饱和软土夯击式预应力锚杆施工工法

荣誉表彰

2009年10月19日，中华人民共和国住房和城乡建设部以“建质[2009]162号”文件发布《关于公布2007-2008年度国家级工法的通知》，《饱和软土夯击式预应力锚杆施工工法》被评定为2007-2008年度国家二级工法。

静压沉管夯扩灌注桩施工工法适用范围

《静压沉管夯扩灌注桩施工工法》适用于：软土地区、多层住宅和中小型工业厂房的扩头桩施工，扩头桩适用于桩端持力层为中低压缩性黏土、粉土、砂土、碎石类土的砂土与粉土、粉质黏性土等。桩埋深不大于20米。

静压沉管夯扩灌注桩施工工法工艺原理

《静压沉管夯扩灌注桩施工工法》是在传统的沉管桩基础上发展而来的新型施工技术，该工法的工艺原理如下：

1、静压沉管夯扩灌注桩是一种现场灌注的混凝土桩，它通过静压系统将套管下沉至设计标高，先用内夯锤将管内混凝土击出管外，形成扩头。然后安置钢筋笼、灌入混凝土，最后将套管拔出，留在土中混凝土则形成扩头桩。由于在持力层中夯扩挤密形成扩大头，既增加了桩端截面积，又增加了地基土密度，从而使桩的竖向承载力有较大的提高。

2、静压沉管夯扩灌注桩的荷载传递机理（与非扩头桩相比）为桩端扩头增加受力面积，减少了桩尖的刺入位移，提高土对桩的抗力，从而使桩身混凝土得到充分发挥，其摩阻力沿桩身均匀分布受力时，扩大锥面上土体成拱形与锥面有脱离趋势，承载时桩端应力收敛较一般桩快2~3D（D为扩大头直径） 。

静压沉管夯扩灌注桩施工工法工艺流程

《静压沉管夯扩灌注桩施工工法》施工工艺流程如下：

施工准备——桩尖定位及埋设——桩机就位——试桩——打桩——扩大头施工——吊放钢筋笼——浇筑混凝土——拔除桩管——桩机移机。

静压沉管夯扩灌注桩施工工法操作要点

《静压沉管夯扩灌注桩施工工法》操作要点有以下各项：

1、施工准备

1.1、组织项目部成员学习图纸、地质资料，并进行图纸会审和试成孔，从而熟悉该工程场地内地层情况特征及各项物理性能，水文地质情况，熟悉图纸设计意图及有关规范；

1.2、对各种建材进行见证取样送检；

1.3、桩基轴线、标高确定并引测完毕，经过监理、甲方复核办理签署手续；

1.4、“三通一平”施工用电、用水进行合理布设，场地上可能存在一些地下障碍物未破除，待施工中边施工，边破除。

2、桩尖定位及埋设

根据建设单位提供的规划控制点，按设计施工图的桩位布置图用经纬仪和钢卷尺测放各主要轴线位置并填写测量定位放线记录，报有关部门审核无误后根据桩位布置图测放各工程桩桩位的中心位置，并在各桩位的中心位置埋入预制混凝土桩尖。

3、桩机就位

根据建设、设计等单位确定的试桩号，桩机就位。施工沉管前先调整机械与桩位间距，让沉管自由垂直套住桩尖，沉管过程中随时校正垂直度，确保桩管垂直度误差小于1%。

4、试桩

以抬架为终孔标准，其抬架值（压桩力）由工程桩施工前试成孔确定。应综合考虑地层情况和单桩设计承载力。工程桩施工前必须进行试成桩试验，详细记录抬架值（压桩力）数据，混凝土的分次灌入量，外管上拔高度等。并通过净载试验确定单桩设计承载力。

5、打桩

5.1、安放桩尖置桩套管头上，并校正桩管垂直度；

5.2、进行施打，沉桩进入设计要求的持力层深度，静压沉管桩机抬架并达到持荷稳定要求，一般持荷稳定为3分钟。

6、扩大头施工

6.1、达到设计压桩力（抬架值）后，倒入2/3扩头混凝土量，桩管拔高0.5米，用内夯锤将混凝土击出管外形成第一次扩头（注意管内留20厘米高的混凝土）；

6.2、倒入1/3扩头混凝土量，桩管拔高0.5米，用内夯锤将混凝土击出管外，形成第2次扩头（注意管内留20厘米高的混凝土）；

6.3、拔管成桩扩大头直径可按下式计算：

式中:

d₀——桩管内径；

H——拔管高度；

h——夯扩时桩管中混凝土灌注高度；

D——扩头有效直径；

C——管内残留混凝土高度，一般取C=0.2米。

7、吊放钢筋笼

扩头结束后，进行吊放钢筋笼作业；

7.1、钢筋笼采用卷扬机吊入桩管内，并应保证钢筋笼的位置、标高正确；

7.2、钢筋笼应按相关规范的要求制作。

8、浇筑混凝土

8.1、根据需要和现场条件桩身混凝土可采用预拌商品混凝土或现场搅拌混凝土，混凝土灌注可釆用泵送或专用料斗；

8.2、混凝土配合比事先按试验确定，混凝土拌合物应具有良好和易性；

8.3、桩端2~3米长度范围内混凝土坍落度宜为150~180毫米，其余部分宜为80~100毫米；

8.4、长桩管打短桩时，混凝土可以一次连续灌足。

9、拔除桩管

9.1、桩身混凝土灌注到规定高度后，进行振动拔管；

9.2、拔管速度应均匀，拔管全过程应保证管内混凝土始终高出自然地面，拔管速度约1.2米/分钟；软弱土层应控制在0.6~0.8米/分钟；

9.3、桩身混凝土顶面标高应与自然地面平，且不低于设计标高50厘米；

9.4、拔管过程要有专人观测管内混凝土面，以控制混凝土扩散后桩形成的直径和拔管速度；

9.5、当桩较长或拔管有困难时，宜釆用分次灌注混凝土办法。

10、桩机移机

桩机移机应在成桩过程完毕后进行。移机要专人统一指挥，协调作业，注意安全。

11、做好施工记录

收集各种资料，保证资料的完整便于竣工验收 。

12、劳动组织

《静压沉管夯扩灌注桩施工工法》操作中的施工班组包括测量工、桩机司机、测量工、打桩工等总计22人。详见下表：

无套管一次性注浆预应力锚杆施工工法适用范围

《无套管一次性注浆预应力锚杆施工工法》适用于隧道洞壁、地下厂房顶拱、岩石开挖边坡等的不良地质部位岩石滑动面加固施工。

无套管一次性注浆预应力锚杆施工工法工艺原理

《无套管一次性注浆预应力锚杆施工工法》的工艺原理叙述如下：

预应力锚杆锚固段采用速凝锚固材料和张拉段用缓凝锚固材料按照次序一次性注浆，待预应力锚杆锚固段的速凝锚固剂达到设计强度满足张拉受力条件，而张拉段缓凝砂浆未初凝张拉时能自由伸缩的情况下，进行锚杆张拉施加预应力，待张拉段缓凝砂浆凝固后，张拉段和锚固段共同受力，与常规预应力锚杆相比，提高了锚杆注浆密实度，增加了锚杆与岩石之间的摩擦力，更有效地共同承受岩石压力、水压力、抗浮、抗倾覆等所产生的拉力和剪力，改善岩体的稳定条件。其工艺原理见图1。

无套管一次性注浆预应力锚杆施工工法施工工艺

《无套管一次性注浆预应力锚杆施工工法》的施工工艺流程及操作要点叙述如下：

• 工艺流程

施工工艺流程见图2。

• 操作要点

一、施工准备

1.施工前，根据图纸、地质报告以及技术规范编制专项施工方案，进行技术交底。

2.根据预应力锚杆设计要求、岩层条件和环境条件，合理选择材料、设备、器具，布置水、电设施。

3.预应力锚杆造孔前，对地质条件较差的部位采用人工配合挖掘机对松动岩石进行清撬处理，再喷3～5厘米厚混凝土。

4.测量定位，设置水准点、变形观测点，并用不同颜色的油漆（或相同颜色的油漆采用不同的标记符号）进行标记，以区别不同类型的锚杆孔位。

二、钻孔

1.多采用多臂钻、潜孔钻钻孔。在钻机安放前，按照施工设计图采用全站仪进行测量放样，确定孔位以及锚孔方位角，并做出标记。钻机就位后，应保持平稳，导杆或立轴与钻杆倾角一致，并在同一轴线上。

2.锚孔钻进应根据具体施工部位地质情况采用水钻或干钻。钻孔速度应根据使用钻机性能和锚固岩层严格控制，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚困难或其他意外事故。

3.开孔时应用小功率缓慢钻进，钻进约50厘米后要校正钻孔方向，再全功率的钻进。在钻进过程中、合理掌握钻进参数及钻进速度。

三、清孔及验孔

锚杆孔钻孔完成后，用高压水或高压风反复冲洗直至干净。清孔完成后对孔号进行编号，并验收。

四、锚杆制作

1.根据锚杆设计长度，托板、垫圈、螺帽厚度，外锚头长度以及张拉设备的工作长度等，确定适当的下料长度进行下料。

2.剪裁锚杆，应使用砂轮机切割，不得采用氧割或电焊；锚杆接长使用闪光对焊或套筒连接。3.根据设计图纸尺寸，在锚杆上安置对中装置。

4.锚杆制作完成后，进行外观检验，按锚杆长度、规格对应孔号进行编号。

5.锚杆制作完成后尽早使用，避免长期存放；锚杆应存放在干燥、清洁的地方，锚杆体裸露部分应用浸渍油脂的纸张或塑料布进行防潮处理，不得受到机械损坏。

五、预应力锚杆砂浆拌制

预应力锚固砂浆配料严格按照配合比进行称量，施工现场配置经过率定合格的磅秤、称量容器，锚固剂、水称量误差应≤2%，砂称量误差应≤3%。

速凝锚固剂的水灰比为0.25~0.3:1，采用人工在拌料槽中进行，拌制时间为3~5分钟，每次拌量按单根锚杆用量及耗量来控制，拌制的速凝锚固剂拌制后立即由拌制槽转入注浆机进行注浆。

缓凝砂浆采用缓凝锚固剂加砂，缓凝砂浆的配合比为水:缓凝锚固剂:砂=0.4:1:0.5，采用注浆机直接拌制，与速凝锚固剂同时分开拌制，根据现场注浆强度一次性拌制2~4根锚杆所需浆量。

速凝锚固剂和缓凝砂浆必须拌制均匀。

六、锚固段注浆

预应力锚杆的内锚固段的锚固体采用速凝锚固剂，需先行注装。注浆前根据设计要求在注浆管上用胶带等做好标记（分别在距注浆管出浆口与锚杆孔深及张拉段相等长度处），并将锚杆孔洞里面的积水等杂物清理干净。

速凝锚固剂拌制后立即由拌制槽转入注浆机，通过ф25的注浆管进行注浆，将注浆管插至孔底（通过管壁标识复核孔深），然后抽回5厘米开始注浆。注浆操作人员随着浆液的均匀注入缓慢拔管，原则上是利用注浆压力把灌浆管慢慢推出，在注浆过程中，需人工将注浆机进料斗中的余料都铲进进料口，确保速凝锚固剂全部注入，待注浆管露出张拉段长度标记时，说明锚固段长度已注浆到位。

七、张拉段注浆

预应力锚杆的张拉段锚固体采用注装缓凝砂浆。为了保证内锚段的长度，减少两种浆液的相互污染，同时又要保证注浆的连续性，防止注浆过程中空气混入降低砂浆密实度，在速凝锚固剂浆液全部进入注浆管时立即加入缓凝砂浆，注浆过程中注浆管拔管操作控制同速凝锚固剂浆液注浆，在孔口1米段拔管速度应适当减缓，防止浆液下掉，确保孔口段浆液的饱满度。

八、锚杆安装

缓凝锚固剂注装结束后，开始安插钢筋锚杆，杆体必须在速凝锚固剂初凝前安装完毕（宜在45分钟前安装完毕）。为了防止在插杆过程中浆液污染锚杆丝扣和损坏丝口，锚杆安装前应先将托板、垫圈、螺母等锚具都安装上。锚杆安装时采用操作平台车配合人工进行，插杆要缓慢、匀速，切忌扰动杆体过大，造成浆液下掉和注浆不密实，插杆时可采用棉纱临时封住孔口。

九、安装锚具

锚杆安插完毕，开始安装锚杆托板、垫圈和螺帽等锚具并调整托板位置，使之与锚杆轴线垂直，若通过垫圈也不能将螺帽与托板调平时，需用榔头对岩面进行局部处理或用适量的速凝锚固剂垫平。

十、张拉锁定

锚杆张拉锁定应在缓凝砂浆初凝前、速凝锚固剂强度达到设计强度后进行，具体张拉时间根据工艺试验的结论数据实施（常规锚杆安插8~12小时即可张拉）。

张拉施工前，将扭力扳手按设计要求率定。扭力扳手张拉前用常规活动扳手对螺帽进行预紧，在保证托板紧贴岩面后，用钢板尺测量螺帽外锚杆杆体的长度，再用扭力扳手施荷加载，一次性张拉到设计张力的110%，然后锁紧杆体，再次测量杆体张拉后螺帽外杆体长度，两次测量长度之差即为张拉伸长值（杆体理论伸长值允许范围为4~7毫米）。

十一、封锚

张拉达到设计要求后，用砂轮切割机切掉张拉端多余的预应力钢筋，预应力钢筋的外露长度不宜小于其直径的1.5倍，且不宜小于30毫米，用环氧树脂涂封锚具及外露钢筋，封闭前应将锚具周围的混凝土凿毛、冲洗干净，凸出式的锚头宜配置钢筋网片，用微膨胀细石混凝土进行封闭。

• 劳动力组织

现场施工可根据工作面大小及工期要求分为若干作业组进行，工种包括钢筋工、机械操作手及普工等。劳动力组织情况见表1。

参考资料：