高压喷射扩大头锚杆在软土地区基坑工程的应用

高压喷射扩大头锚杆在软土地区基坑工程的应用

王飞

（中铁建设集团有限公司 北京 100040 ）

【摘要】目前，软土地区较深基坑支护形式以灌注桩结合钢筋混凝土内支撑或型钢内支撑为主，对于宽度较大的基坑，常规基坑支护形式的工程造价非常高，为了降低软土地区深大基坑支护工程造价，本文以天津武清某基坑工程为例，介绍了高压喷射扩大头锚杆的设计方法、施工工艺和监测结果。应用证明，采用高压喷射扩大头锚杆在保证基坑工程安全的前提下降低了工程造价。

【关键词】高压喷射扩大头锚杆；基坑工程；软土地区

1 前言

1.1 背景简介

锚索作为支撑体系，在基坑支护工程中应用造价优势明显，特别是宽度较大的基坑，不适合采用钢筋混凝土或型钢内支撑情况下。在软土地区，由于土层提供的极限粘结强度较低，增加锚固段长度只能有限的提高单根锚杆抗拔承载力，缩小锚杆间距增加锚杆数量，容易引起“群锚效应”，存在安全隐患，这些因素导致常规锚杆在软土地区应用较少。高压喷射扩大头锚杆^[1]是采用高压流体在锚杆孔底部对土体进行喷射切割扩孔并灌注水泥浆，通过增加锚杆锚固段直径来提高锚杆抗拔承载力。张兆强^[2]在成都某深基坑工程中成功应用了高压旋喷扩体锚索，并对锚索承载力的发挥性能进行了系统研究。桑良平^[3]对高压旋喷扩大头锚索的施工工艺参数和质量检测做了系统研究。在已有的工程应用中，扩大头锚索能够成功发挥支撑体系作用，并缩短施工工期降低工程造价。

1.2 工程概况

工程位于天津市武清区，基坑开挖深度约9米，基坑面积约2.5万m²，基坑周边为同期建设住宅楼，剪力墙结构，预制方桩基础，地上7层，无地下室，距离基坑开挖边线最近处仅5m。基坑开挖前，基坑周边住宅楼桩基已全部施工完成。该项目基坑面积较大，周边同期建设住宅距离基坑很近，无放坡空间，但若采用灌注桩结合内支撑的支护形式造价非常高，综合对比分析最终采用灌注桩结合扩大头锚杆的支护形式。

2 应用情况

2.1 工程地质条件

根据勘察报告，该项目地形属于冲积、海积平原。地下水位于地面以下1.0～1.5m，基坑开挖深度范围内涉及的主要土层及其物理力学参数见图1。

图1 基坑支护典型剖面

2.2 基坑支护设计方案

该项目基坑开挖深度9.15m，采用钻孔灌注桩+高压旋喷扩大头锚杆的支护形式，钻孔灌注桩桩径Φ700@1000，嵌入坑底以下7.55m，桩顶1:0.8放坡1.7m，共采用三道高压旋喷扩大头锚杆，端部扩大头段锚固体直径为550mm，中间扩大头锚固体直径为400mm。锚杆施工时周边在建住宅预制方桩已经全部施工完成，锚杆平面布置时需避开在建项目预制方桩。基坑地下水控制采用截水+坑内疏干降水，截水采用三轴搅拌桩，桩径Φ650@900，疏干降水采用无砂混凝土管井，井径500mm，间距15m。基坑支护方案见图1。

2.3 主要施工工艺

1）钻孔。高压旋喷扩大头锚杆采用高压旋喷钻机，采用清水或水泥浆高压喷射切割土体成孔。钻进过程中锚索跟随钻杆一同进入孔内。

2）扩孔。当钻孔至锚杆扩大头始端时，采用水泥浆高压喷射扩孔钻进，钻头上喷嘴直径采用2．8mrn，高压喷射扩孔的施工参数应根据土质条件和设计要求的扩大头直径通过试验或工程经验确定，正式施工前应进行试验性施工验证，并应在施工中严格加以控制。一般情况下扩孔注浆压力不小于25MPa，提升或下沉速度为0．1m／min、水泥采用42．5普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比取1：1。

3）腰梁锚头制作安装。腰梁一般采用双拼工字钢腰梁，腰梁型号需经过验算确定。

4. 张拉锁定。按照设计文件的要求的锁定值进行锁定，并考虑预应力损失的影响进行必要的超张拉。锚索锁定后，锚头以外预留部分钢绞线，长度不小于1m，根据基坑变形监测情况，必要时可进行补张拉。

2.4 基坑运行情况与变形监测

基坑开挖过程中，周边住宅主体结构同时施工，基坑开挖至坑底时，周边建筑主体结构完成封顶。基坑使用过程中未发生过大变形，基坑周边住宅最大沉降值为5.3mm，桩顶最大水平位移22.3mm，桩顶最大竖向位移15.8mm，均在控制值范围内。

2.5 经济效益分析

实际应用中旋喷扩大头锚杆总造价为152万元，与钢筋混凝土内支撑对比，按照一道内支撑估算，钢筋混凝土内支撑造价不少于550万元。采用扩大头锚杆省去了立柱桩和拆撑换撑工序，利于土方开挖，节约工期。

3 结束语

综上所述，在软土地区，对于开挖深度10米左右，基坑宽度较大，采用旋喷扩大头锚杆替代钢筋混凝土内支撑，既能够节约成本，又能加快施工进度，综合效益显著。

参考文献

1. JGJ/T282-2012，高压喷射扩大头锚杆技术规程[S]. 北京，中国建筑工业出版社，2012.

2. 张兆强. 高压旋喷扩体锚索在膨胀土深基坑工程中的应用[J]. 施工技术，2019（48）：13-17.

[3] 桑良平. 高压喷射扩大头锚杆基坑支护施工[J]. 山西建筑，2013（39）：51-52.

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