双套管预应力锚索在深基坑厚砂层中应用

双套管预应力锚索在深基坑厚砂层中应用

梁伟建，谢杰，龚宏飞，张凯 孙加猛

中建八局第二建设有限公司

[摘要] 以中国联通河北石家庄702局通信综合楼工程为背景，按原设计要求采用普通钻机钻机成孔工艺进行施工，施工至细砂层出现导致塌孔、注浆不足等现象，后经改进采用双套管预应力锚索施工技术，成功解决了细砂层预应力锚索施工问题，最终满足了施工进度和质量要求。给今后类似工程施工提供了重要的参考借鉴作用。

[关键词] 双套管、预应力锚索、细砂层

0 引言

随着工程建筑行业的高速发展，工程建设科技技术的迅速，建筑用地越来越受限，高层和超高层以及城市地下空间的建设越来越频繁，导致深基坑工程越来越频繁。但在有限的空间内如何进行有效开挖，保证基坑安全值得我们深入思考。由于基坑的复杂性，选择合理的基坑支护工艺和形式，对加快工程建设项目的进度、减少工程建设项目的造价、确保工程建设项目的质量都有着非凡的意义。

本文以中国联通河北石家庄702局通信综合楼工程为背景，结合深基坑支护开挖时的预应力锚索施工，详细地阐述针对地下细砂层、软塑土层，采用双套管法施工技术成功施工预应力锚索的方法，保证了基坑支护施工过程中的质量、安全，取得了良好的施工效果。

1 工程概况

中国联通河北石家庄702局通信综合楼工程由主楼、裙楼两部分组成，主楼地上17层，裙楼地上5层。地下为3层。西临中华北大街，北临新华路，东临青年街，南邻金圆大厦，紧邻通车地铁线，周围环境十分复杂。建筑面积49619㎡，地上建筑面积32410㎡，地下建筑面积17209㎡。本工程支护工程采用排桩+锚索进行支护。

2 工程和水文地质条件

本工程拟建场地地貌单位为太行山山前冲洪积平原，地貌类型单一，地址勘察报告中，将场地勘察深度范围内的土层分为10层，第一层为素填土，局部表层为杂填土，主要为建筑垃圾，层厚1.2-1.6m，第二层为黄土状粉土，层厚2.8-3.1m，第三层为粉质黏土，层厚3.1m，第四层为细砂，层厚4.0-4.8m，第五层为粉质黏土，层厚2.7-3.6m，第六层为粉土，层厚1.6-3.0m，第七层为中粗砂，层厚9.4-10m。场地地下水稳定水位埋深49.0-50.0m，地下水对本工程无影响。

3 施工方案

设计院根据地勘报告中的工程地质条件和水文条件，建议采用普通锚杆钻机钻进成孔方法进行施工施工。现场基坑逐层开挖锚索逐层施工至第三道锚索时，出现严重塌孔情况，无法顺利成孔，为了避免偶然性，项目部有重新选定位置进行钻孔，仍然出现塌孔情况。该细砂层地质使用普通锚杆钻机无法正常施工。

将上述情况同设计院反馈后，根据施工经验，建议设计单位采用单动力头双套管水循环钻进方案成孔，避免细砂流动造成坍孔，提高钻进成功率。从而保证钻进成孔质量以及预应力锚索能够顺利入孔进行后续作业。该方案得到设计单位认可，同意按照该方案实施。

4 单动力头双套管水循环钻进施工工艺

4.1 工艺流程

安设钻机→按设计要求对准孔位和角度→加双套管→套管跟进钻孔→清水冲渣→拆内套管→孔内置入锚索→一次注浆→拆除外套管→补水泥浆→腰梁制作安装→锚索张拉锁定→封锚

4.2 成孔

1、安设钻机：

挖土至锚索孔位设计标高下1m并大致整平场地，按图纸要求标高定位、设备就位，调整钻机臂架的水平位置、高度、方位和倾角。使钻杆和套管夹具对准孔位，方位和倾角符合设计要求。孔径为200mm，锚索入射角为15°，锚孔定位偏差为±50mm，锚孔倾斜不大于1%，锚头直径不小于设计钻孔直径3mm。

2、安装钻杆和套管。

钻杆和套管前段镶有钻头，后端为丝扣。将钻杆插入套管中，置于钻臂架上，前端对准坑壁。开动钻机，动力头正转，先安装第一节钻杆，再安装第一节套管。

3、注水钻进：

机械动力头回转带动双套管运转，通过内外钻头切削钻进。开启高压清水泵，土层在高压水冲击及推进力的作用下冲散成孔，高压水将泥渣从孔底排出。清水通过内套管，从内套管前端钻头返出，携带泥渣从内外套管之间返出。反复上述程序，直至外套管达到设计孔深，内套管超钻0.5-1m，以保证沉渣在设计孔深外。

安装第二节钻杆和第二节外套管，钻进清渣，安装以后各节钻杆和套管，直至钻到设计要求深度，清渣至水清，停止泵水。

4、拆卸内套管：

钻至设计孔深后，清渣至水清停止泵水后，将内套管逐节拆出。

4.3 锚索安装、注浆及外套管拆除

将检验合格的锚索慢慢下入孔内。注浆管跟随锚索插入孔底，管底用胶带包裹密封，注浆管外露工作长度为1.5m。注浆采用纯水泥浆，水灰比控制在0.45~0.50。注浆采用孔底返浆，当孔口冒出的水泥浆与新浆相同时，再继续注浆1~2分钟即可，注浆压力不低于1.5Mpa，且不应大于5.0Mpa。

注浆完成后拔外套管，逐节拆卸，边旋转边拉出。每外拔2-3节补浆一次，直至全部拔出，做最后补浆。当套管旋出时有锚索带出现象时，应在锚索尾端和动力头间顶以小直径圆木或方木，启动动力头将锚索顶回复位。

4.4 二次注浆

在第1次注浆完成后，为保证锚索的锚固端强度，在首次注浆完成后4～5h进行二次注浆，便于将第1次注浆时形成的具有一定强度的锚固端冲开，将水泥浆液在高压作用下压入孔内土体中，更好地将锚索固定在土层中。二次注浆完成后1～2 min后封堵注浆管管口。

4.5 腰梁制作及锚索张拉

按设计要求安装好腰梁，当锚固段强度大于15MPa并达到设计强度的75%后方可进行锚索张拉。锚索张拉采用分级张拉，正式张拉前先用20%锚杆设计荷载预张拉二次，再以50%、75%、100%的锚杆设计荷载分级张拉，然后张拉100%锚杆设计荷载对砂性土层保持10分钟，观测锚头无位移现象后再按锁定荷载锁定。

5 总结

在深基坑支护施工过程中，对于地层分布有较多细砂、粉土等地质条件下预应力锚索支护形式，采用双套管钻进技术是非常高效且操作简单的施工方法，不仅避免坍孔等现象的发生，而且还避免了水泥浆液中夹带泥砂现象，也有效保证了钻孔成功率，从而确保了锚固体的形状、强度和稳定性能，确保了基坑支护施工质量，提高了基坑的安全性能。并且投入的施工材料少，保证了其经济性，是一种适用于细砂层、粉土层中值得推荐的施工技术。

参考文献：

（1）《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-2012）。

（2）《套管跟进技术在流沙地层中的应用》科技致富向导 范国荣。