CN115419076B - 深基坑高压旋喷可回收锚索支护施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深基坑高压旋喷可回收锚索支护施工方法，采用高压旋喷工艺并利用钻杆开设锚固孔，具有高压旋喷相对于其他锚固技术的一切优点，同时将锚固组件带入设定的锚固位置，施工工艺简单，施工效率高，基坑支护结构牢固，且锚索可回收以达到降低施工成本的目的。

Description

深基坑高压旋喷可回收锚索支护施工方法

技术领域

本发明涉及一种施工方法，特别涉及一种深基坑高压旋喷可回收锚索支护施工方法。

背景技术

随着城市建筑业的发展，深基坑工程随处可见，地下空间技术、复杂土层围护技术、高压旋喷锚索施工技术等越来越得到广泛应用。

基坑壁与周围既有建筑物(道路)的间距变得越来越小，如何在施工过程中保证基坑稳定、既有建筑物(道路)以及拟建建筑物的结构和操作人员的安全，成为工程的关键。

高压旋喷锚索是一种将大直径水泥土桩体与传统锚索相结合而成的新型锚索结构，它利用旋喷钻机按一定角度在土体中成孔、喷射水泥浆，充分搅拌，经过物理化学反应，使得水泥和土体相互作用，最终形成锚固体，该施工方式施工中对于地层的扰动较小，对于周边环境的影响也十分微弱，特别适用于周边含有重要建筑物的基坑工程。

现有技术中，高压旋喷锚索工艺对桩基进行支护时，由于工法特点，锚索通常是锚固在土层中，不能回收，施工成本较高。同时，针对湿陷性土质来说，采用先开挖土方，再锚固的方式容易在锚固过程中造成塌孔现象，使得施工工艺显得复杂。

因此，需要对现有的高压旋喷锚索施工工艺进行改进，施工工艺简单，基坑支护结构牢固，且锚索可回收以达到降低施工成本的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种深基坑高压旋喷可回收锚索支护施工方法，施工工艺简单，且施工效率高，基坑支护结构牢固，且锚索可回收以达到降低施工成本的目的。

本发明的深基坑高压旋喷可回收锚索支护施工方法，包括下列步骤：

a.在设定位置浇筑灌注桩以及在灌注桩上浇筑冠梁；

b.在冠梁的相关位置开设锚固过孔；

c.通过所述锚固过孔向土层内设定锚固位置钻设用于通过锚索组件的锚固孔，在钻设锚固孔时，在设定锚固体的范围内采用高压旋喷工艺进行钻进，且在锚固体底部形成扩大端；

所述锚索组件为可回收锚索组件；

d.在进行步骤c的钻锚固孔过程中，钻杆同时将锚索组件带入锚固孔，且将底部锚头置于所述锚固体的扩大端；

e.退出钻杆，同时在锚固体区域进行高压旋喷；

f.锚固体硬化到设定指标后张拉锚索组件并锚固；

g.按照设计开挖基坑，并在设计深度位置在灌注桩上浇筑腰梁，在腰梁上开设锚固过孔并重复步骤c至步骤f。

进一步，深基坑为塌陷性土质基坑，步骤a中，还在基坑四周由水泥搅拌桩形成止水帷幕，所述止水帷幕位于灌注桩的外侧。

进一步，所述可回收锚索组件包括锚索、拔销和底部锚头，所述底部锚头包括设有内螺纹的内螺纹锚具，锚索底端固定连接设有连接段，且所述连接段与内螺纹锚具通过螺纹配合，所述螺纹的升角大于自锁角；

所述拔销沿长度方向***所述连接段以及内螺纹锚具在圆周方向锁定，且拔销可被拔出脱离并释放所述内螺纹锚具。

进一步，所述拔销的横截面为多边形，所述内螺纹锚具设有用于与连接段连接的内螺纹，内螺纹的底部形成与拔销配合的多边形孔，所述连接段设有用于与拔销配合的多边形孔。

进一步，所述连接段还设有用于放置和取出所述拔销的操作孔，伴随所述锚索设有拉线，所述拉线一端穿过操作孔固定连接于所述拔销，另一端外露于外锚头；

所述锚索外套有隔离管，所述拉线位于所述隔离管内。

进一步，所述底部锚头还包括至少两个沿长度方向并列的锚盘，所述锚盘之间通过螺栓固定连接，所述内螺纹锚具固定于锚盘，与所述锚盘焊接连接设有钢筋笼，所述钢筋笼的长度与锚固体相对应。

进一步，所述钻杆为空心螺旋钻管，在钻头端部及侧翼分布有喷嘴；

步骤b中，高压旋喷工艺包括；

b1水泥浆在搅拌池经过过滤后，由高压泵通过用高压导管引入钻杆内，并从钻头的所述喷嘴向外喷射，水泥浆喷射过程中同步对周侧的土体进行切割；钻头在动力推动下逐渐向前推进并达到设计深度和直径，形成所述锚固体。

进一步，所述水泥浆采用普通硅酸盐水泥与水混合搅拌后制成，锚固体水泥掺入量为20％，水灰比为0.5-0.7；

锚固体施工时，钻进速度小于等于30cm/min，转速小于等于20转/min，浆液流量小于等于50L/min，高压旋喷搅拌的压力为20Mpa-25Mpa。

进一步，基坑开挖时，需按照设计锚索位置分层开挖且分层厚度小于等于2m，下层土开挖时，上层的预应力旋喷锚索须已张拉锚定。

进一步，还包括步骤：

h.土方回填前，操控拉线从内螺纹锚具中拔出拔销，利用锚索的预应力以及连接段与内螺纹锚具之间的螺纹升角大于自锁角使得连接段脱离内螺纹锚具，施加外力后将锚索拉出；

或者，土方回填前，拆卸外锚头释放锚索后，操控拉线从内螺纹锚具中拔出拔销，施加外力后将锚索拉出。

本发明的有益效果：本发明的深基坑高压旋喷可回收锚索支护施工方法，采用高压旋喷工艺并利用钻杆开设锚固孔，具有高压旋喷相对于其他锚固技术的一切优点，同时将锚固组件带入设定的锚固位置，施工工艺简单，且施工效率高，基坑支护结构牢固，且锚索可回收以达到降低施工成本的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的方法形成的支护结构示意图；

图2为可回收锚索组件结构示意图；

图3为图2的A处放大图；

图4为锚盘上的锚具以及螺栓分布图。

具体实施方式

如图1-图4所示：本实施例的深基坑高压旋喷可回收锚索支护施工方法，包括下列步骤：

a.在设定位置浇筑灌注桩1以及在灌注桩1上浇筑冠梁101；当然，在施工时，还需进行场地勘验，然后，钻孔后浇筑灌注桩1，根据需要的数量以及间距浇筑若干个，在此不再赘述；且在相邻灌注桩之间浇筑冠梁作为锚固预应力的承力基础，在此不再赘述；设定位置指的是准备开挖的基坑的边沿设定位置，在此不再赘述；

b.在冠梁101的相关位置开设锚固过孔，锚固过孔是钻锚固孔时用于通过钻杆并在锚固时通过锚索的孔，在此不再赘述；

在锚固孔定位前，需对钻孔灌注桩表面土层清理，并在钻孔灌注桩一侧开挖边坡后在边坡挂网喷浆；锚固孔定位时，按设计要求标高和水平间距定出孔位，用自喷漆做好标记；标记完成后，在标记位置钻设一锚固过孔，形成钻头定位斜孔，为防止边坡表面土层进一步风化，剥落及零星掉块，采用挂网喷浆及喷射混凝土，使在边坡上形成一层保护层，这样，能达到基坑施工安全。施工过程中，需要不断地对锚孔位置监督与控制，以避免大的障碍物影响成孔质量和工期保障，以保证建筑施工工程的顺利开展；

c.通过该锚固过孔向土层内设定锚固位置钻设用于通过锚索组件的锚固孔，在钻设锚固孔时，在设定锚固体5的范围内采用高压旋喷工艺进行钻进，且在锚固体5底部形成扩大端6；高压旋喷工艺是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续的水泥锚固体的工艺，在此不再赘述；扩大端的形成可通过旋喷压力等参数进行控制形成，与锚固体本体共同形成整体的锚固体，具有较大的锚固体直径，有效降低锚索周围泥土的应力水平，减小锚索的塑性变形，同时扩大端使得锚固体进一步增加承载能力，从而在同等承载能力的条件下可进一步缩短锚固体长度，节约施工材料，进一步节约成本；

当然，开钻之前还需在冠梁的上开设定参数(比如倾斜角度、大小等)的锚固过孔，钻机就位并开钻，在此不再赘述；

所述锚索组件为可回收锚索组件；可回收锚索组件指的是在基坑土方回填前或过程中，将锚索从锚固状态释放并取出的锚索组件，一般是锚索与底部锚头之间采用螺纹连接，需要回收时旋转锚索即可脱离锚固并利用外力拉出，在此不再赘述；

d.在进行步骤c的钻锚固孔过程中，钻杆同时将锚索组件带入锚固孔，且将底部锚头置于所述锚固体的扩大端；利用钻杆带入锚索组件可采用现有技术的较多的结构方式实现，在此不再赘述；

e.退出钻杆，同时在锚固体区域进行高压旋喷，锚固体区域指的是在锚固孔内用于锚固锚索组件的设定的长度区域，在此不再赘述；当然，退出钻杆前需将锚索组件留在设定的位置，退出时则继续高压旋喷，以保证锚固体的搅拌均匀且保证锚固体的直径大小，从而达到设定的承载力；

f.锚固体5硬化到设定指标后张拉锚索组件并锚固；设定指标一般指锚固体5硬化指标达到80％以上进行张拉并锚固，在此不再赘述；

g.按照设计开挖基坑，并在设计深度位置在灌注桩上浇筑腰梁，在腰梁上重复步骤c至步骤f；重复步骤c至步骤f指的是在腰梁上重复在冠梁上的开设锚固过孔，并钻设锚固孔等锚固过程；

当然，按照设计要求继续深挖基坑并重复步骤f。

本实施例中，深基坑为塌陷性土质基坑，步骤a中，还在基坑四周由水泥搅拌桩形成止水帷幕2，所述止水帷幕位于灌注桩1的外侧；外侧指的是相对于基坑而言向外的一侧，在此不再赘述；用于阻止或减少基坑侧壁及基坑底地下水流入基坑，保证后续的施工。

本实施例中，所述可回收锚索组件包括锚索3、拔销7和底部锚头4，所述底部锚头4包括设有内螺纹的内螺纹锚具403，锚索3底端固定连接设有连接段301，且所述连接段301与内螺纹锚具403通过螺纹配合，所述螺纹的升角大于自锁角；螺纹连接的升角大于自锁角，在施加轴向力(长度方向)时可自然脱出；

所述拔销7沿长度方向***所述连接段301以及内螺纹锚具403在圆周方向锁定，且拔销7可被拔出脱离并释放所述内螺纹锚具403；锚固时，拔销7***连接段301和内螺纹锚具403使得连接段301与内螺纹锚具403在圆周方向锁定，施加长度方向的张拉力时螺纹副承载且不会脱出；需要将锚索3回收时，将拔销7从内螺纹锚具403中拔出，连接段301和内螺纹锚具403之间在圆周方向的相对自由度被释放，由于螺纹升角大于自锁角，锚索3在预应力作用下直接从内螺纹锚具中脱离，外力拉出后即完成回收；现有技术中的回收锚索一般采用螺纹连接或者卡扣连接，由于长时间锚固于地下，螺纹结合较为紧密，且锚索具有一定的柔性，旋转传力也不可靠，因此，回收时旋转锚索较为费力，回收效果不好；本发明直接利用预应力作用，直接使锚索脱离底部锚头，回收过程简单容易；当然，先拆卸外部锚头并拔出拔销，旋转后或直接拉出锚索也能轻松的实现锚索的回收。

本实施例中，所述拔销7的横截面为多边形，所述内螺纹锚具设有用于与连接段连接的内螺纹，内螺纹的底部形成与拔销配合的多边形孔4031，所述连接段设有用于与拔销配合的多边形孔；如图所示，拔销以及螺纹副使用时涂抹润滑脂，以使得后期拔出顺畅；多边形结构使得拔销传力可靠，并具有较多的受力面，具有较好承载能力。

本实施例中，所述连接段301还设有用于放置和取出所述拔销的操作孔3011，伴随所述锚索3设有拉线8，拉线8一般采用钢丝或细钢绞线；所述拉线8一端穿过操作孔3011固定连接于所述拔销7，通过现有的机械连接结构即可实现，另一端外露于外锚头；如图所示，在植入底部锚头4和锚索3时，将连接段301螺纹连接于内螺纹锚具403，利用该操作孔将拔销放入并向下伸入内螺纹锚具形成圆周方向的固定，连接段为中空结构，用于通过操作孔放置或取出拔销，中空结构内部固定设有转向块，转向块设有一在长度方向上正对拔销的过孔，拉线8穿过转向块的过孔连接于拔销7，使得拉线8直接作用于拔销7的拉力处于长度方向，方便拔销的拉出；

所述锚索3外套有隔离管9，一般隔离管9采用PE管，所述拉线7位于所述隔离管9内，拔销安放完成后将隔离管9外套于锚索3且底端连接于底部锚头4并形成密封，可采用密封胶粘等形式，以保证锚索不会被污染或被锚固体浇筑，使得后期回收过程顺利进行。

本实施例中，所述底部锚头4还包括至少两个沿长度方向并列的锚盘401、402，所述锚盘401、402之间通过螺栓404固定连接，所述内螺纹锚具403固定于锚盘401、402，与所述锚盘焊接连接设有钢筋笼405，所述钢筋笼405的长度与锚固体5相对应；如图所示，内螺纹锚具403固定于锚盘401、402之间，可以是现有技术中的任何机械固定方式，包括利用螺栓404直接压紧固定也可，在此不再赘述；

如图所示，靠外设置的锚盘401设有与内螺纹锚具403相通的锚索过孔，用于锚索3的连接段301穿过并连接于内螺纹锚具403，在此不再赘述；钢筋笼405用于支撑锚索3以及用于与锚固段6形成一体，增加锚固强度。

本实施例中，所述钻杆为空心螺旋钻管，在钻头端部及侧翼分布有喷嘴，一般前端一个侧翼两个，形成高压旋喷；水泥浆在搅拌池经过过滤后，由高压泵通过用高压导管引入钻杆内，并从钻头的各个喷嘴向外喷射，水泥浆喷射过程中同步对周侧的土体进行切割；钻头在动力推动下逐渐向前推进，直至达到设计深度和直径，形成锚固体；施工中，高压旋喷工艺对地层的扰动较少，对于周边环境的影响也较小，这样高压旋喷的方式将混合料喷射到土体，进而形成水泥土桩体，经过物理化学反应，使得水泥和土体相互作用，最终形成锚固段供给锚索需要的承载力。

步骤b中，高压旋喷工艺包括；

b1水泥浆在搅拌池经过过滤后，由高压泵通过用高压导管引入钻杆内，并从钻头的所述喷嘴向外喷射，水泥浆喷射过程中同步对周侧的土体进行切割；钻头在动力推动下逐渐向前推进并达到设计深度和直径，形成所述锚固体；

所述底部锚头4及锚索3安放于空心钻杆并随着空心钻杆到达锚固位置，可采用现有技术中随钻杆进入的结构方式，在此不再赘述。

本实施例中，所述水泥浆采用普通硅酸盐水泥与水混合搅拌后制成，锚固体水泥掺入量为20％，水灰比为0.5-0.7；实际施工时，水泥浆经过浆桶进行搅拌，保证拌和均匀且水灰比合适，同时随拌随用，保证连续进行，水泥浆在规定时效内使用完毕，水泥浆喷射到土体，物理化学反应后，达到固结体的作用。

锚固体施工时，钻进速度小于等于30cm/min，转速小于等于20转/min，浆液流量小于等于50L/min，高压旋喷搅拌的压力为20Mpa-25Mpa；这样，压力控制在这个数值区间，以不影响基坑外地面、不冒浆为准，在旋喷注浆过程中，调整喷浆压力、钻杆旋转速率及提钻速度，保证旋喷柱体成型完好均匀；锚固孔内高压注浆，扩大头的旋喷搅拌的进退次数比桩身增加二次以保证扩大头的直径,能达到锚固段和扩大头直径满足设计工况要求，以及固结体形成和均质性。

本实施例中，基坑开挖时，需按照设计锚索位置分层开挖且分层厚度小于等于2m，下层土开挖时，上层的预应力旋喷锚索须已张拉锚定。

本实施例中，还包括步骤：

h.土方回填前，操控拉线从内螺纹锚具中拔出拔销，利用锚索的预应力以及连接段与内螺纹锚具之间的螺纹升角大于自锁角使得连接段脱离内螺纹锚具，施加外力后将锚索拉出；

如图所示，拉线伴随着锚索，并从外部锚头上设置的拉线孔中伸出，需要拔出拔销时，利用外力拔出即可实现锚索回收；当然，为了防止误操作，可在外部锚头上设置有保护结构，在此不再赘述；

或者，土方回填前，拆卸外锚头释放锚索后，操控拉线从内螺纹锚具中拔出拔销，施加外力后将锚索拉出，同样能够实现发明目的。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种深基坑高压旋喷可回收锚索支护施工方法，其特征在于：包括下列步骤：

a.在设定位置浇筑灌注桩以及在灌注桩上浇筑冠梁；

b.在冠梁的相关位置开设锚固过孔；

c.通过所述锚固过孔向土层内设定锚固位置钻设用于通过锚索组件的锚固孔，在钻设锚固孔时，在设定锚固体的范围内采用高压旋喷工艺进行钻进，且在锚固体底部形成扩大端；

所述锚索组件为可回收锚索组件；

d.在进行步骤c的钻锚固孔过程中，钻杆同时将锚索组件带入锚固孔，且将底部锚头置于所述锚固体的扩大端；

e.退出钻杆，同时在锚固体区域进行高压旋喷；

f.锚固体硬化到设定指标后张拉锚索组件并锚固；

g.按照设计开挖基坑，并在设计深度位置在灌注桩上浇筑腰梁，在腰梁上开设锚固过孔并重复步骤c至步骤f；

所述可回收锚索组件包括锚索、拔销和底部锚头，所述底部锚头包括设有内螺纹的内螺纹锚具，锚索底端固定连接设有连接段，且所述连接段与内螺纹锚具通过螺纹配合，所述螺纹的升角大于自锁角；

所述拔销沿长度方向***所述连接段以及内螺纹锚具在圆周方向锁定，且拔销可被拔出脱离并释放所述内螺纹锚具；

所述连接段还设有用于放置和取出所述拔销的操作孔，伴随所述锚索设有拉线，所述拉线一端穿过操作孔固定连接于所述拔销，另一端外露于外锚头；

所述锚索外套有隔离管，所述拉线位于所述隔离管内。

2.根据权利要求1所述的深基坑高压旋喷可回收锚索支护施工方法，其特征在于：深基坑为塌陷性土质基坑，步骤a中，还在基坑四周由水泥搅拌桩形成止水帷幕，所述止水帷幕位于灌注桩的外侧。

3.根据权利要求1所述的深基坑高压旋喷可回收锚索支护施工方法，其特征在于：所述拔销的横截面为多边形，所述内螺纹锚具设有用于与连接段连接的内螺纹，内螺纹的底部形成与拔销配合的多边形孔，所述连接段设有用于与拔销配合的多边形孔。

4.根据权利要求1所述的深基坑高压旋喷可回收锚索支护施工方法，其特征在于：所述底部锚头还包括至少两个沿长度方向并列的锚盘，所述锚盘之间通过螺栓固定连接，所述内螺纹锚具固定于锚盘，与所述锚盘焊接连接设有钢筋笼，所述钢筋笼的长度与锚固体相对应。

5.根据权利要求4所述的深基坑高压旋喷可回收锚索支护施工方法，其特征在于：所述钻杆为空心螺旋钻管，在钻头端部及侧翼分布有喷嘴；

步骤b中，高压旋喷工艺包括；

b1水泥浆在搅拌池经过过滤后，由高压泵通过用高压导管引入钻杆内，并从钻头的所述喷嘴向外喷射，水泥浆喷射过程中同步对周侧的土体进行切割；钻头在动力推动下逐渐向前推进并达到设计深度和直径，形成所述锚固体。

6.根据权利要求5所述的深基坑高压旋喷可回收锚索支护施工方法，其特征在于：所述水泥浆采用普通硅酸盐水泥与水混合搅拌后制成，锚固体水泥掺入量为20%，水灰比为0.5-0.7；

锚固体施工时，钻进速度小于等于30cm/min，转速小于等于20转/min，浆液流量小于等于50L/min，高压旋喷搅拌的压力为20Mpa-25Mpa。

7.根据权利要求4所述的深基坑高压旋喷可回收锚索支护施工方法，其特征在于：基坑开挖时，需按照设计锚索位置分层开挖且分层厚度小于等于2m，下层土开挖时，上层的预应力旋喷锚索须已张拉锚定。

8.根据权利要求4所述的深基坑高压旋喷可回收锚索支护施工方法，其特征在于：还包括步骤：

h.土方回填前，操控拉线从内螺纹锚具中拔出拔销，利用锚索的预应力以及连接段与内螺纹锚具之间的螺纹升角大于自锁角使得连接段脱离内螺纹锚具，施加外力后将锚索拉出；

或者，土方回填前，拆卸外锚头释放锚索后，操控拉线从内螺纹锚具中拔出拔销，施加外力后将锚索拉出。