灰比宜为0.45-0.55的水泥砂浆，)，搅浆用水为自来水，水泥为425#普通硅酸盐水泥。
5.2一次注浆分为—次常压注浆和一次高压注浆两次进行。
一次常压注浆：每个孔成孔施工结束后拔出内钻杆，用高压水冲洗钻孔，即可进行锚索一次注浆。将Ø25的塑料注浆管插入距孔底100-200mm进行第一次注浆。由于注人的水泥浆较孔内残留的泥浆、清水比重大，故能依次将泥浆、清水置换出来，由孔底开始注浆，当孔口冒出的水泥浆与新浆相同时，再继续注浆2分钟即可。
一次高压注浆：第一次常压注浆结束后，按设计要求沿套管把钢绞线放入孔内，然后拨出一节套管，在管内注满水泥浆，并在管口加盖高压注浆帽，继续注浆。管内水泥浆在高压作用下，向锚固段土壤扩散，渗透压缩周边土体，稳定2分钟后卸管，再拨出一节套管，并继续上述过程，直至拨管至自由段时停止注浆，继续拔管至完成。拔管后应注意检查锚索索体是否正确。
5.3.二次劈裂注浆
二次注浆为劈裂注浆，注浆压力宜控制在2.5～5.0MPa，注浆时间根据注浆工艺试验确定，当一次注浆锚固体强度达到5Mpa后进行。其目的是再次向锚固区段注浆，使第一次注浆体被劈裂，浆液在高压下被压人孔内壁的土体中，使锚索能牢固地锚在岩土中。压浆管为胶管，在制作钢绞线就绑扎在钢绞线中的定位架线环中。
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6.张拉锁定施工要点
锚索固体的强度大于20Mpa，达到设计强度80％时，可进行锚索张拉锁定。注浆体强度检验用试块的数量每30根锚索不应少于一组，每组试块不少于6个，一般锚索张拉的时间定为二次注浆后7天进行张拉。锚索张拉顺序应避免相近锚索相互影响，采用往返循环张拉的方式，每隔3根锚索张拉一根。张拉时的荷载应根据不同的千斤顶进行计算，张拉分预张拉和锁定张拉两种，预张拉力应分级施加。张拉采用油压式张拉机和千斤顶进行整体张拉；张拉前先将10mm厚钢垫板放好，保证张拉过程中钢垫板不移位。锚索宜张拉至设计荷载的1.05-1.1倍后，待额定压力稳定后按设计要求锁定。
7．施工质量监理控制要点
7.1 钻孔孔口的定位，必须用测量仪器进行放样，孔位允许偏差±10 mm。
7.1锚索孔孔径应不小于设计孔径，锚杆孔径允许偏差:±5mm;钻孔孔深不小于设计孔深且不大于设计孔深20cm。钻孔孔斜控制在3%以内，锚杆成孔倾角允许偏差:±3%。
7.3 孔口地质缺陷处理应符合设计要求，防止压陷或垫座剪切破坏，处理方式为加大垫座受力面积或采用岩面锚杆及抗滑插筋。
7.4 孔内地质缺陷，主要是孔内内锚固段存在裂隙破碎带，岩石强度低，并可能产生相邻孔窜漏，从而影响内黛固段灌浆效果；或孔深不能穿过断层影响带，内锚头的围岩质量不高。孔内地质缺陷一般可采用孔道固结灌浆的方法处理，必要时经各方研究应当加大孔深，以提供良好的内锚腕力岩石地段。
7.5 锚索的下料长度和制作工艺，均应满足设计要求，严禁采用不当的下料方式。钢绞线应平顺，不能打绞，钢绞线下料只能采用机械切割，要保证切口平整，无散头现象。
7.6 锚索上安装的进回浆管管路系统耐压值需大于设计灌浆压力的1.5倍。
7.7 止浆环使用的材料与直径应符合设计要求，气囊耐压不小于0.8Mpa，应用压力表检查止浆气囊有无漏气现象，止浆环环氧封填密实，无漏水，止浆环安装位置偏移不得超过10cm。
7.8 锚索编束中使用的架线环、导向帽必须符合设计要求。架线环绑孔间距应符合设计图纸要求，并与锚索索体绑扎牢固。
7.9 锚索编制如在现场完成，应做到随编随用，现场保存时间不应超过10天。存放时应将锚索置于干燥通风的地方，并检查防水防油污染措施。
7.10 锚索穿索安装按以下要求控制：
1）穿索时应保证锚索无明显弯曲、扭转现象，孔口段应保持平顺，施工场地要满足锚索转弯半径不小于5米。
2）要尽可能保证外侧绑扎的回浆管在孔道上方。
3）锚索安装过程中，要防止锚索直接受力，防止与硬质物体碰撞、磨擦，不得损坏锚索结构，如有结构损坏，应停止施工，重新进行锚索编制验收。
7.11 内锚段灌浆前应先对止浆气囊充气，充气压力0.4Mpa，灌浆完成后8小时方可卸压。
7.12 内锚段灌浆时应按以下要求控制：
1）灌浆压力在0.2～0.3Mpa之间。
2）回浆管返回浓浆，其比重满足设计要求后，即开始并浆，并浆时间不小于30min，并浆压力0.2Mpa。
3）并浆期间若吸浆量小于0.4L/min，则结束并浆。
4）结束并浆后，应由二期进浆管进水冲洗锚索张拉段，防止有水泥浆串渗至张拉段影响张拉施工，进水冲洗水压小于0.2Mpa。
7.13 张拉台座混凝土浇筑过程中应控制：
1）混凝土垫座基础壁面清洁干净，壁面与锚索孔道应尽量垂直，如交角小于70°，则按孔口地质缺陷进行处理后，方可立模。
2）立模时可将一期进回浆管在孔口处割断，二期进浆管用钢管引出，注意保持二期进浆管在钢管中是否能自由活动。
3）立模时应保证预埋钢套管轴线与锚索孔道轴线重合，钢套管与承压钢垫板垂直，以保证良好的受力条件，模板固定要牢固。
1）大吨位张拉前，应对锚索进行单根钢绞线预紧，使锚索各钢绞线受力均匀。
2）张拉分为5级进行，每级张拉稳压5min。如张拉过程中有异常情况，延迟稳压时间；达到设计吨位1.05～1.1倍，稳压10～20min后锁定，锁定后48小时内，若锚索应力下降到设计值以下时应进行补偿张拉。
3）张拉时采用应力控制及伸长值校核的操作方法控制，当实际伸长值大于计算伸长值10%时，应停止张拉，查明原因，在采取措施后，方可继续张拉。
4）在施工过程中发现有问题的锚索，监理工程师应督促承建单位按要求进行处理，并采取补偿张拉。
5）张拉施工应与安全监测同时进行，预应力锚索张拉结束，经抽样检查验收后，方可切断锚索的超长部分，除用于安全监测的锚索外，锚具外的钢绞束除留存15cm外，其余部分应切除。
7.15 张拉段灌浆控制要点：浆材合格，灌浆合格、灌浆密实。灌浆完成后要对灌浆部位进行检查，如有脱空现象，应进行补灌
7.16 锚索张拉应按设计规定的“预紧、张拉、超张拉、持荷稳压时间、超载锁定”进行操作，并作好张拉和观测记录，张拉完成后填报锚索张拉质量检查验收表送监理工程师进行质量签证。
7.17 张拉完成后，承建单位应尽快进行外锚固段灌浆。质量检查、验收过程同内锚段灌浆。
7.18 锚索张拉锁定，并完成封孔灌浆后，经监理工程师检查同意后，方可按设计要求，进行外锚头封固保护。混凝土浇筑质量检查、验收过程同其他混凝土。
8.工程监测
为确保基坑及周围现有建筑物的安全，本工程委托第三方进行水平、竖向位移、周边道路沉降、地下水位监测，同时，为掌握锚杆在实际工作中的受力状态，并检验锚杆的施工质量，在锚杆端部设置锚杆测力计，来掌握锚杆的受力性能和蠕变量，进行信息化施工。基坑施工期间所有监测指标正常，均未达到报警值。
作者简介：李启宏，1971年11月20日出生，男，汉族，籍贯：湖南长沙，现供职于佛山市吉盈工程建设管理有限公司，职称：工程师，学历：大专，研究方向：房屋建筑监理，市政桥梁监理。
论文作者:李启宏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第9期
论文发表时间:2017/7/24
标签：注浆论文; 套管论文; 基坑论文; 钻机论文; 预应力论文; 钻孔论文; 地质论文; 《基层建设》2017年第9期论文;