CN112049122A - 深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法，包括步骤：①预应力锚索制作；②锚索孔定位；③钻机就位并在钻头上安装预应力锚索；④自由段钻孔；⑤锚固段钻孔注浆；⑥锚固段端头构建扩大头；⑦钻头及钻杆退出并复喷浆；⑧张拉锁定与封锚。本发明的方法在施工中成孔钻进、安装锚索、旋喷注浆一次成型，能有效改善软土土体物理性能，克服现有锚索在软土地基中钻孔容易塌孔、漏水、锚固力不足等缺点，确保支护结构的安全，施工方便，工作效率高。

Description

深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法

技术领域

本发明涉及深基坑施工方法，具体涉及一种深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法。

背景技术

深基坑工程在施工时需要对边坡进行支护，随着深基坑工程越来越多，在基坑边坡支护设计中出现了多种不同的支护形式，其中锚杆支护具有不占用施工作业面，技术成熟，经济性好等优点，在深基坑施工中得到了广泛的应用。常规锚杆支护技术主要以钢筋或钢绞线为杆体材料，通过成孔后灌注水泥浆或砂浆形成结石体并施加预应力，依靠结石体与土体的摩擦力提供抗拔承载力。但锚杆技术受边坡土质条件影响较大，特别是遇边坡土质为粉土或淤泥质粉质黏土等软土土质，钻进过程中往往会出现塌孔、缩径等现象，造成锚固注浆质量达不到设计效果，给支护结构带来安全隐患。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中存在的问题，提供一种深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法，该方法在施工中成孔钻进、安装锚索、旋喷注浆一次成型，能有效改善软土土体物理性能，克服现有锚索在软土地基中钻孔容易塌孔、漏水、锚固力不足等缺点，确保支护结构的安全。

本发明的技术方案是：本发明的深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法，包括以下步骤：

①预应力锚索制作：场外预制施工所用的预应力锚索，上述预应力锚索包括锚盘、2根以上一端穿过上述锚盘的钢铰线以及与钢铰线配套设置用于将钢绞线的一端固定在锚盘上的挤压锚组成；

②锚索孔定位：按施工图设计要求的标高和水平间距，利用水准仪和钢尺在挖好并经修整后的深基坑壁上定出锚索孔的孔位并做好标记；

③钻机就位并在钻头上安装预应力锚索：将钻机置于设定位置，钻机具有钻头和钻杆，钻头和钻杆的中间沿轴向设有水泥浆通道，钻头的端头以及前部侧翼分设有若干个与水泥浆通道相通的喷嘴，钻头的中前部固定设有堵头；钻机就位后将预应力锚索套设在钻头上，锚盘的后端与堵头的前端相抵接；

④自由段钻孔：将钻机的钻头的前端对准标记好的锚索孔的孔位进行钻孔，直至设定的自由段深度，钻头在钻进过程中预应力锚索随钻头一同进入孔内；

⑤锚固段钻孔注浆：自由段钻孔达到设计深度后，钻头在旋转钻进的同时，通过高压泵注入的高压水泥浆经钻杆和钻头的水泥浆通道后从钻头的各喷嘴向外旋转喷射，高压喷出的水泥浆射流切割周围土体并搅拌混合，形成直径大于自由段的锚固段；

⑥锚固段端头构建扩大头：锚固段达到设计长度后，提升注浆泵压力并降低钻进速度，采用二进二出共四次喷射的工艺形成扩大头锚体；

⑦钻头及钻杆退出并复喷浆：扩大头构建完毕后，钻杆及钻头一边旋转退出一边重复喷浆，预应力锚索的锚盘、挤压锚以及钢铰线的一段留在水泥浆土混合体内；

⑧张拉锁定与封锚：待由预应力锚索和水泥浆土混合体构成的旋喷搅拌桩体养护7天后，对预应力锚索的钢铰线伸出端进行张拉锁定，锁定后用机械切割余露锚筋并留长5～10cm外露锚筋以防拽滑；最后用水泥净浆注满各部空隙并按设计要求封锚处理。

进一步的方案是：上述步骤①中，预应力锚索的锚盘为圆环状铁质构件，锚盘上设有与钢铰线的根数相同且至少2个以上的钢铰线通过孔以及设于中间处的安装孔，上述挤压锚由钢质套筒构成，每根钢铰线的前端分别穿过锚盘的钢铰线安装通过孔后套入挤压锚内并利用液压机具冷挤压使套筒变形使得挤压锚与钢绞线的前端紧密固定连接；钢绞线的自由段按设计长度穿入塑料管或皮水管进行包裹，管口两端用防水胶布固定密封扎牢。

进一步的方案是：上述步骤③中，钻机就位时底座应垫平以确保钻机受力后不摇摆和不移位，并且钻杆的倾斜角度偏差不大于3度，高差不超过5cm。

进一步的方案是：上述步骤④中，自由段钻孔时按照隔一孔钻一孔的方式进行施工。

进一步的方案是：上述步骤⑤中，锚固段注浆时，水泥浆喷射压力不小于20Mpa，钻进或提升速度为0.25m/分钟。

进一步的方案是：上述步骤⑥中，构建扩大头时，注浆泵压为25MPa，钻进速度为0.15m/分钟，并使得扩大头的注浆量在锚固段的两倍以上。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法，施工中成孔钻进、安装锚索、旋喷注浆等一次成型，能有效改善软土土体物理性能，克服现有技术中锚索在软土地基中钻孔容易塌孔、漏水、锚固力不足等缺点，确保了支护结构的安全，能有效适用于淤泥质土、粉土、黏性土、砂土、湿陷性黄土等软土地基边坡。（2）本发明的深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法，其通过钻机钻头、预应力锚索各自结构以及预应力锚索在钻头设置方式的设计，钻进成孔施工中将锚索同步带入孔内，同时进行高压旋喷注浆搅拌形成锚固体，钻杆退出时锚索被嵌固在锚固体内不会被带出，施工方便，工作效率高。（3）本发明的深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法，施工时通过钻头处旋转喷射高压水泥浆射流，切割周边土体，使水泥浆液与土体充分搅拌形成混合锚固体，并渗透到周围土层中，增大了锚固体与土体的接触面积，提高了锚索与周围土层的摩擦抵抗力，同时通过锚固段前端部构建扩大头，使得预应力锚索的抗拔承载力大大提高。（4）本发明的深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法，通过高压旋喷搅拌一次钻进成型，能有效解决现有技术中锚索在软弱土层中需要加套管钻进，二次注浆锚杆孔容易塌孔、缩径等缺陷，保证了锚索的施工质量。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图；

图2为本发明所采用的钻机的钻头和钻杆以及设于钻头上的预应力锚索的结构示意图。

上述附图中的附图标记如下：

锚索1，锚盘1-1，钢铰线1-2，挤压锚1-3，钻头2，喷嘴2-1，堵头2-2，钻杆3。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

（实施例1）

本实施例的深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法，其基本工艺原理是：在钻孔机械钻进土体过程中，将预应力锚索套在钻头上同步进入，通过专门配套设计的钻头旋转喷射高压水泥浆射流，切削周边土层，使土体与水泥浆充分搅拌混合，形成混合的水泥土锚固体。由于高压旋喷的压力较大，水泥浆在软土中的扩散渗透能力较强，慢速旋喷形成的效果比较均匀，且成孔、安放锚索、旋喷注浆一次成型，水泥土浆液会渗透到四周土层中，大大增强了锚固体与周边土体的粘结力，再通过对锚索进行预应力张拉，与支护灌注桩结合，对软土基坑边坡土体的变形产生有效约束作用。

见图1，本实施例的深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法，主要依以下步骤实施：

①预应力锚索制作：

场外预制施工所用的预应力锚索。参见图2，预应力锚索1主要由锚盘1-1、钢铰线1-2和挤压锚1-3组成，锚盘1-1为圆环状铁质构件，锚盘1-1上设有与钢铰线1-2的根数相同且至少2个以上的钢铰线通过孔以及设于中间处的安装孔，本实施例中，锚盘1-1的尺寸优选直径150mm×厚度10mm。钢铰线1-2的根数根据设计确定，钢铰线1-2的长度根据设计要求的锚索长度结合冠梁宽度和支护桩宽度并预留700mm张拉长度相应确定，挤压锚1-3由钢质套筒构成，每根钢铰线1-2的前端分别穿过锚盘1-1的钢铰线安装通过孔后套入挤压锚1-3内并利用液压机具冷挤压使套筒变形使得挤压锚1-3与钢绞线1-2的前端紧密固定连接从而在使用时使得钢绞线1-2的前端不会因受力从锚盘1-1上脱落。钢绞线的自由段（注：指锚固体成型时不与水泥浆固化成一体的钢绞线1-2段，也即非锚固段的钢绞线1-2段）按设计长度穿入塑料管或皮水管进行包裹（图中未显示），管口两端用防水胶布固定密封扎牢以确保使用时水泥浆不会进入塑料管内，钢绞线1-2自由段穿管后用扎丝间距一定距离绑扎牢固，以保证在下锚入孔后不会出现绞线或脱管情况。需要注意的是，钢绞线1-2下料时采用切割机隔断，不得采用电弧焊烧断。组装好的预应力锚索1运至施工地点并做好标识。

②锚索孔定位：

按施工图设计要求的标高和水平间距，利用水准仪和钢尺在挖好并经修整后的深基坑壁上定出锚索孔的孔位并做好标记。

③钻机就位并在钻头上安装预应力锚索：

将钻机置于设定位置，钻机就位时底座应垫平以确保钻机受力后不摇摆和不移位，并且钻杆的倾斜角度偏差不大于3度，高差不超过5cm。钻机具有钻头2和钻杆3，钻头2的后端与钻杆3的前端相连，钻头2和钻杆3的中间沿轴向设有水泥浆通道，钻头2的端头以及前部侧翼分设有若干个用于使用时喷射水泥浆的喷嘴2-1，各喷嘴2-1均与钻头2的水泥浆通道相通，钻头2的中前部固定设有堵头2-2。钻机就位后，利用预应力锚索1的锚盘1-1中间处的安装孔与钻头2相配合将预应力锚索1套设在钻头2上，锚盘1-1的后端与堵头2-2的前端相抵接，使用时，堵头2-2阻止锚盘1-1后退。预应力锚索1安装完毕后的状态如图2所示。

④自由段钻孔：

将钻机的钻头2的前端对准标记好的锚索孔的孔位进行钻孔，直至设定的自由段深度，钻头2在钻进过程中预应力锚索1随钻头2一同进入孔内。优选地，为防止钻孔时群锚的负效应，钻孔时按照隔一孔钻一孔的方式进行施工。

⑤锚固段钻孔注浆：

自由段钻孔达到设计深度后即开始锚固段施工，进入锚固段施工时钻头2在旋转钻进的同时，通过高压泵注入的高压水泥浆经钻杆3和钻头2的水泥浆通道后从钻头2的端头以及前部侧翼的各喷嘴2-1向外旋转喷射，高压喷出的水泥浆射流切割周围土体并搅拌混合，形成直径大于自由段的锚固段。优选地，锚固段注浆时，喷射压力不小于20Mpa，钻进或提升速度为0.25m/分钟。

⑥锚固段端头构建扩大头：

锚固段达到设计长度后，进入扩大头构建施工，提升注浆泵压至25MPa，降低钻进速度为0.15m/分钟，采用二进二出共四次喷射的工艺，以保证扩大头锚体的直径，并使得扩大头的注浆量在锚固段的两倍以上。

⑦钻头及钻杆退出并复喷浆：

扩大头构建完毕后，钻杆3及钻头2一边旋转退出一边重复喷浆，预应力锚索1的锚盘1-1、挤压锚1-3以及钢铰线1-2的一段则留在水泥浆土混合体内，钻杆3和钻头2退出时喷浆的目的在于防止锚固段水泥土初凝过快，导致钻杆3和钻头2退出后锚固段留下钻杆孔穴形成质量缺陷。

⑧张拉锁定与封锚：

待由预应力锚索1和水泥浆土混合体构成的旋喷搅拌桩体养护7天以后，对预应力锚索1的钢铰线1-2伸出端进行张拉锁定，锁定后用机械切割余露锚筋并留长5～10cm外露锚筋，以防拽滑；最后用水泥净浆注满各部空隙，并按设计要求封锚处理。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

①预应力锚索制作：场外预制施工所用的预应力锚索，所述预应力锚索包括锚盘、2根以上一端穿过所述锚盘的钢铰线以及与钢铰线配套设置用于将钢绞线的一端固定在锚盘上的挤压锚组成；

②锚索孔定位：按施工图设计要求的标高和水平间距，利用水准仪和钢尺在挖好并经修整后的深基坑壁上定出锚索孔的孔位并做好标记；

③钻机就位并在钻头上安装预应力锚索：将钻机置于设定位置，钻机具有钻头和钻杆，钻头和钻杆的中间沿轴向设有水泥浆通道，钻头的端头以及前部侧翼分设有若干个与水泥浆通道相通的喷嘴，钻头的中前部固定设有堵头；钻机就位后将预应力锚索套设在钻头上，锚盘的后端与堵头的前端相抵接；

④自由段钻孔：将钻机的钻头的前端对准标记好的锚索孔的孔位进行钻孔，直至设定的自由段深度，钻头在钻进过程中预应力锚索随钻头一同进入孔内；

⑤锚固段钻孔注浆：自由段钻孔达到设计深度后，钻头在旋转钻进的同时，通过高压泵注入的高压水泥浆经钻杆和钻头的水泥浆通道后从钻头的各喷嘴向外旋转喷射，高压喷出的水泥浆射流切割周围土体并搅拌混合，形成直径大于自由段的锚固段；

⑥锚固段端头构建扩大头：锚固段达到设计长度后，提升注浆泵压力并降低钻进速度，采用二进二出共四次喷射的工艺形成扩大头锚体；

⑦钻头及钻杆退出并复喷浆：扩大头构建完毕后，钻杆及钻头一边旋转退出一边重复喷浆，预应力锚索的锚盘、挤压锚以及钢铰线的一段留在水泥浆土混合体内；

⑧张拉锁定与封锚：待由预应力锚索和水泥浆土混合体构成的旋喷搅拌桩体养护7天后，对预应力锚索的钢铰线伸出端进行张拉锁定，锁定后用机械切割余露锚筋并留长5～10cm外露锚筋以防拽滑；最后用水泥净浆注满各部空隙并按设计要求封锚处理。

2.根据权利要求1所述的深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法，其特征在于：所述步骤①中，预应力锚索的锚盘为圆环状铁质构件，锚盘上设有与钢铰线的根数相同且至少2个以上的钢铰线通过孔以及设于中间处的安装孔，所述挤压锚由钢质套筒构成，每根钢铰线的前端分别穿过锚盘的钢铰线安装通过孔后套入挤压锚内并利用液压机具冷挤压使套筒变形使得挤压锚与钢绞线的前端紧密固定连接；钢绞线的自由段按设计长度穿入塑料管或皮水管进行包裹，管口两端用防水胶布固定密封扎牢。

3.根据权利要求1所述的深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法，其特征在于：所述步骤③中，钻机就位时底座应垫平以确保钻机受力后不摇摆和不移位，并且钻杆的倾斜角度偏差不大于3度，高差不超过5cm。

4.根据权利要求1所述的深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法，其特征在于：所述步骤④中，自由段钻孔时按照隔一孔钻一孔的方式进行施工。

5.根据权利要求1所述的深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法，其特征在于：所述步骤⑤中，锚固段注浆时，水泥浆喷射压力不小于20Mpa，钻进或提升速度为0.25m/分钟。

6.根据权利要求1所述的深基坑软土边坡高压旋喷预应力锚索一次成型施工方法，其特征在于：所述步骤⑥中，构建扩大头时，注浆泵压为25MPa，钻进速度为0.15m/分钟，并使得扩大头的注浆量在锚固段的两倍以上。

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