自钻式锚杆在深基坑支护中的应用
戚瑞安
（中石化胜利建设工程有限公司，山东东营257011）
[摘要]桩锚支护是近年来新兴的深基坑支护方式，但常规锚杆在饱和软土地区施工中效果不佳.结合胜利油田要点，探讨了监测方式，该工艺实施效果显著，技术先进可行，在多项工程中获得推广应用.
[关键词]地下工程；基坑；支护；桩错支护；自钻式锚杆；监测
[中图分类号]TU753.1 01110-600）8200[][]
Technical Study on Application of Self-drilling Bolts in Deep Foundation Excavation Support
( Sinopec Petroleum Construction Shengli Corporation Dongying Shandong 257011 China)
Abstract ; Pile-anchor support is a rising deep excavation support pattern in recent years but theconventional pile-anchor does not work well in the areas of saturated sof soil. Illustrated by foundationexcavation supports of prehensive inpatient building of Central Hospital of Shengli Oifield this paperputs forward a new construction technique of applying self-drilling bolts in special geologic condition with a study on its technology and operating instructions and a further discussion on testing method. Thistechnique is advance effective and practical and has been applied and promoted in many projects.
Key words: underground; foundation excavation; supports; pile-anchor supports; self-drillingbolts; monitoring
已建建筑或管线等构筑物，保护其周边构筑物的安基坑南侧距地下室外墙4.5m为18层病房楼，西侧全使用是基坑开挖的一个重要内容.桩锚支护是距基坑14.8m为4层砖混结构建筑、1层地下室.形式，抵挡墙后传来的土压力使开挖面保持稳定.层，主要为杂填土、粉土、粉质黏土及部分粉砂.场 近年来在土钉墙基础上发展起来的新型基坑支护但在饱和软土地区，因地下水位高、地质条件差，锚地地下水属第四系孔除潜水，静止水位埋深约1m.施加偏低一直是工程中的难题.针对以上锚杆施基坑开挖最大深度为7.8m，面临着开挖深度较 工的缺陷，在胜利油田中心医院综合病房楼采用了深、土质条件差、地下水位高、周边场地狭窄、周边自钻式螺旋锚杆，在支护施工中取得了良好的效果.
城区新建建筑物基坑周围通常存在交通要道、层砖混结构，东侧中段距基坑16.9m有2层食堂，
拟建场地为黄河三角洲冲积平原，为第四纪地
杆施工长度不足、锚杆注浆效果较差、锡杆预应力2支护结构设计
建筑临近等施工难题.鉴于本支护工程的复杂性 和特殊性，根据现行规范，综合考虑设计、施工、工期、造价、气候等因素，决定采用桩锚支护体系.
1工程概况
胜利油田中心医院综合病房楼位于山东省东营市济南路北侧胜利油田中心医院院内，主楼地上23层，地下1层，裙楼地上4层，地下1层，总建筑 面积约60000m.基坑平面尺寸117mx62m，有效支护深度为10m，安全等级为一级.基坑北侧为4
支护桩采用混凝土灌注桩，桩径800mm，桩间凝土冠梁，桩锚人冠梁50mm，桩主筋锚人冠梁 距1.5m，桩长17m；桩顶设800mm×1000mm的混700mm.支护桩桩间采用Φ650mm高压旋喷桩，桩间搭接200mm，桩长16.9m，与灌注桩一起组成截水椎幕.整个基坑深范围内设两排自钻式预应力锚
3施工关键技术
3.1施工工艺流程（见图1）
3.2施工操作要点
3.2.1止水幢幕施工
3.2.2基坑开挖
3.2.3制备水泥浆
3.2.4导向孔施工
杆，第1层锚杆长22.5m，第2层锚杆长17.5m；锚工程采用MDL-120D1型钻机，就位时注意机身的平杆杆体采用Φ32mm、壁厚6mm的螺纹无缝钢管，锚整，锚杆水平夹角15°-20°，与钻孔在同一直线上 杆间距1.5m.锚杆轴向拉力设计值第1层为推进.在设备钻杆连接位置安装钻头，设备与清水251.7kN，锁定值为160kN；第2层为190.6N，锁定值为125kN；预应力锚杆间采用2根[18b腰梁连接.预应力锚杆采用边钻边注浆施工工艺.
桩锚支护体系中，以灌注桩与高压旋喷桩相互咬合成截水幕，土体的侧压力传递给槽钢腰梁，通过腰梁将侧压力传递给自钻式螺旋锚杆，以锚杆作为主要的抗倾覆受力构件：通过给螺旋锚杆施加 预应力，限制基坑前期周边产生的裂缝，从而防止基坑周边土体扰动，增加基坑的整体稳定性.本文重点介绍自钻式螺旋锚杆施工技术.
图1白钻式锚杆施工工艺流程
Fig. 1 Construetion process of self-drilling bolts
施工时重点控制钻杆垂直度，在止水幕后插管注浆，内插管采用432镀锌管，插入深度6m，采用气动注浆泵注浆，较好地解决了这一问题.
需遵循分层分步开挖原则，每层开挖的最大高度取决于土体可以直立而不坍塌的能力.一般取所施工锚杆以下40cm处，以便进行锚杆施工.施设计强度并在预应力施加完毕后，方可开挖下层土 工时随着工作面开挖面分层施工，上层锚固体达到方、进行下层锚杆的施工.
入搅拌桶，充分搅拌后透过滤网将颗粒物过滤，再 制备水泥浆遵循随配随用的原则，先将水泥倒倒人泥浆池中，混浆池中的水泥浆液需定时搅动，min.将第1，2节锚杆钻入土层中.开始施工时，不防止固化；对于未搅拌均匀的水泥浆容易造成注浆管堵塞，不可使用.本工程水灰比控制在0. 45 -0. 5.
对钻孔位置测量放线，将孔位定在同一直线上，便于螺旋锚杆施工完成后槽钢腰梁的安装.本旋转搅拌的方式使水泥浆与土体充分搅拌，形成固
3.2.5锚杆制作
3.2.6锚杆施工
管连接，开钻时，打开清水管阀门，边推进钻头，边进行射水，用以冲出绞碎的桩体碎肩，通过钻杆长度及冲出的碎肩颜色判断是否穿透止水桩.钻孔在15cm左右，成孔倾斜允许偏差控制在2%以内； 直径与自钻式螺旋锚杆前端的螺旋翼片大小相等，孔位偏差≤100mm.
后端采用丝扣连接：锚杆前端设置两道螺旋叶片 杆体采用32/20mm螺纹无缝焊管，长3m.前（直径15cm），第1道螺旋叶片距离锚杆前段为10-15cm，两螺旋叶片间距为25-35cm，通过土体的推挡来承受来自于锚杆杆体的拉力，是锚杆承受抗拔力的关键.杆体为中空锚杆，在锚杆的螺旋叶片 后设置一出浆孔，出浆孔直径为4-8mm，在锚杆旋转推进土层过程中进行注浆，浆体从锚杆出浆孔中射出，与前端螺旋叶片切前下的土体搅和在一起，锚杆螺旋叶片后设置搅拌片，最少为3道，间距为15-25cm，沿杆体梅花形布置，能将土体与水泥浆 均匀搅拌，固化后形成锚固体，从而增大锚杆与土体间的侧摩阻力（见图2）.
图2自钻式螺旋锚杆示意Fig. 2 Self-drilling spiral bolts
在完成导向孔的施工后，将钻头卸下，进行铺杆安装施工.首先检查锚杆是否存在堵塞，如不存在堵塞，将第1节锚杆的后端连接在设备的动力连 接套上，动力连接套转动过程中会带动螺旋锚杆一起转动；将动力连接套的滑部进浆管通过注浆管接通注浆设备，因锚杆为中空锚杆，水泥浆能通过钻机设备直接通入到错杆翼片前端.
开动钻机，调整钻机转速75r/min，进速为1m/要注浆，以保证锚杆的自由段长度，可以适当注入清水，防止注浆孔堵塞.施工第3节锚杆时打开注浆阀门，待第3节锚杆进人土中时，以相同的转速 和进出速率将第3节锚杆旋转回拉，回拉的同时不要停止注浆，以保证水泥浆充足.通过边注浆、边
3.2.7张拉锁定
3.2.8锚杆检测
4支护工程监测
锚杆施工时均需进行一次“复搅”. 化体，增加锚固效果.除第1，2节锚杆外，剩余加长
注浆过程中，对注浆量进行计量，注浆量应不低于35kg/m，以保证锚固效果.如发现注浆量不足，可使最后施工的几节锚杆多复搅几次，直到注浆量满足要求为止.
止浆塞，止浆塞直径比开孔直径大1em，基本为 施工最后一节错杆时，须将锚杆的后端加设一16cm，防止螺旋锚杆施工完后水泥浆外涌.施工完成后，锚杆外露螺纹部分需进行清理防护，防止生力在0.01-25.34kN，其中内力变化最大的监测点，锈后锚固螺栓无法施工.
待注浆浆体达到设计强度后，便可进行错杆的张拉锁定.为了能保证各锚杆与围护桩一起协同工作，在锚杆的外露处首先安装好槽钢腰梁，因自钻式螺旋锚杆施加预应力普遍较高，因此需要2根 槽钢腰梁共同协作完成.在锚杆的上下两端各固定一根槽钢，中间可以用钢筋将两根槽钢连接，使槽钢悬挂在锚杆上.
的张拉设备，并在张拉每根锚杆时记下读数；张拉 在槽钢的张拉侧加一块衬板，张拉时采用专用后拧紧螺栓，将锚杆锁定.施加的预应力应在施加后持续10min再进行锁定，以保证施加的预应力达到设计要求.
预应力锚杆试验检测主要包括基本试验和验收试验.锚固体强度>15.0MPa时，才可进行锚杆试验.
1）锚杆基本试验基本试验锚杆不应少于3根，用作基本试验的锚杆参数、材料及施工工艺必 须和工程锚杆相同.最大试验荷载不应超过钢筋强度标准值的0.8倍.初始荷载取设计值的0.1倍，每级加荷增量取设计值的1/10，在每级加荷等级观测时间内，测锚头位移不少于3次.
总数的5%.初始荷载取锚杆设计轴向拉力值的 2）验收试验验收试验错杆的数量应取锚杆0.1倍，分级加荷值分别为拉力值得0.25，0.5，载应维持10min.如果在1-10min内，位移量超过1994年，为月刊，该刊关注城市发展与住宅建设，从 应稳定5-10min，记录位移读数.最后一级试验荷术传媒机构旗下管理运营.《城市住宅》创刊于1mm，则该级荷载应再维持50min，并在15，20，25，30，45，60min时记录其位移量.
杆内力变化做重点监测.周边建筑物沉降监测点qujq@；联系人：曲江泉.
5结语
参考文献：
降32.58mm，未超过报警值40mm. 的累计沉降量在0.02-32.58mm，最大沉降累计沉
基坑支护结构共进行3次深层水平位移监测.累计最大位移量在6m深处6.25mm.支护体系的侧向位移与设计计算结果基本相符，均在设计及规范规定的范围之内.施工期间共进行了20次基坑-22.8mm，未超过报警值30mm. 顶部水平位移观测，监测点的累计水平位移量在0
对张拉锚杆的7个监测点进行了18次观测，内中期损失25.34kN，后期趋于平稳.土方开挖完成后 内力损失逐渐趋于均匀，变化量较小，趋势走向平稳.
自钻式螺旋锚杆是一种边钻进边注浆的锚杆，既增加了错杆的施工长度，又避免了锚杆预成孔工体的紧密结合，可施加强度较高的预应力，增大了 艺中場孔造成的效率降低，能更好地保证锚杆与土锚杆的侧摩阻力，解决了常规锚杆错固力不足的问题，较常规锚杆更加安全可靠.同时，相对传统的夯击式预应力锚杆来说，可大大降低施工费用和施工难度，将在饱和软土及类似地区的深基坑支护中 获得越来越广泛的应用.
[1]GB50739-2011复合土钉墙基坑支护技术规范[S].北京；中 国计划出版社 2011.[2]GB50497-2009建筑基坑工程监测技术规范[S].北京：中[3]郑刚，焦莹，深基坑工程设计理论及工程应用[M].北京；中 国建筑工业出版社 2009 国建筑工业出版社 2010.[4]贾金青.深基坑预应力错杆柔性支护法的理论及实践[M]. 北京：中国建筑工业出版社 2006.[5]潘民源，基坑围护核套打施工技术[J].建筑施工，1998 20[6]杨光华，深基坑支护结构的实用计算方法及其应用[J].岩土 (3) ;19-21.力学 2004 25(12) :1885-1896.
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