自进式锚杆在深基坑围护施工中的应用

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摘要：本文结合青岛地铁03号线双山车站基坑支护施工, 阐述自进式锚杆在深基坑围护施工中的技术应用及在复杂地质条件下相比锚索的优点。

关键词：基坑围护、自进式锚杆、锚索

Abstract:This paper is combined with the Qingdao Metro Line 03 Shuangshan station foundation.It pits support construction technology application, introduced into the anchor in deep foundation pit construction and the advantages compared to anchor under complicated geological conditions.

Keywords: foundation pit; auto-progress anchor; anchor cable

中图分类号：TV551.4文献标识码：A文章编号：

前言：自进式锚杆在复杂地质条件下取代锚索, 克服了锚索诸如塌孔、无法、注浆不饱满等难题。锚杆施加预应力后能将结构物和土体紧紧锚固在一起，提高围岩的承载能力，保证围岩的整体稳定。

概况

双山站位于青岛市四方区黑龙江路与合肥路的交叉路口黑龙江路西侧，沿黑龙江路东北－西南走向。双山站起点里程为Ｋ13+489.796，终点里程为Ｋ13+740.796，车站总长度为251ｍ。车站主体采用明挖法施工，支护结构采用3种形式，分别为：钻孔灌注桩+钢管内支撑体系，钻孔灌注桩+锚索体系，吊脚桩。双山站大里程端端头处及K13+686.396～K13+740.796右线在锚索体系施工时出现以下问题：

（1）由于地质条件复杂，岩石裂隙发育，在钻孔过程中，地层中漏风现象严重，造成孔内钻孔岩粉无法吹出孔外，经常造成卡钻，而一旦卡钻，一是无法进尺，二是耽误时间耽误工期，三是处理不当，会造成锚索孔报废。

（2）成孔后孔内易塌孔，且相临孔洞易串孔，导致锚索置入困难。

（3）施工地段土层、岩层分界明显，锚索穿至分界点时导向帽无法按原孔洞方向前进导致锚索无法全部置入。

（4）地质条件差，岩石裂隙多，地下水丰富，锚索注浆不饱满。

针对以上情况，最后决定采用自进式锚杆代替锚索对边坡进行支护。

自进式锚杆应用

2.1 自进式锚杆简介

自进式锚杆是一种新型锚杆, 其将钻孔、锚杆安装、注浆、锚固合而为一, 具有施工速度快、锚固力大、防腐性能好、重量轻、操作简单、能及时提供锚固力和适用于难成孔地层等特点。

自进式锚杆由钻头、 锚杆 、连接器、钢垫板、锚具等组成。钻头由耐磨合金钢铸造而成, 并预留浆液出孔; 锚杆由高抗拉强度合金钢无缝钢管制造而成, 表面为螺纹面以保证砂浆与锚杆的黏结, 杆长4 m, 施工时用专门的连接器将杆体连接至设计长度;连接器、锚具均由合金钢铸造而成, 垫板和锚具用于锚杆端部固定及施加预应力。

图1 自进式锚杆和钻头

图2 自进式锚杆和连接器

2.2自进式锚杆施工

自进式锚杆的施工程序: 先安装锚杆, 然后注浆施加预应力。

2.2.1锚杆的钻孔及安装

(1) 用人工或机械将施工场地平整好，以便潜孔钻机能行驶、进出及操作。

(2) 将风管和水管接好，保持管路畅通，检查钻头和钻杆、钻机和钎尾、钻机连接套和钎尾以及锚杆和钻机连接套等的连接是否牢固。

(3) 锚杆钻头对准测量标识好的孔位,量角器测设好设计钻杆角度，开动钻机。在钻进时宜放慢钻进速度, 多回转, 少冲击。钻进过程中注意时刻把握方向，防止前进钻头遭遇石块偏离方向。同时, 注意钻孔孔口排气的状况,若发现钻孔排气异常, 说明钻头的注浆孔已堵塞,此时将锚杆后撤500 mm 左右, 并反复扫孔, 使排气孔畅通, 然后慢慢进尺, 直到钻进达到设计深度停止钻进。

图3 自进式锚杆施工

(4) 钻到设计长度后,检查钻头上的孔是否畅通, 然后将锚杆从钻机连接套上卸下，使锚杆外露1米左右，切除多余锚杆。

图4 角度测量 图5 锚杆连接

2.2.2锚杆注浆

(1) 锚杆注浆采用高压泵注浆，注浆压力为2.5-5MPa,使用专门加工的注浆接头与锚杆连接牢固。浆液采用纯水泥浆, 水泥为42.5普通硅酸盐水泥, 水灰比为0.45～0.5 。

图6 专用注浆接头

(2) 先将清水通过高压泵压入锚杆中检查锚杆孔是否畅通, 若没问题启动灰浆搅拌机，人力将水泥按配合比配制好，进行加水搅拌使水泥浆的水灰比至设计值。搅拌均匀后，输入压浆泵，压浆时要保持压浆高压管顺直，从泵口出来的水泥浆均匀, 没有断续不均现象出现。

(3) 按设计要求的注浆压力进行注浆, 当观察到从锚杆边缘流出浆液的稠度与注入浆液的稠度一样时, 即可停泵, 结束注浆。

(4) 注浆结束后及时清理注浆管内残留水泥浆，以防堵管。

图7 高压注浆

2.2.3锚杆预应力张拉

当锚固体浆液强度达到设计强度的90%后，即可进行锚杆张拉。

（1）锚杆张拉前对张拉设备进行标定，锚头台座承压面平整，并与锚杆轴线方向垂直。

（2）预应力正式张拉前，应取20%的设计张拉荷载，对锚杆进行预张拉，使其各部位接触紧密。

（3）预应力张拉时，为避免相邻锚杆张拉的应力损失，张拉采用“跳张法”。预应力张拉应分级加载，前一载荷载稳定后记录伸长值并施加下一级荷载，直到设计荷载的105%-110%，恒载10min，若无变化再按规定进行锁定。

采用锚杆与原锚索效果对比

通过施工分析比较，自进式锚杆具有钻、锚、注一体化功能,对于不易成孔地层或破碎岩体中，可采用自进式锚杆施工。锚索则易出现塌孔、无法等难题无法达到设计要求。

自进式锚杆前带穿透力强的钻头，在一般潜孔钻机的作用下，可以轻易穿透各类岩石。

自进式注浆锚杆支护速度快节省时间、节约成本。比锚索可更快、更及时地产生支护作用。

自进式锚杆采用高压泵注浆，锚杆体无需拔出，其中空可作为注浆通道，从里至外进行注浆，注浆饱满, 能更大地发挥自身的作用。

结语

自进式锚杆工艺的应用，成功的解决了青岛地铁双山车站破碎岩体中不易成孔的技术难点，保障了基坑支护的安全性，保证了地铁施工进度。由于工程质量和进度得到了保障，从而减少了返工和赶工的次数和费用，节约了工程投资。也正因为如此自进式锚杆可有效地替换预应力锚索和一般钢筋, 是一种可靠的锚固新技术, 具有广泛的应用前景。