基坑支护技术-王甲山

讲师：王甲山

2014.4.1

（基坑支护施工技术）国清控股集团2014年毕业生岗前培训

讲师简介姓名：王甲山最高学历：本科学位：学士

职称：中级工程师工作单位：青岛施运机械施工有限责任公司现任职务：青岛施运支护分公司常务副经理工作经历：专业从事基坑支护工程，工作年限8年第一部分：概述第二部分：基坑支护类型第三部分：基坑支护施工工艺简述第四部分：复杂地质条件下锚杆的工艺研究第五部分：基坑支护实例本次讲座主要内容1.1基坑支护的目的（1）确保基坑开挖和基础结构施工安全、顺利（2）确保基坑临近建筑物或地下管道正常使用（3）防止地面出现塌陷、坑底管涌发生。1.2基坑支护的作用

挡土、挡水、控制边坡变形。1.3基坑工程的基本技术要求（1）安全可靠性；（2）经济合理性；（3）施工便利性和工期保证性。1.概述2.1边坡稳定式土钉墙放坡法支护2.2排桩与板墙式排桩式板桩式板墙式组合式2.3水泥挡土墙式高压喷射注浆桩墙深层搅拌水泥土桩墙粉体喷射注浆桩墙2.基坑支护类型土钉墙支护土钉墙支护放坡法支护放坡法支护排桩支护板桩支护板墙支护（导槽施工）板墙支护（槽段开挖）板墙支护（钢筋笼吊装）板墙支护（钢筋笼绑扎）板墙支护（模板安装）组合式（灌注桩+（预应力）锚杆+格构梁）组合式（钢管桩+（预应力）锚杆+格构梁）组合式（灌注桩+内支撑）组合式（钢板桩+内支撑）组合式（（预应力）锚杆+格构梁）组合式（止水帷幕+土钉墙+预应力锚杆）2.1边坡稳定式

2.1.1土钉墙支护2.1.1.1定义天然土体通过钻孔、插筋、注浆来设置土钉（亦称为全粘结性锚杆）并与喷射砼面板相结合，形成类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力，从而保持开挖面的稳定。这个土挡墙称为土钉墙。2.1.1.2作用原理

土钉墙支护是在基坑开挖过程中将较密的细长杆件钉置于原位土体中，并在坡面上喷射钢筋网混凝土面层。通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共同工作，形成复合土体。利用复合土体的自稳达到支护目的。

2.1.1.3土钉墙适用条件

土钉墙适用于地下水低于土坡开挖段或经过降水措施后使地下水位低于开挖层的情况，适用于有粘性土、粉性土、含有30%以上粘性土颗粒的砂土边坡，以及一些简单的岩性边坡。常用于开挖深度不大，周围相邻建筑或地下管线对沉降与位移要求不高的基坑支护2.1.1.4墙体要求

（1）土钉墙的墙面坡度不宜大于1:0.2（2012版基坑支护技术规程）

（2）土钉外漏端部和面层有效连接在一起，设承压板或加强筋。（3）土钉长度宜为开挖深度的0.5~1.2倍，土钉的间距宜为0.6~1.2m，土钉与水平夹角为10°~20°。

（4）土钉宜选用Ⅱ、Ⅲ级螺纹钢筋直径16~32mm，钻孔直径70~130mm。（5）喷射砼面层厚度宜为80~200mm，通常采用80mm、100mm。面层喷射砼强度等级不宜低于C20。（6）喷射砼面层中配钢筋网，采用HPB300钢筋，直径6~10mm,间距150~300mm，钢筋网搭接长度大于300mm。

（7）注浆材料为水泥净浆或水泥砂浆，其强度不低于M10

（8）当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施；土钉墙顶应采用砂浆或混凝土护面，坡顶和坡脚应设排水措施，坡面上可根据具体情况设置泄水孔。2.1.1.5土钉墙特点

（1）形成土钉复合体，显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力。

（2）施工设备简单，一般土钉（亦称全粘结性锚杆）长度比预应力锚杆长度要小的多，不加预应力所以设备简单。

（3）随基坑开挖逐层分段开挖作业，不占或少占单独作业时间，施工效率高，占用周期短。

（4）施工时占用场地小，施工快捷、安全可靠，土钉的制作与成孔简单易行、灵活机动，且土钉的数量较多，并作为群体起作用，个别土钉失效对整体影响不大。

（5）结构轻巧、柔性大，有非常好的抗震性能和延性。

（6）土钉墙费用低，经济，成本费较其他支护结构（桩锚、连续墙）显著降低。

（7）施工噪音、震动小，对周围环境影响较小。

2.1.1.6土钉墙的施工工艺

土方开挖及坡面修整初喷底层混凝土钻孔土钉安防注浆挂钢筋网并焊接加强筋安装泄水管复喷混凝土面层至设计厚度土钉加工隐蔽前报验2.2排桩式支护

2.2.1排桩支护结构形式

排桩支护依其结构形式可分为悬臂式支护结构、与（预应力）锚杆结合形成桩锚式或与内支撑(砼支撑、钢支撑)结合形成桩撑式支护结构。2.2.2悬臂式排桩支护结构悬臂式支护结构主要是根据基坑周边的土质条件和环境条件的复杂程度选用，其技术关键之一是严格控制支护深度。根据各地区地质条件的不同，悬臂式支护结构适用的开挖深度也各不相同。一般适用于开挖面积大，不允许放坡、临近有建（构）筑物的基坑支护。开挖深度控制一般不超过l0m的粘土层，不超过5m的砂性土层，以及不超过4-5m的淤泥质土层。

悬臂式排桩结构的优缺点及适用范围

优点：结构简单，施工方便，有利于基坑采用大型机械开挖

缺点：相同开挖深度的位移大，内力大，支护结构需要更大截面和插入深度。

适用范围：场地土质较好，有较大的c、φ值，开挖深度浅且周边环境对土坡位移要求不严格。

2.2.3内撑式排桩支护结构

内撑式支护结构由支护结构体系和内撑体系两部分组成。支护结构体系常采用钢筋混凝土桩、排桩墙、SMW工法、钢筋混凝土咬合桩等型式。内撑体系可采用水平支撑和斜支撑。根据不同开挖深度又可采用单层水平支撑、二层水平支撑及多层水平支撑，分别如下图所示。当基坑平面面积很大，而开挖深度不太大时，宜采用单层斜支撑如图2.2c所示。

内撑常采用钢筋混凝土支撑和钢管或型钢支撑两种。钢筋混凝土支撑体系的优点是刚度好、变形小，而钢管支撑的优点是钢管可以回收，且加预压力方便。内撑式支护结构适用范围广，可适用各种土层和基坑深度，但对地下室结构施工及土方开挖有一定的影响。在特殊情况下，内支撑式结构具有显著的优点。例如在基坑四周紧邻建筑物，不具备施工锚杆的情况下只能采用桩撑式支护结构，如下图：

桩撑支护结构的优缺点及适用范围

（1）桩撑支护结构的优点：

①施工质量易控制，工程质量的稳定程度高；

②内撑在支撑过程中是受压构件，可充分发挥出混凝土受压强度高的材性特点，达到经济目的；

③桩撑支护结构的适用土性范围广泛，尤其适合在软土地基中采用。

（2）桩撑支护结构的缺点：

①内撑形成必要的强度以及内撑的拆除都需占据一定工期；

②基坑内布置的内撑减小了作业空间，增加了开挖、运土及地下结构施工的难度，不利于提高劳动效率和节省工期，随着开挖深度的增加，这种不利影响更明显；

③当基坑平面尺寸较大时，不仅要增加内撑的长度，内撑的截面尺寸也随之增加，经济性较差。

（3）桩撑支护结构的适用范围：

①适用于侧壁安全等级为一、二、三级的各种土层和深度的基坑支护工程，特别适合在软土地基中采用；

②适用于平面尺寸不太大的深基坑支护工程，对于平面尺寸较大的，可采用空间结构支撑改善支撑布置及受力情况；

③适用于对周围环境保护及变形控制要求较高的深基坑支护工程.

2.2.4拉锚式排桩支护结构

拉锚式支护结构由支护结构体系和锚固体系两部分组成。支护结构体系同于内撑式支护结构，常采用钢筋混凝土排桩和地下连续墙两种。锚固体系可分为锚杆式和地面拉锚式两种。随基坑深度不同，锚杆式也可分为单层锚杆、二层锚杆和多层锚杆。地面拉锚式支护结构需要有足够的场地设置锚桩，锚杆式需要地基土能提供较大的锚固力。锚杆式较适用于砂土地基或粘土地基。由于软粘土地基不能提供锚杆较大的锚固力，所以很少使用。

桩锚支护结构的优缺点及适用范围

（1）桩锚支护结构的优点：

①桩锚支护结构的尺寸相对较小，而整体刚度大，在使用中变形小，有利于满足变形控制的要求；

②与桩撑支护结构相比，桩锚支护结构的拉锚力与深基坑的平面尺寸无关，在平面尺寸较大的深基坑工程采用桩锚支护结构能凸显它的这个优势；

③桩锚支护结构的施工相对较为简单，而且由于基坑内没有支挡，坑内有较大的净空空间，从而能确保土方开挖与运输、结构地下部分施工所需的作业空间，也为提高劳动效率、节省工期创造了前提性条件；

④桩锚支护结构的造价相对较低，有利于节省工程费用。

（2）桩锚支护结构的缺点：

①桩锚支护结构所占作业空间较大，锚杆的设立要求场地有较宽敞的周边环境和良好的地下空间；

②需要有稳定的土层或岩层以设置锚固体；

③地质条件太差或土压力太大时使用桩锚支护结构，容易发生支护结构的受弯破坏或倾覆破坏。

（3）桩锚支护结构的适用范围：

①适用于周边环境比较宽敞、地下管线少且没有不明地下物的深基坑支护工程；

②特别适用于平面尺寸较大的深基坑支护工程；

③对于使用锚杆作为外拉系统的桩锚支护结构，宜运用在具有密实砂土、粉土、粘性土等稳定土层或稳定岩层的深基坑支护工程中。

2.2.5排桩的不同形式

(1)柱列式排桩支护：

当边坡土质尚好、地下水位较低时，可利用土供作用，以稀疏钻孔灌注桩或挖孔桩支档土坡，如图2.5a所示。

(2)连续排桩支护(图2.5b)：

在软土中一般不能形成土拱，支挡桩应该连续密排。密诽的钻孔桩可以互相搭接，或在桩身混凝土强度尚未形成时，在相邻桩之间做一根素混凝土树根桩把钻孔桩排连起来，如图2.5c所示。也可以采用钢板桩、钢筋混凝土板桩，如图2.5d、e所示。

(3)组合式排桩支护：

在地下水位较高的软土地区，可采用钻孔灌注桩排桩与水泥土桩防渗墙组合的形式，如图2.5f所示。

间隔钻孔桩加钢丝网水泥墙特点及适用范围：在桩上必须筑钢筋混凝土连梁以调整各桩间的位移变形，并增加整体性能。施工简单，无振动噪音，基坑浅可悬臂，深时可用与撑杆或锚杆搭配。造价省。不抗渗，地下水位高时需降水。适用于：粘土、砂土、粉土地下水位低地区。

钢板桩特点及适用范围：锁口U型Z型钢板桩整体性，刚度好，一次投入钢材多。能止水，能重复利用则造价省。难以打入砂卵石及砾石层，拔桩有孔洞需处理，重复使用要修整，施工有噪音。重复使用止水较差，如不能拔出则钢材多造价高。适用于：软土、淤泥质土地区且水位高多用。2.2.6双排桩支护双排桩支护结构体系属于悬臂类空间组合支护体系。所谓空间组合，是指支护桩从平面上看可按需要采用不同的排列组合，前排桩顶用圈梁连接，前后排之间有连梁拉接，在没有锚杆或内支撑的情况下，发挥空间组合桩的整体刚度和空间效应，并与桩土协同工作，支挡因开挖引起的不平衡力，达到保持坑壁稳定、控制变形、满足施工和相邻环境安全的目的。

（1）双排桩支护结构的布桩形式如前所述，双排桩支护结构可以理解为将密集的单排桩中的部分桩向后移，并在桩顶用刚性联系梁一连梁把前后排桩连接起来，沿基坑长度方向形成双排桩支护的空间支护结构体系，因此，双排桩支护结构的布桩形式就非常灵活，常见的形式有并列式也可称其为矩形格构式，梅花式，还有折线式，连拱式，双三角式，丁字式等，其组合形式如下图所示。

（2）双排桩支护结构体系的特点：①在双排桩支护结构中，前后排桩均分担主动土压力，其中前排桩主要起分担土压力的作用，后排桩兼起支挡和拉锚的双重作用②双排桩支护结构形成空间格构，增强支护结构自身稳定性和整体刚度③充分利用桩土共同作用的土拱效应，改变土体侧压力分布，增强支护效果。（3）双排桩支护结构体系的缺点是：①双排支护桩的设计计算方法还不够成熟，实测数据还不多，受力机理不够清楚。②基坑周边要有一定空间，以利于双排支护桩的布置和施工。

（3）与单排悬臂桩相比，双排桩支护具有以下优点：①单排悬臂桩完全依靠弹性嵌入基坑土内的足够深度来承受桩后的侧压力并维持其稳定性，坑顶位移和桩身变形较大。悬臂式双排桩支护结构因为有刚性连系梁将前后排桩连接而组成一个空间超静定结构，整体刚度大又因为前后排桩均能产生与侧土压力反向作用的力偶，使双排桩的位移明显减小，同时桩身的内力也有所下降，并形成交变内力。②悬臂式双排桩支护结构为一超静定结构，在复杂多变的外荷载作用下能自动调整结构本身的内力，使之适应复杂而又往往难以预计的荷载条件，而单排悬臂桩为一静定结构将土压力看作已知力作用于其上则不具备此种功能。③当受施工技术或场地条件等限制时，如果基坑深度条件合适，悬臂式双排支护桩是代替桩锚支护结构的一种好的支护形式。施工实践证明，其施工简便、速度快、投资省。

2.2.7板桩支护

板桩支护也属于排桩的一种（连续排桩支护），当基坑较深、地下水位较高且未施工降水时，采用板桩作为支护结构，既可挡土、防水，还可防止流砂的发生。板桩支撑可分为无锚板桩(悬臂式板桩)和有锚板桩两大类。板式支护结构由两大系统组成：挡墙系统和支撑(或拉锚)系统。板桩有钢板柱、木板桩与钢筋混凝土板桩数种。下面针对常见的钢板桩进行下介绍：

常用钢板桩截面形式(a)Z型;(b)U型;(c)一字型;(d)组合型

2.2.7.1钢板桩的优点①钢板桩具有高强、轻型、止水性好、耐久性强的性能和美观的视觉效果；②具有施工简单易行、效率高、占地少够降低对空间的要求③建设费用便宜、互换性良好，可重复使用；④施工具有显著的环保效果，大量减少了取土量和混凝土的使用量，有效地保护了土地资源；2.2.7.2钢板桩的缺点①一次性投入大②打桩时易倾斜，要使全部钢板桩无误的封闭合拢有很大困难；③钢板桩的刚度较混凝土桩小；④钢板桩施工时有噪音、震动会扰民2.2.7.3使用范围适用于软多，淤泥质土及地下水多的地区。不适于密砂及硬粘土，有入岩要求时不能适用。

2.2.8水泥土墙支护（重力式支护结构）（1）水泥土搅拌桩（或称深层搅拌桩）：①原理：是重力式围护墙，利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质水泥加固土。

②适用范围：水泥土墙宜用：于坑深≯6m；基坑侧壁安全等级为一、二级；地基土承载力≯150kPa的情况。③水泥土墙的优缺点：优点：由于坑内无支撑，便于机械化快速挖土；挡土又防渗，比较经济。缺点：不宜用于深基坑；位移相对较大；墙体厚度大，有时受周围环境限制。

（2）高压喷射旋喷桩①原理：是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来，直接破坏土体，喷射过程中，钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基达到加固。②特点：施工占地少、振动小、噪音较低，但容易污染环境，成本较高，对于特殊的不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用。③适用范围：高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土、粘性土、黄土、碎石土等地基。

3.各分项施工工艺简述3.1预应力锚杆施工工艺3.1.1工艺原理预应力锚杆的一端与岩土体或结构物连接，另一端锚固在岩土体层内，并对其施加预应力，以锚固段的摩擦力形成抗拔力，承受岩土压力、水压力、抗浮、抗倾覆等所产生的结构拉力，用以维护岩土体的稳定。锚杆结构示意见下图1。

3.1.2工艺流程确定孔位→钻孔就位→调整角度→钻孔→清孔→安装锚索→一次注浆→二次补浆→施工锚索腰梁→张拉锁定（锚头封堵）3.1.3钻孔

锚杆孔距的允许偏差为150mm，钻孔轴线与设计轴线的偏差不大于3%，孔深允许偏差50mm，钻头直径不应比规定的钻孔直径小5.0mm以上，钻孔与锚杆允许倾角偏差±1°。3.1.4锚索的制作与安装①每根钢铰线的下料长度＝锚杆设计长度＋腰梁的宽度＋锚索张拉时端部最小长度（与选用的千斤顶有关）。②钢铰线自由段部分应满涂黄油，并套入塑料管，两端绑牢，以保证自由段的钢铰线能伸缩自由。③捆扎钢铰线隔离架沿锚杆长度方向每隔1.5m设置一个。3.1.5注浆

注浆材料为纯水泥浆，水灰比0.45~0.55.需二次注浆时应提前预埋注浆管，注浆量不小于理论计算值的1.1倍。需高压劈裂注浆时注浆压力为2.5~5.0MP，对靠近地表面的土层锚杆注浆压力不可过大，以免引起地标隆起。注浆完毕后在浆体达到强度前，不能承受外力，以免影响锚杆抗拔力3.1.6张拉锁定①锚固段强度达到设计强度的75%且大于15MPa时方可进行预应力张拉。②张拉采用“跳张法”；正式张拉前预应力取10～20%的设计预应力，并对锚杆预张拉1～2次。③锚杆张拉要求定时分级加荷载进行，张拉时由专人操纵机械、记录和观测数据。④张拉时按设计预应力的1.1倍进行超张，稳定5~10min后锁定。3.2灌注桩施工工艺3.2.1施工过程桩位测放成孔安放钢筋笼浇筑砼3.2.2按成孔方法分类①泥浆护壁成孔灌注桩②干作业成孔灌注桩③套管成孔灌注桩④人工挖孔灌注桩（也属干作业法）其中泥浆护壁成孔灌注桩按照使用设备不同成孔方法可分为：冲击钻成孔法，冲抓锥成孔法，潜水钻机成孔法（分正循环、反循环两种），旋挖钻成孔法。干作业法可采用成孔设备：长螺旋钻机，旋挖钻机。（一）泥浆护壁成孔灌注桩指利用泥浆保护孔壁排出土后成孔(1)埋设护筒护筒是埋设在钻孔口的钢板制作的圆筒，其作用是保证钻机沿桩位垂直方向顺利钻孔，保护孔口、防止孔口塌方和提高桩孔内泥浆水头。(2)泥浆制备

泥浆具保护孔壁、防止坍孔的作用，同时在泥浆循环过程中还可携泥、砂，并对钻头具有冷却润滑作用。

在钻孔过程中，在孔内注入高塑性粘土或膨润土和水拌合的泥浆(泥浆比重控制在1.1左右)，也可利用钻削下来的粘性土与水混合自造泥浆保护孔壁。同时这种护壁泥浆与钻孔的土屑混合，边钻边排出泥浆，同时进行孔内补浆。当钻孔达到规定深度后，进行孔底清渣，然后安放钢筋笼，在泥浆下灌注混凝土而成桩。(3)成孔方法①冲击钻成孔

冲击钻主要用于在岩土层中成孔，成孔时将冲锥式钻头提升一定高度后以自由下落的冲击力来破碎岩层，然后用掏渣筒来掏取孔内的渣浆。1—滑轮；2—主杆；3—拉索；4—斜撑；5—卷扬机；6—垫木；7—钻头②冲抓锥成孔法如下图，锥头内有重铁块和活动抓片，下落时松开卷扬机刹车，抓片张开，锥头自由下落冲入土中，然后开动卷扬机拉升锥头，此时抓片闭合抓土，将冲抓锥整体提升至地面卸土，依次循环成孔。③潜水钻机成孔潜水钻机是一种旋转式钻孔机械，其动力、变速机构和钻头连在一起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以下进行切削土壤成孔。用正、反循环工艺输入泥浆，进行护壁和将钻下的土渣排出孔外。1—钻头；2—潜水钻机；3—电缆；4—护筒；

5—水管；6—滚轮支点；7—钻杆；8—电缆盘；9—卷扬机；10—控制箱④旋挖钻机成孔（泥浆护壁及干作业法均可使用）

利用桅杆导向下放钻杆将底部带有活门的桶式钻头置放到孔位，钻机动力头装置为钻杆提供扭矩、加压装置通过加压动力头的方式将加压力传递给钻杆钻头，钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻头内，然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土、卸土，直至钻至设计深度。⑤长螺旋钻机成孔长螺旋工作时由动力头驱动钻杆、钻头旋转、卷扬机控制钻具的升降，被钻切削下的土料由螺旋片输送到地面。钻至设计深度提钻成孔，根据工法要求也可边提钻边压注混凝土，然后安放钢筋笼。（4）混凝土浇筑（导管法水下浇筑砼）

采用密封连接的钢管作为水下砼的灌注通道，砼倾倒时沿竖向导管下落。导管的作用是隔离环境水，使其不与砼接触。导管底部以适当的深度埋在灌入的砼拌和物内，导管内的砼在一定的落差压力作用下，压挤下部管口的砼在已浇的砼层内部流动、扩散，以完成砼的浇筑工作，以形成连续密实的砼桩身。（二）干作业螺旋成孔灌注桩

①原理：利用螺旋钻机在桩位上钻孔，然后在孔中放入钢筋笼，再浇筑砼成桩。

②适用范围：地下水以上的填土层、粘性土层、粉土层、砂土层和粒径不大的砾砂层。a、成孔b、安防钢筋笼c、混凝土浇筑（三）套管成孔灌注桩

套管成孔灌注桩是利用锤击法或振动法，将带有钢筋混凝土桩靴（又叫桩尖）或带有活瓣式桩靴的钢套管沉入土中，然后边拔管边灌注混凝土而成。若配有钢筋时，则在浇筑混凝土前先吊放钢筋骨架（短钢筋笼可在混凝土灌注至设计标高时再埋设）。利用锤击沉桩设备沉管、拔管时，称为锤击沉管灌注桩；利用激振器的振动沉管、拔管时，称为振动沉管灌注桩。a）就位；b）沉套管；c）初灌混凝土；d）放置钢筋笼、灌注混凝土；e）拔管成桩（1）锤击沉管灌注桩（利用锤击设备将桩管打入土中）

锤击灌注桩施工时，用桩架吊起钢套管，关闭活瓣或对准预先设在桩位处的预制混凝土桩靴，套入桩靴。套管与桩靴连接处要垫以麻、草绳，以防止地下水渗入管内。然后缓缓放下套管，压进土中。套管上端扣上桩帽，检查套管与桩锤是否在一垂直线上，套管偏斜不大于0.5%时，即可起锤沉套管。先用低锤轻击，观察后如无偏移，才正常施打，直至符合设计要求的贯入度或沉入标高，并检查管内有无泥浆或水进入，即可灌注混凝土。

灌注混凝土时，套管内混凝土应尽量灌满，然后开始拔管。拔管要均匀，不宜拔管过高。拔管时应保持连续密锤低击不停。拔管时还要经常探测混凝土落下的扩散情况，注意使管内的混凝土保持略高于地面，这样一直到全管拔出为止。

为了提高桩的质量和承载能力，常采用复打法。

施工顺序如下：在第一次灌注桩施工完毕，拔出套管后，清除管外壁上的污泥和桩孔周围地面的浮土，立即在原桩位再埋预制桩靴或合好活瓣第二次复打沉套管，使未凝固的混凝土向四周挤压扩大桩径，然后第二次灌注混凝土。拔管方法与初打时相同。复打施工时要注意：前后两次沉管的轴线应重合；复打施工必须在第一次灌注的混凝土初凝之前进行。采用复打法时第一次灌注混凝土前不能放置钢筋笼，如配有钢筋，应在第二次灌注混凝土前放置。（2）振动沉管灌注桩振动灌注桩采用振动锤或振动冲击锤沉管，施工前，先安装好桩机，将桩管下端活瓣合起来或套入桩靴，对准桩位，徐徐放下套管，压入土中，勿使偏斜，即可开动激振器沉管。桩管受振后与土体之间摩阻力减小，同时利用振动锤自重在套管上加压，套管即能沉入土中。

振动沉管灌注桩可采用单打法、反插法或复打法施工。单打施工时，在沉入土中的套管内灌满混凝土时，开动激振器，振动5~10s，开始拔管，边振边拔。每拔0.5~1m，停拔振动5~10s，如此反复，直到套管全部拔出。在一般土层内拔管速度宜为1.2~1.5m/min，在较软弱土层中，不得大于0.8m/min。反插法施工时，在套管内灌满混凝土后，先振动再开始拔管，每次拔管高度0.5~1.0m，向下反插深度0.3~0.5m。如此反复进行并始终保持振动，直至套管全部拔出地面。反插法能使桩的截面增大，从而提高桩的承载能力，宜在较差的软土地基上应用。复打法要求与锤击灌注桩相同。（四）人工挖孔灌注桩

①定义：人工挖孔灌注桩是指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇注混凝土而成的桩。②施工工艺施工准备——人工挖掘（爆破挖掘）——支模浇筑护壁砼——循环作业至设计深度——终孔检查——钢筋笼吊装——浇筑桩身混凝土

③人工挖孔桩的优缺点优点：①施工时可直接检查成孔质量及入岩深度，桩底清孔除渣彻底、干净，易保证混凝土浇筑质量。②人工挖孔桩桩径一般都在800-2000mm左右的大直径灌注桩，单桩承载力很高③可极大降低生产成本；④适用于大型机械无法作业的山区；⑤生产条件要求低，可多孔同时作业

缺点：①由人工进行深孔作业存在极大安全隐患；②由于机械化低，施工进度缓慢，每天平均进尺1.0m左右；③现场施工不易管理；④只适用于无地下水或少量地下水的地质。

四、复杂地质条件下锚杆的工艺研究（一）前言随着国家基本建设的发展，高层建筑规模越来越大，对地下空间的需求也越来越高，基坑开挖深度越来越深，在基坑开挖过程中，为避免造成危害，对施工技术的要求越来越高，对基坑工程的施工技术研究也越来越具有必要性。

青岛地区临海地段较为普遍的地质条件为离海近，水位高，土质类别杂，多为杂填土、粗砂层、粉细砂层、中粗砂层、回填杂土杂石层等，地质条件相对其他地区较为复杂，因此，在此类区域施工深基坑工程时要保证基坑支护工程的顺利进行，锚杆成孔技术是关键。

基坑支护施工过程中，锚杆施工问题往往给我们带来很大的困扰：如何成孔，如何保证锚杆的成孔质量及注浆质量，如何选择最经济，施工快的钻孔方法。根据个人往年的一些施工经验在这跟大家进行一下交流。

（二）复杂地质锚杆工艺分类临海复杂地质条件下基坑支护锚杆的施工，根据锚杆不同的施工工艺及适用条件，主要有以下几种：（1）钢管自进式锚杆：利用中空钢管作为锚杆杆体，随钻机钻至设计深度，直接在钢管内采用高压注浆的方法注浆，在锚杆底部形成扩大的锚固段。（2）跟进式套管锚杆：采用套管钻进，并利用循环水冲切土体成孔，确保锚孔成型，然后在套管内采用孔底注浆的方法注浆，最后拔出套管，锚固体和锚孔同时形成。（3）螺旋钻水泥浆护壁锚杆：采用普通螺旋钻杆钻进，在钻进过程中利用泥浆循环护壁，确保锚孔成型，然后在锚孔中安放锚杆杆体，并采用孔底注浆的方法进行注浆。为消除护壁泥浆对抗拔力的影响，必须采用二次劈裂注浆。（4）击入式锚杆：利用机械直接将锚杆杆体（钢管）顶入边坡地层中，然后通过钢管内进行注浆（也称为注浆花管）。（5）中空全螺纹自进式锚杆：利用高强度中空钢管作为锚杆杆体，，杆体前安置合金钻头，随钻机钻至设计深度，直接在钢管内采用高压注浆的方法注浆，在锚杆底部形成扩大的锚固段。（6）偏心锤套管跟进锚杆：采用套管钻进，冲击器在高压风的作用下产生冲击，套管随钻头跟进，防止塌孔，成孔结束后，下锚杆注浆，最后拔出套管。钢管自进式锚杆（根据设计要求可自行加工）套管跟进式成孔法水泥浆护壁成孔法击入式锚杆（注浆花管）中空全螺纹自进式锚杆偏心锤套管跟进（三）不同地质条件下锚杆工艺选择（1）杂填土中施工工艺当边坡地质为杂填土层，且含有大量抛填的孤石、大块石、建筑垃圾等，锚杆成孔工艺成为了锚杆施工的重点和难点，采用自进式锚杆工艺，不存在塌孔的问题，但锚杆遇到石头不能穿透；采用螺旋钻泥浆护壁工艺，能形成孔壁，但遇到石头时也不能穿透，影响锚杆的长度和抗拔力，可行的成孔方式有以下几种：

1、套管跟进式锚杆成孔工艺，其钻头必须焊上合金，确保能穿透石头，但该工艺的施工效率较低，容易损坏钻头和套管，其工艺流程如下：锚杆定位→钻机就位→清水循环，套管钻进→接套管，继续钻进→重复接套管→钻至设计长度，停止钻进→卸钻机主机钻杆→套管内安装锚杆杆体→套管内注浆→钻机拔出全部套管→锚杆二次补浆→锚杆成型2、偏心锤套管跟进式锚杆成孔工艺，利用偏心潜孔锤冲击并穿透土层或石头，同时带着钢套管进入边坡地层中，用套管作为临时孔壁，该工艺的潜孔锤钻头在正转时扩大，形成的孔径大于套管的外围直径，反转时钻头缩回，其外径小于套管的内径；在钻进过程中采用正转，潜孔锤带着套管进入地层，当钻到设计深度后，将潜孔锤反转，钻头缩回，从套管内退出，将套管留在土体内，作为临时锚杆孔，从套管内安放锚杆钢筋或钢绞线，并通过套管内注浆，注浆完成后，利用专用的拔管设备将套管从边坡土体中拔出来。锚杆定位→钻机就位→空压机送风→潜孔锤正转、前行，带动套管钻进→接潜孔锤钻杆和套管→继续钻进→重复接潜孔锤钻杆和套管→钻至设计长度，停止钻进→潜孔锤反转，后退钻杆→继续退钻杆→至潜孔锤从套管内移出→套管内安装锚杆杆体和注浆管→套管内注浆→拔管器拔出套管→二次补浆→锚杆成型3、中空全螺纹自钻式锚杆施工工艺，该种锚杆杆体为中空无缝钢管，表面有T型螺纹，采用连接套连接，锚杆前端配有合金钢钻头，将锚杆和轨道钻机的冲击器连接在一起，直接用锚杆杆体作为钻杆，利用潜孔锤冲击成孔的原理，用冲击器将锚杆杆体打入边坡地层中，当遇到石头时，锚杆前端的合金钢钻头即能将石头穿透，钻到设计深度后，从杆体中高压注浆，其工艺流程如下：锚杆定位→钻机就位→空压机送风→钻机正转、前行，冲击器旋转、冲击锚杆钻进→接长锚杆→继续旋转、冲击锚杆钻进→至设计长度，停止钻进→通过锚杆杆体注浆→锚杆成型（2）碎石层中的成孔工艺当锚杆施工处于碎石层中时，锚杆成孔工艺成为了锚杆施工的重点和难点，采用钢管自进式锚杆工艺，不能穿透石头；采用螺旋钻泥浆护壁工艺，也不能穿透石头；采用击入式锚杆工艺，遇碎石层进不去，且其抗拔力和长度满足不了要求，可行的成孔工艺有以下几种：1、偏心锤套管跟进式锚杆成孔工艺2、中空全螺纹自进式锚杆（3）涌砂透水层的成孔工艺在地下水位以下的高透水性地层中进行锚杆施工时，必然遇到高承压水的情况，巨大的水压差形成流砂现象，甚至将钻机钻杆“抱死”，无法钻进，在此情况下，必须从工艺和钻机本身入手，解决问题，可行的成孔工艺有以下几种：1、套管跟进式成孔工艺，采用套管钻进，并利用循环水冲切土体成孔，确保锚孔成型，然后在套管内采用孔底注浆的方法注浆，最后拔出套管，锚固体和锚孔同时形成。但在水压差较大或锚杆较长时，钻机钻到一定程度无法钻进，且套管被土层“抱死”，无法转动，在此情况下，需对工艺进行改进，才能满足施工要求。1）从钻机入手，将钻机更换成功率和扭矩均较大的钻机，克服钻进钻机被“抱死”的情况，使钻机正常运转，才有可能继续钻进。2）在采用水循环钻进过程中，加大循环水的压力，采用高压注浆泵进行水循环，消减承压水形成的压力差，使钻进更容易。工艺流程如下：锚杆定位→钻机就位→清水循环，套管钻进→接套管，继续钻进→重复接套管→钻至设计长度，停止钻进→卸钻机主机钻杆→套管内安装锚杆杆体→套管内注浆→钻机拔出全部套管→锚杆二次补浆（有设计要求时进行二次高压劈裂注浆，注浆压力2.5~5.0MP）→锚杆成型2、采用中空全螺纹自进式锚杆3、钢管自进式锚杆工艺，将钢管杆体和钻头进行改造，最前端钢管的管壁不用开孔，不留出浆孔，因其容易引起流砂“倒灌”，在钻进过程中，通过钻机钻杆和钢管杆体压力注浆，边钻边注，至设计长度后，再利用高压注浆泵进行注浆，浆液从管内扩散到钻杆周围，形成注浆体。工艺流程如下：锚杆定位→钻机就位→安装带钻头钢管钻进→边钻进，边注浆→接钢管→继续钻进→重复接钢管、注浆→钻至设计长度，停止钻进→钻机钻杆和钢管分离→钢管内压力注浆→锚杆成型4、岩土结合面的成孔工艺由于自进式、套管跟进式、螺旋钻水泥浆护壁及击入式锚杆的施工均是针对软土层或填土层，而在施工过程中经常会碰到软土层和岩层相结合的情况，即一支锚杆在钻孔过程中刚开始几米可能是软土，再往里面钻孔时可能遇到风化花岗岩，在这种情况下，采用自进式、螺旋钻泥浆护壁及击入式锚杆施工不可行，遇风化岩钻不进去，可行的成孔工艺有以下几种：1、套管跟进式锚杆施工工艺，在套管钻头上必须焊上合金，对于软土层采用套管跟进，至风化岩岩面后，将套管钻进岩面30～50cm后停止使用套管钻进，更换为潜孔锤从套管内伸入，利用潜孔锤冲击风化岩成孔，工艺流程如下：锚杆定位→钻机就位→清水循环，套管钻进→接套管，继续钻进→重复接套管→钻至基岩面，进入30～50cm→停止钻进→钻机主机钻杆和套管分离→主机钻杆接潜孔锤→潜孔锤放于套管内→接潜孔锤钻杆，至基岩面→空压机送风，钻机旋转前行→潜孔锤冲击岩石成孔→接潜孔锤钻杆→潜孔锤继续冲击岩石成孔→重复接潜孔锤钻杆→至设计长度，潜孔锤停止钻进→空压机继续送风，将管内岩石碎屑吹出管外→碎屑吹净，停止送风→将潜孔锤从套管内退出→套管内安装锚杆杆体→套管内注浆→钻机拔出全部套管→锚杆二次补浆→锚杆成型

注：套管直径应大于设计锚杆钻孔直径2、偏心锤套管跟进式锚杆成孔工艺

其工艺流程如下：锚杆定位→钻机就位→空压机送风→潜孔锤正转、前行，带动套管钻进→接潜孔锤钻杆和套管→继续钻进→重复接潜孔锤钻杆和套管→钻至基岩面，停止钻进→继续钻进接潜孔垂钻杆（套管停止使用）直至施工至设计深度→潜孔锤反转，后退钻杆→继续退钻杆→至潜孔锤从套管内移出→套管内安装锚杆杆体和注浆管→套管内注浆→拔管器拔出套管→二次补浆→锚杆成型（四）工艺要点

在特殊、复杂地层中的锚杆成孔工艺确定以后，需对各成孔工艺的工艺要点进行研究，工艺要点是工艺实施的前提，提前制定应急措施，才能保证工艺的顺利实施各种施工工艺要点如下：1、

钢管自进式锚杆工艺1）注意控制钻机转速及进尺，当进尺容易时，采用快速钻进，进尺缓慢或困难时，采用慢速钻进，利用循环水将土体冲出，直至从孔口流出。2）锚杆钻机应安设安全可靠的反力装置，在有地下承压水地层中钻进时，孔口应安设可靠的防喷装置，以便突然发生漏水涌砂时能及时封住孔口。3）水泥浆或砂浆搅拌后，用2～3MPa的高压泵经耐高压注浆管，通过中空钢管，将水泥浆压入管内及周边土体内。4）为保证浆体与周围土体紧密结合，宜在施工中掺入一定量的膨胀剂。2、跟进式套管锚杆工艺1）控制钻机转速，当套管进尺容易时，采用快速钻进，进尺缓慢或困难时，采用慢速钻进，同时要往复进退套管，利用循环水将土体冲出套管，直至从孔口流出，防止套管被“抱死”情况出现。2）采用套管成孔过程中，当砂层中夹杂有粘土层时，成孔后，孔壁上易形成一层“泥皮”，会减小锚固体和孔壁的摩阻力，影响锚杆的抗拔力。因此，应在钻孔至设计深度后，使用清水循环，原位空转，清洗或稀释孔壁泥浆，待孔口返回清水或泥浆浓度很低时，方可进行下一道工序施工。3）根据砂层松散的特点，定位支架和土体的接触面要大，才能保证锚杆体在自重的压力下不被压入土体中而影响居中，因此，定位支架宜采用薄钢板卷成圆弧形，焊接或绑扎于杆体上。示意图如下：4）锚固段二次注浆宜采用封闭注浆。在第一次注浆体初凝以后，注浆管可拔出之前，通过设置的二次注浆管，用压力泵注浆，开始压力为0.5～1.0MPa，以后逐渐加大压力到2.5～5MPa。3、螺旋钻水泥浆护壁锚杆工艺1）控制钻机转速，当进尺容易时，采用快速钻进，进尺缓慢或困难时，采用慢速钻进，同时要往复进退钻杆，利用循环泥浆将土体冲出锚孔，直至从孔口流出。2）当采用泥浆护壁成孔时，成孔后孔壁上易形成一层“泥皮”，会减小锚固体和孔壁的摩阻力，影响锚杆的抗拔力。因此锚杆注浆必须采用二次劈裂注浆，通过高压浆液将泥皮穿透，并渗透至孔壁周围土体中。3）成孔后，立即安装锚杆杆体并注浆，防止塌孔。4、击入式锚杆工艺控制击入速度，当进尺容易时，快速顶进，进尺缓慢时，慢速顶进，直至设计深度或没有进尺。当击入深度不能