高压旋喷预应力锚索支护施工工法

1前言 随着城市建筑业的发展，用地开始变得紧张，使得人们不断的开发地下区域，深基 坑项目随处可见，地下空间技术、岩土锚固技术、复杂土层围护技术等越来越得到广泛 应用，基坑深度越来越深，基坑壁同周围既有建筑物 （道路）间距也越来越小，如何 在施工过程中保证基坑稳定、既有建筑物（道路）以及拟建建筑物结构和操作人员的安 全，成为工程关键。

预应力锚索是用于土体开挖和边坡稳定的一种挡土结构， ，通过应用高压旋喷预应 力锚索针对复杂土层预应力锚索施工时难成孔、不成孔或钻进效率慢的土层，对其施工 工艺进行研究，总结形成本工法。

2施工特点

2.0.1 锚固体直径大（一般 300-500mm）能有效降低锚索周围土体的应力水平，减 少锚索塑性变形， 再通过预张拉， 能有效控制支护结构位移和内力， 达到有效约束变形， 减少蠕变变形的目的。

2.0.2 锚固体直径大，锚固体端部可通过复搅、增大浆液喷射压力等措施形成“扩 大头”，它既有常规断面又有扩大头，能有效克服淤泥质土侧阻力小的缺点，锚固力较 常规锚索可提高 3～6 倍。

2.0.3 高压旋喷预应力锚索施工时成孔、喷浆、搅拌和预应力筋安放等程序一次完 成，能有效克服常规锚索在淤泥质土层施工时的坍孔、 缩颈问题，保证锚索的施工质量。

2.0.4 布置方式灵活，可适应复杂的基坑周边环境，所需作业空间不大，可设置成 任意倾斜角度，从而代替常规锚杆、土钉，适用于不同的地质和场地条件。

2.0.5 对于淤泥质土、含水量较大的地质，采用高压旋喷锚索，能有效的预防成孔 难、塌孔等问题，保证水泥浆与土体的粘结强度。

2.0.6 该体系能主动提供抗滑力，增大与土体的摩擦力，有效的控制土体的位移， 从而根本上改善围护墙体的力学性能。

3适用范围

本工法适用于各种建设工程、公路工程、水利工程等相关的深基坑支护、复杂土体

基坑的支护、对离既有建筑物（构筑物）较近的深基坑支护工程。

4施工原理 高压旋喷预应力锚索是一种将大直径水泥土桩体与传统锚索相结合而成的新型锚 索结构，它利用旋喷钻机按一定角度在土体中成孔、喷射水泥浆，充分搅拌形成桩体， 同时利用钻机钻头将钢绞线带入桩体中，施加预应力后形成高压旋喷预应力锚索。

5施工流程及施工要点

5.1施工流程 施工时应采用成孔、喷浆、搅拌和预应力筋安放一次性完成的施工工艺。 具体工艺流程为： 土方开挖→放线定孔位→钻机就位→校正孔位、调整角度→钻进（附锚索）→喷浆 →拔套管→安装腰梁、锚头锚具→张拉锁定

5.2施工要点

5.2.1土方开挖：锚索施工工作面按机械设备高度确定，一般开挖至孔位下方 1～

1.3m 位置，此位置便于锚索机械安放。

5.2.2锚孔定位：在完成灌注桩表面土层清理，桩间土修整以及表面钢筋挂网喷浆 后定位，按设计要求标高和水平间距定出孔位，用自喷漆做好标记。标记完成后，将表 面喷浆面层凿掉约 150mm直径的圆孔，便于钻头定位及钻进土层，锚孔定位误差小于 50mm，孔斜误差小于± 3 度。

图 5.2.2-1 锚孔定位、钻孔开凿后

5.2.3钻机就位：将钻机对准孔位，调整好角度，采用钻机自带角度盘校核钻孔开 孔角度，使开孔角度误差不超过± 3度，开孔处的平面位置（水平和垂直）误差为± 50mm。

钻机安放应平正稳定，保证设备在受力之后不会出现摇晃及位置变化等现象。

图 5.2.3-2 钻机角度盘

5.2.4钻孔及锚体施工：选用硬质合金高压旋转钻头，钻头侧翼设置多个喷嘴进行 高压旋转回转钻进工艺， 锚杆钻孔的深度不应小于设计长度， 也不宜大于设计长度 0.5m 纯水泥浆在搅拌池（桶）经过过滤后，由高压泵通过用高压导管引入空心螺旋钻管

内部，从底部钻头和侧翼喷嘴向外喷射，喷射过程中同步对周侧的土体进行切割；钻头

在动力推动下逐渐向前推进，直至达到设计深度和直径，形成锚体。

图 5.2.4-1 水泥浆拌制 图 5.2.4-2 高压旋喷锚索成孔及注浆

5.2.5锚索制作与安放

根据设计要求设置钢绞线，端头采用 Φ150×10 钢板锚盘，锚头用 18#螺母与锚索 进行焊接固定。

锚固段沿杆体轴线方向每隔 2m设置一个架线环。自由段采用黄油涂抹包裹。

钢绞线应放在锚体的中心上，外锚头留 0.7m 以便张拉，锚索下料长度 =锚索锚固段 长度 +自由段长度 +工作段长度。

组装好的锚索在钻孔时随钻杆一同进入孔内

5.2.6预应力锚索张拉与锁定

待旋喷锚体养护 10 天后、浆体强度达到 80%后方可进行张拉锁定。 筋体与腰梁、 锚 具应连接牢固。

锚索张拉用磁性位移器测同步测量其伸长值，锁定后应量测预应力钢绞线的滑移 量。

每级张拉的稳定时间必须保证，应采用以张拉力控制为主，伸长值校核的双控操作 方法。

张拉锁定值为设计锁定值即可。 张拉采用高压油泵和穿心千斤顶。

锚索张拉后应对锁定力进行监测，当预应力损失严重时必须进行二次张拉。

图 5.2.6-1 预应力锚索张拉检测图

张拉结束后，将锚板外的钢绞线处理好，不能松散。为防止外露太长影响其他作业

人员工作，可利用手提砂轮机切除多余钢铰线，外留长度 30cm。

6、材料与设备

表 6.1-1 材料表

表 6.2-1 机具设备表

7.1质量验收与检验标准

7.1.1质量验收标准

7.1.2主控项目

成孔深度由专人检查，不足则继续取土成孔，插入锚筋时要将注浆管端绑在距孔底

50～100mm处。

制浆时严格按配比搅浆，随成孔随注浆，注浆渗漏较多时，要进行 2～3 次补浆直

到注满。

表 7.1.2-1 允许偏差要求

对比，发现有较大偏差时应及时与设计院联系。 检验数量应取总数的 5%，且不少于 3 根；

7.2质量保证措施

7.2.1 成立质量检查小组 组长：林强（质量总监） 组员：门凯伦、张良侠、王登

7.2.2质量管理程序

图 7.2.2-1 质量管理程序图

严格执行“三检”制度，加强自检、互检、交接检程序，在上道工序验收合格后方 可进入下道工序。

7.3 锚索施工重点控制措施

7.3.1 锚位点放线，各方向允许误差均为± 5cm。

7.3.2按设计孔口坐标安装钻机就位， 用全站仪按边坡方向放出基线及锚索方位角， 调整倾角，到满足设计要求为止。将钻机定位后，再核查一遍钻机孔位座标、方位及倾 角，确认无误后，开始钻进。

7.3.3锚索孔径允许误差± 5cm。

7.3.4若遇坍孔，应立即停钻，进行固壁注浆处理，注浆 24 小时后重新扫孔钻进。

7.3.5锚索的制作要确保每一根钢绞线始终均匀排列、平直、不扭不交叉，锈、油 污要除净，对有机械损伤及锈坑者应剔出。

7.3.6锚索的长度要根据钻孔的实际深度确定， 允许误差± 2cm，并对锚索按孔号相 应编号。

7.3.7锚固段的定位导向架，应严格按设计要求安装在锚索上，绑扎丝既要能承受 一定的拉力，又要保证锚索自由拉伸。

7.3.8安放锚索要保证锚索孔壁有不少于 1cm的注浆厚度，锚索安放要平直，张拉 段要放在锚孔。

7.3.9锚索注浆水泥应选用 32.5 号以上普通硅酸盐水泥， 搅拌水泥砂浆应均匀， 使 用时不得有沉淀。钻杆在退出时应继续保持注浆过程不间断，并旋转缓慢退出，确保孔 内注浆密实。

7.3.10严格控制加水量和水灰比。

7.3.11锚索的张拉要在水泥浆达到设计强度后，方可进行。

7.3.12张拉前张拉设备要标定，夹具连接件应符合有关规定。

8 安全文明施工保证措施

8.0.1 操作人员必须带好安全帽，钻机操作人员须佩带防护手套，防滑水鞋等劳动 保护用品，泥浆拌制工人还需佩带防尘口罩。

8.0.2 现场施工临时用电必须按照施工方案布置完成并根据《施工现场临时用电安 装技术规范》检查合格后才可以投入使用。

8.0.4 施工现场应及时清扫、撒水，防止扬尘。

8.0.5 钻孔产生的泥浆应沉淀后进行统一清理；

8.0.6 施工垃圾应装袋统一处理，不得随意抛撒。

8.0.7 在操作之前必须检查操作环境是否符合安全要求，操作空间是否畅通，机具 是否完好、牢固，安全设施和防护用品是否齐全，经检查符合要求后方可施工。

8.0.8 如遇雨天及每天下班时，要做好防雨措施，以防雨水冲淡水泥浆，致使泥浆 水灰比改变。

8.0.9 大风、大雨等异常气候之后，检查水泥罐抗风拉绳是否完好，离开场地前清 理出泥浆搅拌池内的水泥浆，以防硬化后重新清理造成时间浪费。

9 环保措施

9.0.1 进场钢绞线摆放整齐，杆作区域保持地面干净。

9.0.2 现场的水泥应进行覆盖，造成环境污染。

9.0.3 施工中的噪音排放，昼间＜ 70dB，夜间＜ 55dB。施工现场烟尘排放浓度＜

400mg/m3。夜间照明不影响周围社区。

9.0.4 施工垃圾分类处理，尽量回收利用。

10、效益分析

10.0.1 经济效益

表 10.0.1-1 高压旋喷锚索与普通锚索对比分析表

通过第三方张拉检测单位试验，旋喷锚索在受力能提方面能够提升大约 50%，大大

提升旋喷钢绞线的经济性能。

由于本工艺成孔直径增大，成孔时用水泥浆与土体混合搅拌，直到桩体整体为水泥 浆液，造成水泥用量增大，较普通锚杆机成孔比较水泥用量增大 4～5 倍；

10.0.2 社会效益

高压旋喷锚索机械在本项目的应用，质量方面得到有效保证；

基坑监测结果：本项目沿基坑一周共布置 16 个监测点，有预应力锚索部位土方开 挖已达到设计深度，根据日常监测频率，变形趋于稳定。

由于是第一次接触深基坑支护工程，本项目的支护内容多、全，包含放坡、土钉、 灌注桩、降水、预应力锚索、编网喷浆，同时本项目还存在复杂土层等特殊因素，在高 压喷锚索实施过程中，项目管理人员的专业知识和技能得到提升，并积累一定经验，利 于公司后续类似项目管理及遇到特殊情况的应变能力的提升。

1 应用效果