卵石地层高压旋喷抗浮锚杆的应用实践

卵石地层高压旋喷抗浮锚杆的应用实践

余祖海,李文博,谭笑,陈智宇,刘盟盟

中建八局西南公司 成都610041

[摘要]卵石地层抗浮水位较高、渗透系数大，地下水流动性大的条件下，常规注浆锚杆因注浆难度大不适用于此类环境。采用高压旋喷锚杆可改善锚杆周围土体物理力学性能，增大锚固体直径，从而增大注浆成功率。本文以三星堆博物馆项目为例，高压旋喷锚杆替代常规注浆锚杆后，全数锚杆注浆成功，极限抗拔承载力全部满足设计要求，对抗浮锚杆工程设计和施工进行介绍，为以后同类情况的抗浮锚杆施工提供参考和指导。

[关键词] 卵石地层 抗浮水位高 渗透系数大 高压旋喷注浆 施工工艺

0引言

抗浮锚杆是地下工程常用的抗浮措施，积累了比较丰富的设计和施工经验。临近河边卵石地层抗浮水位较高，地下结构对抗浮锚杆的抗拔承载力要求较高。但在水位高和土层渗透系数大的影响下，锚杆注浆成功率低且锚固体成型的质量较差，无法保证结构抗浮的安全性。

本文通过三星堆博物馆项目抗浮锚杆工程实例，详细阐述了高压旋喷锚杆的施工工艺及技术要点，解决了卵石地层抗浮锚杆水位高及土层渗透系数大的条件下锚杆施工困难的问题，以期为类似工程提供借鉴。

1 工程概况

三星堆博物馆项目位于四川省广汉市西北郊鸭子河南岸，建筑面积54400㎡，建筑场地±0.00标高为486.3m，底板底标高为478.6m。设计抗浮水位为486.3m。

场地地层由第四系全新统人工填土（Q4ml）、第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）粘性土层和第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）卵石层组成。

地下室区域基底持力层为密实卵石。卵石层渗透系数100m/d。建设场地近3～5年最高水位约484.42m，最高历史水位486.2m。

本工程抗浮锚杆原设计采用常规注浆工艺，仅有1根试验锚杆注浆成功，剩余11根锚杆注浆时间超过1h仍无法注浆至顶标高，在锚杆孔内无法形成锚固体。

对唯一成功的锚杆进行抗拔试验，极限抗拔承载力达到238KN，仅达到设计极限抗拔力的39.6%。

分析原因：地下室层高7m，地下水位高度仅位于基底以下1m，设计抗浮水位标高为±0.00，地下水位高且含量大。地质条件为密实卵石层，渗透系数达100m/d（30m/d属于较大值），地下水流动性极大，且项目紧邻鸭子河，河水流动加剧了地下水流动。注浆过程中向孔内施加了注浆压力，加速地下水流动过程对锚杆水泥浆液的冲刷、稀释，导致浆液持续流失，常规注浆方法无法形成锚固段，即便增加注浆时间，仍无法注浆至孔顶，无法实现设计锚杆注浆截面，无法满足设计要求。

采取高压旋喷注浆工艺锚杆的方式消除地下水高、流动性大及土层渗透系数大对锚杆注浆的不利影响。

2 高压旋喷注浆原理

高压旋喷注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层，以高压设备使浆液或水、（空气）成为20～40MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，同时钻杆以一定速度逐渐提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个圆柱状固结体（即旋喷锚杆），以达到加固地基或止水防渗的目的。

3施工工艺流程及操作要点

3.1工艺流程

引孔→清孔→杆体制作、安装→高压旋喷扩孔→浆液制备、注浆→锚杆端部处理→冲洗

3.2施工方法

3.2.1 引孔

采用HDJ-200A锚杆钻机跟管钻进，锚杆直径180mm，锚孔直径不应小于设计钻孔直径3mm，孔位允许偏差100mm；孔径偏差不大于1cm。锚孔偏斜度不应大于2%钻孔长，深度不应小于设计深度的98%。为保证锚杆长度，孔深比锚固段增加500mm，用于沉渣。

3.2.2 清孔

采用压力大于0.8MPa的空压机压缩空气，排出孔内沉渣；做好孔口维护，防止渣土流入孔内。

3.2.3 杆体制作、安装

(1) 抗浮锚杆钢筋为3C28。锚杆长度为8.5m。抗浮锚杆钢筋锚入抗浮板长度或基础承台的钢筋长度为1m；

(2) 抗浮锚杆采用C8钢筋制作定位箍，间距1500mm，锚固段顶部1.2m范围内3个定位箍加密。保证锚杆在锚孔居中。

(3) 锚杆采用150mm长Φ70mm钢管制作隔离架，间距1500mm，与锚杆主筋焊接，保证锚杆筋体间距，使锚杆筋体平行。

图3-1 高压旋喷锚杆大样图

3.2.4 高压旋喷扩孔

(1) 旋喷机具就位

校准钻机，使钻机水平，导向架和钻杆与地面垂直，倾斜率小于1.5%。进行低压（0.5MPa）射水试验检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。

(2) 插管

利用XL-50C履带式钻机和高压注浆泵相结合的方式进行高压旋喷注浆。

①启动钻机，同时开启高压泥浆泵低压输送水泥浆液。

②旋喷射管沿孔下沉，0.5～1.0MPa压力边下管边射水，至设计标高后，停止钻进，旋喷不停。

3.2.5 浆液制备、注浆

采用P042.5R水泥制作水泥浆液，扩孔浆液水灰比为0.4～0.6，注浆液水灰比为0.4～0.6。

高压注浆泵压力采用28MPa，旋转喷射浆液。水泥浆与孔内土充分搅拌后，边旋喷边反向匀速旋转提升，卵石层下提升旋喷管速度不大于20cm/min，喷嘴转速（5-15）r/min。

注浆时当有浓浆从孔口冒出，应暂停注浆，间歇10分钟后复压，当浓浆再次冒出后与注入浆体颜色和浓度一致时，终止注浆。

3.2.6 锚杆端部处理

当旋喷管提升接近锚杆端部时，应从端部以下1.0m开始，慢速提升旋喷。为确保旋喷锚杆直径及锚杆质量，遇砂层时须复喷1～2次。旋喷作业中，须将不断冒出地面的浆液回灌到锚孔内，直到锚孔内的浆液面不再下沉为止。

3.2.7  冲洗

喷射施工完成后采用清水把喷射管冲洗干净，防止凝固堵塞。向浆液罐中注入适量清水，开启高压泵，清洗全部管路中残存的水泥浆。并将粘附在喷浆管头上的土清洗干净。

4 试验结果

本工程按规范要求抽取锚杆总数5%，共136根高压旋喷锚杆做现场检验，试验结果为全数锚杆达到设计极限抗拔承载力600KN。

5 结论

因本项目地下水位高、流动性大且土层渗透系数大等地质条件特殊性，普通注浆方式无法成功。采用高压旋喷抗浮锚杆替代普通注浆抗浮锚杆的施工工艺，有效确保了锚杆施工质量，避免了抗浮锚杆二次返工和人工、机械、材料浪费，提高了施工效率，保证工期的完成性。可为类似工程的设计与施工提供参考。

参考文献

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[5]何开明,马杰,孙雁榕.成都地区抗浮锚杆的应用现状综述[J].四川建筑科学研究,2019,45(06):49-54.

作者简介：余祖海  男  1998.6  本科  技术工程师  18383099209 ,1900553778@qq.com   四川省成都市天府大道北段1480号拉德方斯大厦西楼9层  610041