一次性高压旋喷型扩大头预应力土锚杆施工方法技术

本发明专利技术提供一种一次性高压旋喷型扩大头预应力土锚杆施工方法，包括：锚杆孔测量标识步骤；施工作业平台搭建步骤；钻孔机械安装步骤；预应力锚杆制作与安装步骤；钻孔步骤；旋喷注浆步骤；锚固端扩大头施工步骤；围檩与锚垫板安装步骤；锚杆预应力张拉与施工步骤。本发明专利技术通过在多个超大不规则深基坑工程中的应用实践，一次性高压旋喷型扩大头预应力土锚杆施工方法相比于常规注浆预应力锚杆施工工法，体现出极其良好的锚固力与抗拔承载力。本发明专利技术可以大幅度地提高锚杆极限抗拔承载力，降低锚杆单位承载力的造价。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及注浆型预应力土锚杆施工技术，特别涉及一种一次性高压旋喷型扩大头预应力土锚杆施工方法。
技术介绍
随着城市地下空间的不断开发利用，深基坑工程变得越来越普遍，特别是超大超深不规则基坑工程的出现，给我们的设计施工带来了极大的考验。对于不规则深基坑而言，钢筋混凝土或钢支撑支护体系的应用限制颇多，而岩土锚杆支护技术就能灵活应用，不受基坑形状及深度的影响，为此岩土锚杆(索)技术在今后将获得迅速的发展，预应力锚杆(索)支护体系在建筑基坑围护结构中将得到广泛应用。锚杆(以下均包括索)技术受地质条件的复杂性、围护结构的强度、整体稳定性和变形的影响较大，锚固质量的高低完全取决于锚杆加固机理、锚固体系与土体的相互作用力。实际施工过程中，常规注浆型预应力土锚杆施工方法由于锚固段注浆体质量达不到预估效果，给工程施工埋藏了隐患，甚至直接带来了风险事故。另外，常规注浆型预应力土锚杆施工方法仅适用于软粘土、粉土、粘性土、砂土等土层；锚杆抗拔承载力往往只能达到设计张拉力的80％～100％；与土体的粘结作用力即与土体的极限摩擦阻力不够强；扩大头施工效果不明显，通过二次注浆，锚固段扩孔直径仅能达钻头(盘板)直径的1.2倍；需先成孔再安装锚杆筋及注浆，故锚杆单位承载力造价较高。故研讨如何提高土层与锚固段注浆体的粘结力成了关键的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种一次性高压旋喷型扩大头预应力土锚杆施工方法，以解决现有技术中由于锚固段注浆体质量达不到预估效果，给工程施工埋藏了隐患，甚至直接带来了风险事故的问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种一次性高压旋喷型扩大头预应力土锚杆施工方法，包括：锚杆孔测量标识步骤：根据施工控制点和施工图纸给定的孔位坐标，利用全站仪精确测放锚杆孔孔位，并对钻孔位进行编号与标志；施工作业平台搭建步骤：利用钢管脚手架，根据锚孔放线位置，搭建设定宽度的锚杆作业平台，其中，所述锚杆作业平台的表面层上铺设脚手板，所述锚杆作业平台的基础用垂直水平面的钢管锚桩固定；钻孔机械安装步骤：进行钻机的钻头、冲击器及钻杆的安装；调整钻机底盘将钻头对准孔位；利用测斜仪量测钻机的底盘或钻杆，调整钻杆的倾角，定位并进行架设组装；利用连接器将钻机固定于所述锚杆作业平台；预应力锚杆制作与安装步骤：根据设计图纸标记出钢绞线锚固段与锚索设计长度位置，按设定间距设立对中定位圆环，将锚索锚固段的端头固定于封头盘板；将锚索扣入钻头旋喷管注浆端部的封头盘板中，并以之为导向，将锚索跟随所述旋喷管兼钻杆居中插入锚孔内，待锚索和旋喷注浆到设计孔端底标高时，将注浆的所述旋喷管反向旋退，使注浆的所述旋喷管脱离封头盘板及锚索；钻孔步骤：开机钻孔时采用所述钻头来回多次对孔口进行钻进，导正开孔的倾角和孔位，随时调整钻机，在钻进中根据土层的软硬性状来调整钻机的工艺参数；旋喷注浆步骤：锚杆的孔口用采用粘土或水泥浆作为组合式密封装置，先送入水泥浆，后送入压缩空气，在锚固段边旋转边喷射第一设定时间段后，旋转、钻进及喷射同时进行；锚固端扩大头施工步骤：在钻杆旋转钻进且同时高压喷浆到设计深度后，提高旋喷注浆的压力不小于设定最小临界压强，并且根据扩大头长度和直径的大小延长旋喷注浆第二设定时间，同时减缓钻杆的旋转角速度，将单位长度的注浆量扩大两倍以上；围檩与锚垫板安装步骤：待基坑开挖至锚杆孔位置以下设定距离(50cm)时，根据既定锚杆位，标出围檩位置线，随后施工混凝土围檩或者安装钢牛腿与钢围檩；然后，在预制场内完成锚垫板组合构件的组装，将组合构件固定于围檩上，并将锚索从组合构件中穿出，利用锚具和锚垫板将锚索压紧；锚杆预应力张拉与施工步骤：在锚杆预应力张拉前，先对注浆体进行预张拉，预张拉荷载为设计张拉荷载的0.1倍；锚杆中的各束锚索同时张拉，锚索的张拉应力分五级施加，每级稳定时间第三设定时间段；待锚索张拉至终值时，稳定第四设定时间段，然后卸载至锁定荷载设计值进行锁定。在一实施例中，在所述预应力锚杆制作与安装步骤中，按100～150cm的间距设立对中定位圆环。在一实施例中，在所述预应力锚杆制作与安装步骤中，控制锚索搬运时的支点间距≤2m，转弯半径≥10m。在一实施例中，所述旋喷注浆步骤中，送入压缩空气在送入水泥浆后10秒进行。在一实施例中，在所述旋喷注浆步骤之前，调节压缩空气压力、水泥浆液压力和流量达到预定数值。在一实施例中，所述最小临界压强为25MPa。在一实施例中，第一设定时间段为1分钟。在一实施例中，所述第二设定时间段为3至6分钟。在一实施例中，所述第三设定时间段为2至5分钟。在一实施例中，所述第三设定时间段为10至15分钟。本专利技术实施例有益效果在于：本专利技术的一次性高压旋喷型扩大头预应力土锚杆施工方法适用范围广泛，可应用于深基坑支护体系，也可应用于土体边坡加固等工程中。通过在多个超大不规则深基坑工程中的应用实践，一次性高压旋喷型扩大头预应力土锚杆施工工法相比于常规注浆预应力锚杆施工工法，体现出极其良好的锚固力与抗拔承载力，社会效益和经济效益显著。本专利技术可以大幅度地提高锚杆极限抗拔承载力，降低锚杆单位承载力的造价。如采用常规注浆同直径的预应力锚杆需要二道，则改用本专利技术的预应力锚杆(或稍加长些)只需一道，或采用本工法的同道数同直径的预应力锚杆可扩大水平间距或缩短长度。综合比较，采用专利技术法，可以节约30％以上的锚杆工程造价。本专利技术采用高压旋喷机械进行注浆锚固，利用钻头的特殊构造，一次性完成锚杆施工，工效大大提高；相比常规预应力锚索施工工法(注浆锚固)需要大量人工操作进行二次钢绞线送入，节约了大量的劳动力消耗。本专利技术采用高压旋喷注浆锚固方式，直接利用二重注浆管复合喷射高压水泥浆和压缩空气二种介质，以浆液作为喷射流，在切削土体的同时进行搅拌融合达到硬化，扩孔(注浆锚固体)直径可以达到0.5m左右，加上锚固端扩大头的作用，与常规预应力锚索施工工法通过二次注浆法实现锚固体扩孔(直径25cm)相比，大大提高了预应力锚杆承载力，也省去了二次灌浆的工序费用。一次性高压旋喷型扩大头预应力土锚杆施工方法是采用高压旋喷注浆的方式进行锚固段的锚固施工，利用高压注浆泵，将高压水泥浆和压缩空气二种介质通过二重注浆管或单一钻杆注浆管，向四周高速水平喷入土体，在切削土体的同时进行搅拌融合，并且胶结硬化，扩孔直径可以达到0.5m左右，形成均匀高强的锚固注浆体，与常规预应力锚索施工工法相比，可以增强锚固体强度，并且加上锚固端扩大头作用大幅度提高预应力锚杆承载力，确保基坑施工安全可靠。本专利技术在预应力锚索制作过程中，在锚索端部引入封头盘板，相比较仅仅在锚索端部引入导向帽的常规施工工法，本专利技术增大了锚索端部在锚固体中的承拉面，使锚索的固端约束力提高，从而大大增强预应力锚索的极限承载能力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的预应力锚杆装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例的一次性高压旋喷型扩大头预应力土锚杆施工方法流程图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一次性高压旋喷型扩大头预应力土锚杆施工方法，其特征在于，包括：锚杆孔测量标识步骤：根据施工控制点和施工图纸给定的孔位坐标，利用全站仪精确测放锚杆孔孔位，并对钻孔位进行编号与标志；施工作业平台搭建步骤：利用钢管脚手架，根据锚孔放线位置，搭建设定宽度的锚杆作业平台，其中，所述锚杆作业平台的表面层上铺设脚手板，所述锚杆作业平台的基础用垂直水平面的钢管锚桩固定；钻孔机械安装步骤：进行钻机的钻头、冲击器及钻杆的安装；调整钻机底盘将钻头对准孔位；利用测斜仪量测钻机的底盘或钻杆，调整钻杆的倾角，定位并进行架设组装；利用连接器将钻机固定于所述锚杆作业平台；预应力锚杆制作与安装步骤：根据设计图纸标记出钢绞线锚固段与锚索设计长度位置，按设定间距设立对中定位圆环，将锚索锚固段的端头固定于封头盘板；将锚索扣入钻头旋喷管注浆端部的封头盘板中，并以之为导向，将锚索跟随所述旋喷管兼钻杆居中插入锚孔内，待锚索和旋喷注浆到设计孔端底标高时，将注浆的所述旋喷管反向旋退，使注浆的所述旋喷管脱离封头盘板及锚索；钻孔步骤：开机钻孔时采用所述钻头来回多次对孔口进行钻进，导正开孔的倾角和孔位，随时调整钻机，在钻进中根据土层的软硬性状来调整钻机的工艺参数；旋喷注浆步骤：锚杆的孔口用采用粘土或水泥浆作为组合式密封装置，先送入水泥浆，后送入压缩空气，在锚固段边旋转边喷射第一设定时间段后，旋转、钻进及喷射同时进行；锚固端扩大头施工步骤：在钻杆旋转钻进且同时高压喷浆到设计深度后，提高旋喷注浆的压力不小于设定最小临界压强，并且根据扩大头长度和直径的大小延长旋喷注浆第二设定时间段，同时减缓钻杆的旋转角速度，将单位长度的注浆量扩大两倍以上；围檩与锚垫板安装步骤：待基坑开挖至锚杆孔位置以下设定距离(50cm)时，根据既定锚杆位，标出围檩位置线，随后施工混凝土围檩或者安装钢牛腿与钢围檩；然后，在预制场内完成锚垫板组合构件的组装，将组合构件固定于围檩上，并将锚索从组合构件中穿出，利用锚具和锚垫板将锚索压紧；锚杆预应力张拉与施工步骤：在锚杆预应力张拉前，先对注浆体进行预张拉，预张拉荷载为设计张拉荷载的0.1倍；锚杆中的各束锚索同时张拉，锚索的张拉应力分五级施加，每级稳定时间第三设定时间段；待锚索张拉至终值时，稳定第四设定时间段，然后卸载至锁定荷载设计值进行锁定。...

【技术特征摘要】
1.一种一次性高压旋喷型扩大头预应力土锚杆施工方法，其特征在于，包括：锚杆孔测量标识步骤：根据施工控制点和施工图纸给定的孔位坐标，利用全站仪精确测放锚杆孔孔位，并对钻孔位进行编号与标志；施工作业平台搭建步骤：利用钢管脚手架，根据锚孔放线位置，搭建设定宽度的锚杆作业平台，其中，所述锚杆作业平台的表面层上铺设脚手板，所述锚杆作业平台的基础用垂直水平面的钢管锚桩固定；钻孔机械安装步骤：进行钻机的钻头、冲击器及钻杆的安装；调整钻机底盘将钻头对准孔位；利用测斜仪量测钻机的底盘或钻杆，调整钻杆的倾角，定位并进行架设组装；利用连接器将钻机固定于所述锚杆作业平台；预应力锚杆制作与安装步骤：根据设计图纸标记出钢绞线锚固段与锚索设计长度位置，按设定间距设立对中定位圆环，将锚索锚固段的端头固定于封头盘板；将锚索扣入钻头旋喷管注浆端部的封头盘板中，并以之为导向，将锚索跟随所述旋喷管兼钻杆居中插入锚孔内，待锚索和旋喷注浆到设计孔端底标高时，将注浆的所述旋喷管反向旋退，使注浆的所述旋喷管脱离封头盘板及锚索；钻孔步骤：开机钻孔时采用所述钻头来回多次对孔口进行钻进，导正开孔的倾角和孔位，随时调整钻机，在钻进中根据土层的软硬性状来调整钻机的工艺参数；旋喷注浆步骤：锚杆的孔口用采用粘土或水泥浆作为组合式密封装置，先送入水泥浆，后送入压缩空气，在锚固段边旋转边喷射第一设定时间段后，旋转、钻进及喷射同时进行；锚固端扩大头施工步骤：在钻杆旋转钻进且同时高压喷浆到设计深度后，提高旋喷注浆的压力不小于设定最小临界压强，并且根据扩大头长度和直径的大小延长旋喷注浆第二设定时间段，同时减缓钻杆的旋转角速度，将单位长度的注浆量扩大两倍以上；围檩与锚垫板安装步骤：待基坑开挖至锚杆孔位置以下设定距离(50cm)时，根据既定锚杆位，标出围檩位置线，随后施工混凝土围檩或者安装钢牛腿与钢围

【专利技术属性】
技术研发人员：赵余夫，沈杰，傅珺，龚波，吴超，
申请(专利权)人：宏润建设集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31