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 馮玉國

 （山東正元建設(shè)工程有限責(zé)任公司，山東濟(jì)南  250101）

[摘要]針對現(xiàn)有擴(kuò)體錨桿的不足，從實用性和經(jīng)濟(jì)性兩方面考慮，將具有透氣、透水性能的纖維袋應(yīng)用于淤泥質(zhì)軟土基坑支護(hù)錨桿注漿，研究開發(fā)了一種纖維袋注漿擴(kuò)體預(yù)應(yīng)力錨桿。通過現(xiàn)場工藝性試驗和抗拔試驗，分析了影響該錨桿抗拔承載力的原因，并據(jù)此采取措施進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到了錨桿極限抗拔承載力800~1 000kN的設(shè)計要求。研究結(jié)果表明：纖維袋注漿擴(kuò)體預(yù)應(yīng)力錨桿能夠大幅度提高淤泥質(zhì)黏土基坑支護(hù)錨桿抗拔承載力，是一種經(jīng)濟(jì)、實用的注漿擴(kuò)體錨桿。

[關(guān)鍵詞]淤泥質(zhì)黏土；基坑；支護(hù)；注漿擴(kuò)體；預(yù)應(yīng)力；錨桿

[中圖分類號] TU753.1；TU94+2  [文章編號]1002-8498(2016)10-0120-04

0  引言

 我國各地都有不同數(shù)量的軟土分布。其中的淤泥質(zhì)黏土因其具有強(qiáng)度低、壓縮性高、靈敏度高、固結(jié)周期長等特點，采用普通錨桿進(jìn)行基坑支護(hù)時孔壁易坍塌，注漿可控性差，往往達(dá)不到設(shè)計的抗拔承載力。盡管采用增大錨固直徑或加長錨桿長度的方法比較有效，但施工成本增加，施工難度也增大。盡管現(xiàn)有的擴(kuò)體錨桿應(yīng)用于淤泥質(zhì)黏土基坑支護(hù)也能解決這一問題，但因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且現(xiàn)場安裝操作不便、成本高等問題而使用受到限制。

 針對濟(jì)南濱河商務(wù)中心基坑支護(hù)工程因支護(hù)范圍內(nèi)有較厚的淤泥質(zhì)黏土，普通預(yù)應(yīng)力錨桿達(dá)不到設(shè)計承載力要求的實際難題，從施工經(jīng)濟(jì)性和施工難易程度兩方面考慮，通過加大錨桿錨固段底部成孔直徑，下入注漿纖維袋用漿液壓力擠撐纖維袋將淤積孔底淤泥或擴(kuò)孔殘留切削物（沉渣）等擠至孔壁，形成端部擴(kuò)體預(yù)應(yīng)力錨桿，增大擴(kuò)大段的表面積和斷面積提高其摩阻力和端阻力，研究開發(fā)了一種施工簡易、造價低廉、抗拔承載力大且適用于淤泥質(zhì)黏土基坑支護(hù)的注漿擴(kuò)體錨桿，取得了較好的效果，現(xiàn)已授權(quán)發(fā)明專利。

1錨桿結(jié)構(gòu)

 纖維袋注漿擴(kuò)體預(yù)應(yīng)力錨桿包括錨桿桿體、注漿纖維袋和注漿管（見圖1）。

 錨桿桿體由多根鋼絞線束縛形成，在錨桿桿體一端端部外包有注漿纖維袋，注漿纖維袋一端通過密封結(jié)構(gòu)固定在錨桿桿體上，在錨桿桿體上設(shè)有袋內(nèi)注漿管，袋內(nèi)注漿管一端延伸至纖維袋內(nèi)，另一端穿過錨孔后與地面注漿泵連接。在袋內(nèi)注漿管上串接有單向止?jié){閥，防止注漿纖維袋內(nèi)的漿液倒流。在注漿纖維袋內(nèi)錨桿桿體上固定有至少一對擋板，以防止?jié){液凝固后錨桿桿體從由注漿纖維袋形成的固結(jié)體內(nèi)拔出。

 在注漿纖維袋外側(cè)還設(shè)有分別向注漿纖維袋外部空間進(jìn)行注漿的一次注漿管和二次注漿管，其中的一次注漿管用于向注漿纖維袋外部空間進(jìn)行注漿，二次注漿管用于向注漿纖維袋外周進(jìn)行二次高壓注漿。二次注漿管錨固段設(shè)有小孔，在小孔處采用強(qiáng)度較低的材料密封，既能在2～3MPa壓力下打開，又能防止一次注漿時堵塞。

 通過注漿泵向纖維袋內(nèi)部及外部注入漿液，漿液壓力擠撐纖維袋將淤積孔底淤泥或擴(kuò)孔殘留切削物（沉渣）等擠至孔壁形成端部擴(kuò)體預(yù)應(yīng)力錨桿，提高其抗拔承載力。

2  實施方式

2.1單個擴(kuò)體段

 1)用常規(guī)鉆頭鉆進(jìn)成孔至待擴(kuò)孔深度后換擴(kuò)孔鉆頭或用高壓噴射工藝進(jìn)行端部擴(kuò)孔，形成錨孔。

 2)將包有注漿纖維袋的錨桿桿體一端插入錨孔中，通過袋內(nèi)注漿管對注漿纖維袋進(jìn)行注漿；注滿漿后，再通過袋外一次注漿管向注漿纖維袋外端錨孔內(nèi)注漿，直至注滿為止；至一次注漿固結(jié)體強(qiáng)度達(dá)到5MPa后，再通過二次注漿管，用高壓注漿泵進(jìn)行二次注漿。

 3)當(dāng)錨固體強(qiáng)度達(dá)到15MPa或設(shè)計強(qiáng)度的75%后，在錨桿外端對錨桿進(jìn)行張拉鎖定。

2.2多個擴(kuò)體段

 根據(jù)地層情況及設(shè)計抗拔承載力，可將擴(kuò)體段增加至2個或2個以上，即形成圖2中兩個注漿纖維袋共用的形式，以提高抗拔承載力。

3  現(xiàn)場抗拔試驗

 濟(jì)南濱河商務(wù)中心位于濟(jì)南市歷山北路與小清河北路交叉口，基坑開挖深度12.2~15. 8m，采用樁錨支護(hù)方案。因地坪以下10. 0m范圍內(nèi)分布有5~ 6m的淤泥質(zhì)黏土，常規(guī)預(yù)應(yīng)力錨桿承載力達(dá)不到設(shè)計要求的800~1000kN。為此，采用纖維袋注漿擴(kuò)體預(yù)應(yīng)力錨桿，錨桿桿體采用鋼絞線（下稱錨索），錨索軸向設(shè)計拉力值為1000kN。

3.1前期錨索試驗

 前期錨索設(shè)計參數(shù)如表1所示。該次主要是工藝性試驗，重點試驗纖維袋的抗破損能力、錨桿受力情況及擴(kuò)孔工藝的影響。試驗結(jié)果如表2所示。

 從表2可以看出：錨桿抗拔承載力不低于國內(nèi)現(xiàn)有專利產(chǎn)品。但存在以下問題。

 1)鋼絞線與纖維袋擴(kuò)體段端部的連接僅靠鋼絞線與注漿體之間提高的摩擦力難以滿足錨索承載力要求。

 2)纖維袋內(nèi)壓力注漿時漿液外溢。

 3)高壓噴射工藝擴(kuò)孔施工質(zhì)量不易保證，且施工效率較低。

 4)現(xiàn)場加工擴(kuò)孔鉆頭難以保證擴(kuò)孔效果。

 5)纖維袋破損時，擴(kuò)體段內(nèi)結(jié)石體成型質(zhì)量不易保證，如17號錨索其抗拔承載力僅達(dá)到100kN。

 6)纖維袋內(nèi)注漿量未經(jīng)計算，注漿量不加控制，易將纖維袋撐破。

 針對工藝性試驗中出現(xiàn)的問題，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行了改進(jìn)。

 1)在纖維袋兩端增加法蘭盤，端部鋼絞線采用擠壓錨阻擋法蘭盤滑脫，增加鋼絞線與擴(kuò)體段的連接強(qiáng)度，在端部用鐵絲將鋼絞線形成錐形，減小鋼絞線下放時的阻力（見圖3）。

 2)注漿管通過端部法蘭盤中孔直接伸至底部，并在注漿管安裝一個單向閥；采用盤根密封鋼絞線與纖維袋間的孔隙，保持袋內(nèi)注漿壓力（見圖4）。

 3)全部采用機(jī)械擴(kuò)孔工藝擴(kuò)孔。

 4)委托廠家加工擴(kuò)孔鉆頭，保證擴(kuò)孔段直徑達(dá)到500mm。

 5)換用高強(qiáng)度土工材料。

 6)通過理論計算，確定纖維袋內(nèi)注漿量。

 使用的纖維袋直徑0. 5m，長6.0m，注漿管長17m，內(nèi)徑20mm，高壓注漿管長40. 0m，內(nèi)徑25mm，注漿泵內(nèi)損失水泥漿量按0. 05 m3，水灰比0.5的水泥漿密度按1 824kg/m3，則注滿纖維袋的水泥漿體積為：V=1. 255 m3，水泥漿質(zhì)量為m =2 289( kg)。其中，水的質(zhì)量為763kg，水泥質(zhì)量為1 526kg，忽略外加劑的質(zhì)量。

 注漿時，按1.0 m3水泥漿進(jìn)行攪拌，水泥漿質(zhì)量為：

 m=1 824 x1.0=1 824(kg)。

其中，水的質(zhì)量為600kg，水泥質(zhì)量為1 200kg。

 現(xiàn)場攪拌機(jī)直徑1. 2m，高1.0m，容積為1.1m 3，注漿時，攪拌機(jī)內(nèi)添加500mm高水，添加24袋水泥即可。

3.2改進(jìn)后錨索試驗

 將改進(jìn)的纖維袋應(yīng)用于第2道及第3道支護(hù)結(jié)構(gòu)中間位置共9根錨索進(jìn)行施工驗證。錨索設(shè)計參數(shù)為ɸSS15. 2mm鋼絞線4根，自由段長6.5m，錨固段長8. 5m，擴(kuò)孔段長6.0m，均采用機(jī)械擴(kuò)孔�？紤]工期原因，在錨索注漿時添加NC-5型早強(qiáng)劑。錨索抗拔試驗時，選取其中1根（MS9號）進(jìn)行蠕變試驗。典型MS4號錨索試驗曲線如圖5所示，MS9號錨索的試驗數(shù)據(jù)如表3所示，試驗曲線如圖6所示。

 通過對改進(jìn)后的錨索進(jìn)行試驗表明，錨索極限抗拔承載力達(dá)到800~1 000kN，蠕變率為1.3，達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)產(chǎn)品的效果。

4  工程應(yīng)用

 在濟(jì)南濱河商務(wù)中心基坑支護(hù)及坡道支護(hù)中使用了纖維袋注漿擴(kuò)體錨索。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及對纖維袋注漿擴(kuò)體試驗錨索的試驗報告顯示，其抗拔承載力滿足設(shè)計要求，但注漿袋成本不到現(xiàn)有產(chǎn)品的20%。

5  結(jié)語

 1)纖維袋注漿擴(kuò)體預(yù)應(yīng)力錨桿具有結(jié)構(gòu)簡單、易于現(xiàn)場加工制作、現(xiàn)場安裝操作方便、成本低廉等特點，是一種經(jīng)濟(jì)、實用的擴(kuò)體錨桿，可廣泛用于淤泥、淤泥質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉土、泥炭、泥炭質(zhì)土等軟土基坑支護(hù)及邊坡支護(hù)錨桿。

 2)現(xiàn)場抗拔試驗表明，纖維袋注漿擴(kuò)體錨桿應(yīng)用于淤泥質(zhì)黏土等軟土基坑支護(hù)錨桿能夠達(dá)到設(shè)計要求的抗拔承載力，值得推廣應(yīng)用。