浅谈软土、砂层地区预应力锚索施工质量控制措施

时间：2024-05-19

许清强

摘要：随着我国城市建设的蓬勃发展，对地下空间的有效利用更加重视，地下商场、地下停车场等地下空间利用提出了更高要求，地下室越建越深，对深基坑支护结构施工提出了更高要求。软土、砂层地区常见深基坑支护结构为钢筋混凝土灌注桩+预应力锚索支护和地下连续墙+预应力锚索结构，所以软土、砂层地区的锚索施工质量控制就成为影响工程质量与投资效益的关键一环。通过广州南沙某项目预应力锚索施工，浅谈对软土、砂层地区的预应力锚索施工质量控制措施作了简要探讨。

关键词：软土；砂层地区；预应力锚索；跟管钻进；质量控制措施

中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）24-0112-02

钢筋混凝土灌注桩+预应力锚索支护结构、地下连续墙+预应力锚索支护结构在软土、砂层地区深基坑支护结构中有着广泛的应用，钢筋混凝土灌注桩+预应力锚索支护结构造价比较经济。由于在软土、砂层地区预应力锚索成孔易出现塌孔、堵孔、清孔不干净、注浆不到位等情况发生，造成预应力锚索抗拔力小，不满足设计要求，轻者造成工程造价造价、工期拖延，重者造成工程安全事故，因锚索抗拔力达不到设计要求造成基坑位移增大，发生险情的项目比比皆是。因此在软土、砂层地区如何控制好预应力锚索施工质量成为基坑支护施工工作的重点。

1 广州南沙某项目基坑支护情况简介

1.1 岩土结构特征

1.1.1 第四系人工填土（Qm）

素填土：松散，主要由粉质黏土及少量碎石块组成，局部含填石。厚度一般1.20～6.80m，平均3.56m。

1.1.2 第四系海陆交互相沉积层（Qmc）

（1）淤泥：饱和，流塑，含有机质，具腐臭味，质纯，局部含少量粉细砂。层厚1.50～8.80m，平均4.63m；（2）粉质黏土：可塑，黏性好。层厚0.80～10.10m，平均4.66m；（3）细砂：饱和，稍密，颗粒较均匀。层厚1.00～10.70m，平均4.35m；（4）中砂：饱和，稍密-中密，含少量粗砂。分布较连续。层厚0.70～11.80m，平均4.14m；（5）粉质黏土：可塑，黏性好。层厚1.20～12.70m，平均4.16m；（6）淤泥质粉质黏土：饱和，软塑，含少量有机质，具腐臭味，质纯，局部含少量粉细砂及腐木。层厚0.90～7.30m，平均4.39m。

1.1.3 第四系残积层（Qe）

砂质黏性土：硬塑，局部可塑，為花岗岩残积土，遇水易软化崩解；层厚1.80～8.30m，平均4.17m。

1.1.4 燕山三期花岗岩

场地下伏基岩为燕山三期侵入岩，岩性为花岗岩。揭露深度内按其风化程度可分为全风化、强风化、中风化岩和微风化四个风化岩带。

1.2 基坑支护结构

本项目分为北部基坑、南部基坑两个基坑，位于广州市南沙区。北部基坑开挖深度为9.1-9.9m，北面长约79m，东面长约130m，南面长约70m，西面长约130m，周长约382m。南部基坑开挖深度为9.1-9.9m，北面长约117m，东面长约104m，南面长约91m，西面长约83m，周长约395m。

基坑支护主要采用Ф1000@1200旋挖桩+预应力锚索支护，淤泥分布区采用常规Ф550@450搅拌桩内加固， Ф800@600大直径搅拌桩作为止水帷幕，并结合桩顶小放坡。基坑支护剖面图，如图1所示。

2 软土、砂层地区锚索抗拔力小的原因分析

2.1 成孔原因

在淤泥、淤泥质土等软土中锚索成孔时容易发生缩孔、塌孔等，在砂层中锚索成孔时容易发生塌孔、堵孔等现象，造成下锚困难，锚索体被淤泥握裹，降低锚索体锚固段锚固力，致使锚索抗拔力小，达不到设计要求。

2.2 清孔原因

在砂层地区锚索清孔常采用清水清孔，清水清孔经常造成塌孔、砂石沉渣、降低锚索锚固段抗拔力。

2.3 注浆原因

注浆不及时、注浆压力不足造成锚索体浆液不饱满，降低锚索锚固段抗拔力。

3 软土、砂层地区预应力锚索施工质量控制措施

3.1 材料质量控制措施

进场水泥、钢绞线，首先必须有厂家出具的合格证书；其次，必须在甲方或监理见证的情况下随机抽取水泥、钢绞线样品，并送往具有相应资质的检测单位进行检测，经检测合格后方可现场使用。

3.2 成孔、清孔、注浆设备选择

成孔设备采用跟管钻机，如MDL140；清孔设备采用泥浆泵或空气压缩机；注浆设备采用150泵。

3.3 施工工艺流程

锚索孔位定位→钢套管成孔，进入较坚硬土层0.5米→接钻杆、换三叶钻头成孔至坚硬岩层→换气动锤（冲击器）进行凿岩→清孔，采用空压机清孔，将孔内沉渣吹干净→锚索制作、下锚索→水泥浆液配制、第一次注浆→第二次注浆（初凝后，终凝前）→冠梁或腰梁施工→锚索张拉锁定。

3.4 成孔质量控制措施

在淤泥、淤泥质土等软土、砂层中预应力锚索成孔容易发生缩孔、塌孔、堵孔等现象，因此，在淤泥、淤泥质土等软土、砂层中成孔必须才钢套管钻进，钢套管的直径应大于设计成孔直径约30mm，当钢套管成孔穿过淤泥、淤泥质土层、砂层，进入较坚硬土层约0.5米后，停止钢套管钻进，接长钻杆，换用三叶钻头，三叶钻头直径不应小于设计成孔直径，以保证成孔直径；当三叶钻头钻到坚硬岩层无法继续钻进后，换用气动锤（冲击器）进行凿岩成孔，此施工措施保证了预应力锚索成孔质量，克服了缩孔、塌孔、堵孔等现象发生。

3.5 清孔质量控制措施

砂层段的清孔：成孔至设计深度后，利用成孔钻具（杆）为注浆导管，由下往上灌注纯水泥浆进行洗孔、清渣及注浆至孔口冒出纯水泥浆，然后投入锚索及注浆管。endprint

无砂层段的清孔：成孔至设计深度后，空气压缩机风管连接至钻杆动力头接口处，采用高压气体进行洗孔、清渣至孔底干净，然后投锚索及注浆管。

3.6 下锚和注浆要求

清孔完成后应立即投入锚索和注浆管，并及时进行注浆。预应力锚索浆液采用纯水泥浆，使用42.5R普通水泥配浆，纯水泥浆中可外加1%三乙醇胺（早强剂）；采取二次注浆：第一次采用常压0.5～1.0MPa；初凝后进行第二次注浆，压力2.0～3.0 Mpa；锚固体强度不低于25MPa。

3.7 锚索张拉及锁定

（1）施加预应力：冠腰梁施工完毕且锚索及冠梁、注浆体强度达到75%后，锚头套上200×200×20钢板，张拉锁定使用1000KN帽型千斤顶，千斤顶使用前应进行标定。并将标定报告报监理审查；依据标定报告计算出张拉力对应的压力表读数，以指导现场技术人员按行程操作，张拉时由专人操作机械、观测和记录数据，如表1所示。

（2）按设计要求，锚索张拉前取0.1～0.2倍轴向拉力设计值对锚索预张拉1～2次，使锚索平直和各部位接触紧密。稳定后锚索张拉至轴向拉力设计值并保持15分钟，然后卸荷至零。再重新张拉至锁定值进行锁定。施加张拉力后用支承式锚具锁定。

4 质量安全技术措施

预应力锚索施工前应编制专项施工方案，严格执行专项施工方案中质量安全技术管理责任、职责分工，保证措施，重点有针对性的落实下述措施：

（1）清孔、洗孔要干净彻底，采用纯水泥浆洗孔的直至孔口流中纯水泥浆为止；采用空气压缩机成孔，直至孔口无沉渣吹出为止，以保证锚孔孔壁与锚固水泥体的充分粘结；

（2）锚索的非锚固段要用塑料波纹管套好并采取固定措施，防止塑料波纹管滑动，防止锚索直接与水泥浆接触，失去非锚固段作用；

（3）水泥浆应搅拌均匀，随用随搅，水泥浆应在初凝前用完，同时应过筛，防止石块、杂物混入浆液；施工中严格按水灰比制浆，实际注浆量应大于理论注浆量量，第一次采用常压0.5～1.0MPa；初凝后进行第二次注浆，压力2.0 ～3.0Mpa，为不改变水泥浆的水灰比而增强其可泵性，可在浆液中加入3%的减水剂；

（4）所有原材料如水泥、钢铰线、锚具必须选用合格产品，并按规定报监理见证取样送检合格方可用于施工；

（5）张拉时必须慢慢分级加油并持荷观察位移量，现场操作由专人负责，并应作好详细记录；

（6）安装固定锚具及量测钢铰线位移的操作记录人员应立于千斤顶侧面，在未锁定前严禁站立于千斤顶前方。

5 锚索抗拔力检测及基坑监测情况

本项目预应力锚索施工完成后按设计要求抽选锚索总根数的10%进行抗拔力检测，检测合格率100%。

基坑土方开挖过程进行第三方基坑监测，土方开挖过程中每天基坑监测一次，暴雨天气每天基坑监测一次，地下室施工期间至基坑土方回填完成每星期基坑监测一次。基坑变形數据较小，在规范和设计允许范围内，基坑最大水平位移为23mm，满足设计及规范要求。