攪拌水泥土錨桿施工工法

《攪拌水泥土錨桿施工工法》是江西中煤建設集團有限公司、寧波建工股份有限公司完成的建築類施工工法，完成人是劉紅艷、廖軍雲、俞建波、李水明與沈學毅。可套用於開挖深度5-7米的基坑支護，或以排樁錨桿支護形式套用於開挖深度更大的基坑支護，也可作為地下結構的抗拔錨固樁和邊坡加固支護。

《攪拌水泥土錨桿施工工法》其主要的工法特點是：施工全過程採用機械施工，質量易保證。整個過程採用特定的施工機械實現鑽孔、注漿、攪拌、加筋一次性完成，可大大減少人為影響因素，保證施工質量。

2011年9月，《攪拌水泥土錨桿施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009-2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：攪拌水泥土錨桿施工工法
• 完成單位：江西中煤建設集團有限公司、寧波建工股份有限公司
• 完成人：劉紅艷、廖軍雲、俞建波、李水明與沈學毅
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）
• 工法編號：GJEJGF007-2010
• 套用實例：寧波市盛世天城二期工程等

形成原因

隨著城市土地資源的日益緊張，地下空間的利用也愈發引起重視，因此不斷湧現的地下室基坑也自然朝著面積大、深度深的趨勢發展。如何確保深基坑土方開挖施工安全，基坑支護體系的選擇和設計自然就成為首先考慮的問題。而對廣布深厚軟土層的東南沿海一帶城市和內陸湖泊周邊附近地區而言，深基坑支護方案的確定還需考慮軟土土層深厚以及土性很差等不利因素，因此支護體系的合適選擇就顯得尤為必要。

攪拌水泥土錨桿作為一種新的基坑支護技術，其採用新的錨樁成型工藝和加筋體留置工藝，使用特定的錨固鑽機將前端帶有多組攪拌葉片的普通腳手架鋼管作為鑽桿以設計角度旋轉打入土層，在推進過程中注入水泥漿液，通過葉片切削土體並與水泥漿液攪拌形成水泥土固結體。對比其他型式的支護結構，更體現出技術合理、質量穩定、安全可靠、造價經濟、機械挖土施工方便等優勢。自2007年以來先後套用於寧波市盛世天城二期、寧波市新江廈商城、新天地南側1號地塊、寧波市藍庭花園等幾十個基坑圍護工程，取得了顯著的經濟效益和社會效益，具有廣泛的推廣套用價值。

工法特點

《攪拌水泥土錨桿施工工法》的特點如下：

1.施工參數易控制且可提供較大且穩定的抗拔力。借鑑水泥攪拌樁施工工藝，視錨桿為斜向的水泥攪拌樁，用特定的施工機械將前端帶有葉片的鋼管以一定的角度（一般取10°-25°）旋轉打入土層，在推進的過程中同時進行注漿，到預定深度後，鋼管即作為加筋體留置在土中，起到加筋作用。由此在土中形成強度顯著提高，直徑可以控制的水泥土樁體，與樁體中的鋼管形成攪拌水泥土錨桿。由於直徑一定，水泥土性質較均勻，土的抗拔強度可保持相對穩定。

2.施工全過程採用機械施工，質量易保證。整個過程採用特定的施工機械實現鑽孔、注漿、攪拌、加筋一次性完成，可大大減少人為影響因素，保證施工質量。

3.施工參數可根據場地情況靈活選擇且滿足工程要求。錨桿長度在場地受限時，可以減短而代之以直徑的擴大，由此可以提供較大的抗拔力。

4.經濟效益和社會效益顯著，推廣套用價值較高。採用的一次性鑽桿為普通鋼管，取材方便，費用經濟。此外，根據多項工程對比該錨桿技術與常用基坑支護技術的費用，證明其具有工程造價低、效益明顯等優勢。

操作原理

適用範圍

《攪拌水泥土錨桿施工工法》可套用於開挖深度5-7米的基坑支護，或以排樁錨桿支護形式套用於開挖深度更大的基坑支護，也可作為地下結構的抗拔錨固樁和邊坡加固支護。

工藝原理

《攪拌水泥土錨桿施工工法》借鑑水泥土攪拌樁施工工藝，視錨桿為斜向的水泥土攪拌樁。採用普通腳手架鋼管作為一次性鑽桿，將前端帶有3組共6片攪拌葉片的鑽桿通過特定的錨固鑽機以一定的角度旋轉打入土層，在推進過程中同時注入水泥漿液，葉片切削土體並與水泥漿液混合，在土中形成直徑可以控制的水泥土固結體。到預定深度後，鑽桿及葉片作為加筋體留置在土中，與水泥土固結體共同形成可承受拉力的錨固體，從而形成強度顯著提高的攪拌水泥土錨桿。整個施工過程可實現鑽孔、注漿、攪拌、加筋一次性完成。機械化程度高，施工速度快，可減少人為影響因素，質量有保證，見下圖。

攪拌水泥土錨桿工藝圖

施工工藝

工藝流程

《攪拌水泥土錨桿施工工法》的施工工藝流程見下圖：

施工工藝流程

操作要點

《攪拌水泥土錨桿施工工法》的操作要點如下：

準備工作

為了給錨固鑽機提供必要的施工場地，施工前應在施工段內開槽，槽寬約為10米，開槽深度根據錨桿的設計高度確定，高於環梁頂標高約600毫米。基坑支護樁需鑿至樁頂設計標高，以便錨桿施工定位，如圖1所示。

鑽機就位

對基坑內土體情況在錨固鑽機進場前進行考察，估算地基承載力是否滿足鑽機荷載作用要求。若不符，應在槽底鋪設路基板或木墊板以確保施工過程中不會出現地基塌陷或沉降過大情況。鑽機定位後利用液壓支腿進行找平找正。調整鑽機軌道角度至錨桿要求入土傾斜角度並固定，調整動力頭的加壓速度和轉速，要求鑽進速度不大於1.5米/分鐘。

錨桿定位

將前端與實心錐形堵頭焊接，6米長帶有攪拌葉片的普通腳手架鋼管（首段錨桿，打入土中作為加筋體，圖2示）與主動鑽桿連線（圖3示），根據支護樁樁頂標高進行定位，鋼管（加筋體）放置角度應與鑽孔傾角保持一致。錨桿定位和鑽進角度應準確，可製作相應模具輔助定位。

圖1錨固鑽機位置定點陣圖

1. 錨桿攪拌葉片製作

每根錨桿前端應焊接實心錐形堵頭，焊縫應飽滿，以防止漿液從焊縫處漏出，導致前方出漿口漿液壓力不足，影響漿液的攪拌效果。

再焊接3組葉片，葉片尺寸100毫米×50毫米×5毫米，每組間距250毫米，相鄰組之間成90。角錯開，葉片與錨桿焊接處應切割成弧形以保證連線緊密，如圖4所示。

註：（a）錨桿剖面圖；（b）攪拌葉片示意圖。

2.出漿口製作

錨桿出漿口設定在第一組葉片後，做法：焊接ф12小鋼管作為出漿管，每邊長度70毫米，焊接處應保持通暢，防止因焊渣等雜物堵塞而影響漿液的流出。

3. 主動鑽桿與鋼管的連線

採用螺紋連線，連線長度應大於30毫米。接口處螺旋公扣和母扣應咬合緊密，不能出現鬆動及滑口等現象。

攪拌漿液

按照0.6-0.8水灰比進行拌漿，漿液應攪拌均勻，過篩，隨拌隨用，漿液應在初凝前用完。注漿管道應經常保持通暢。漿液通過液壓泵泵送到鑽機。

首段錨桿自由段鑽進

通過注漿泵泵送清水，攪拌頭開始出水後，鑽機開始以1.0米/分鐘轉速向前緩慢推進，鑽進1.5米後暫停，改送水泥漿液（因輸送管路中有部分存水，所以未鑽到2米即開始送漿）。

1. 錨桿的鑽進

錨桿應採用專用的錨固鑽機打入，而不能採用其他簡易電動工具打入。為保證錨桿的打入角度固定，錨固鑽機應具備可調水平角度的底盤。錨固鑽機邊鑽進邊攪拌。鑽進速度不大於1.5米/分鐘，攪拌轉速應控制在60-90轉/分鐘，鑽進過程中應保持重要參數的恆定。

2. 水泥漿注入

注漿材料採用強度等級32.5R級普通矽酸鹽水泥，水泥摻入量35%。在淤泥質土中則對應的水泥用量不小於25千克/米。水灰比0.6-0.8，則對應的水泥漿液為23-28升/米。為此應選擇滿足上述泵送流量的注漿泵。

漿體應經過攪拌機充分攪拌均勻後才能開始壓注，並應在注漿過程中不停緩慢攪拌，攪拌時間應小於漿液的初凝時間。漿液在泵送前應經篩網過濾，注漿應注意檢測注漿泵的流量和鑽進速度是否匹配，通過核准每根錨桿的水泥用量檢查是否達到了設計的注漿量；注意觀察注漿機的壓力表，防止注漿管路堵塞導致發生爆裂。

接桿

在錨固鑽機鑽桿推進完成一個行程（1.5米）後，停止注漿，將主動鑽桿與首段錨桿擰鬆脫離，下一根錨桿端部接入到首段錨桿，末端則與主動鑽桿連線。

1. 換接鑽桿

在施工中應停鑽換接鑽桿時，要停止注漿，重新鑽進時應立即開始注漿以防止出現斷樁。因施工現場鑽進注漿點和攪拌泵送點往往有一定距離，為保證上述工藝的實施，宜由鑽機操作人員同時控制注漿泵，或者在兩點間採用良好的通訊手段（對講機設備）。

2. 鑽桿連線

採用連線螺口件連線每段鋼管，其採用厚度不小於7毫米鋼材製作。接口處螺旋公扣和母扣應咬合緊密，不能出現鬆動及滑口等現象，避免出現已打入的桿件部分不能通體攪拌，降低攪拌質量。

重複上述步驟，直至完成設計的錨桿長度。

錨桿的打入長度和間距均應滿足設計要求，並要經監理工程師進行技術覆核。

若設計要求錨桿施加預應力，則按以下程式進行：綁紮環梁鋼筋一錨桿端部綁紮固定好PVC套管-環梁混凝土澆築完成併到養護齡期後，即可準備施加預應力。

1. 錨桿與環梁連線

錨固和檢測要求錨桿末端應深入環梁不小於500毫米，並與主筋牢固焊接；錨桿的養護時間不少於7天，抗拔力檢測數量不少於總數的5%。檢測加荷到軸向設計值的1.2倍。

為保證檢測的順利進行，需預留出略大於計畫檢測數量的錨桿，在環梁澆筑前套管進行隔離，並連線出ф20以上的鋼筋供檢測器具夾持，該連線點應確保牢固可靠，檢測合格的錨桿再與環梁進行錨固。

2. 施加預應力

錨固體與台座混凝土強度均大於15兆帕時，方可進行張拉。張拉預應力順序：

1）錨桿張拉前至少先施加一級荷載（即1/10的錨拉力），使各部緊固密貼和桿體完全平直，保證張拉數據準確。

2）錨桿張拉至0.5-0.6倍設計軸向拉力值時，保持15分鐘，然後卸載至鎖定荷載進行鎖定作業。鎖定時應採用符合技術要求的錨具。

3）錨桿鎖定後，若發現有明顯預應力損失時，應進行補償張拉。

若基坑支護僅僅是錨桿支護形式，其施工順序與其他錨桿施工流程相同：先撐後挖，分層開挖。對於多排錨桿支護形式，待上排錨桿強度達到設計要求才能進行下層土體的開挖。

材料設備

• 主要材料

《攪拌水泥土錨桿施工工法》的主要材料有：錨桿（攪拌桿件）採用ф48×3.5鋼管，壁厚應嚴格控制不小於3.0毫米，首根錨桿長度為6.0米。旋轉葉片：5毫米厚的鋼板製作。連線螺口件：用於連線每段鋼管，用厚度不小於7毫米鋼材製作。水泥：注漿材料採用強度等級42.5R級普通矽酸鹽水泥。

主要施工設備和機具

設備名稱	型號	功率	說明
履帶式錨固鑽機	XPL-20	23.6千瓦	輸出扭矩：2500牛·米 動力頭加壓力：15千牛 動力頭行程：1800毫米 鑽孔角度：0-90°
灰漿攪拌機	UJW200	3千瓦	工作容量：200升 攪拌時間：60秒
液壓注漿泵	SYB50/50-‖	4千瓦	衝程：0-50次/分鐘 流量：0-50公升/分鐘 壓力：0-32千克/平方厘米
擠壓式灰漿泵	UBJ2	2.2千瓦	最大水平輸送距離：80米 最高垂直輸送距離：20米

為了更好地滿足攪拌水泥土錨桿的設計要求，保證施工質量，攪拌水泥土錨桿採用特定的XPL-20履帶式錨固鑽機，見下圖。

履帶式錨固鑽機和攪拌機

質量控制

《攪拌水泥土錨桿施工工法》的質量控制要求有以下6點：

1.施工前應熟悉地質資料、設計圖紙及周圍環境，組織各工種負責人、主要操作人員對施工圖紙進行全面系統的技術交底。

2.嚴格把好原材料質量關，所有材料進場都必須經過現場驗收，合格後按規格、型號進行分批堆放。堅決杜絕不合格的材料套用在工程中。

3.攪拌桿件的製作、存儲應在施工現場的專門作業棚內進行。加工完成的桿體在儲存、搬運、安放時，應避免機械損傷、介質侵蝕和污染。

4.對每個施工環節嚴格把關，對成孔深度、錨桿製作質量、水泥漿配合比、注漿飽滿程度、錨桿養護時間等進行嚴格監督檢查。

5.錨桿的質量檢驗應符合下表的規定。

6.攪拌水泥土錨桿抗拔力檢測數量不少於總數的5%，檢測分級加荷到軸向拉力設計值的12倍。

安全措施

採用《攪拌水泥土錨桿施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.錨固鑽機、灰漿攪拌機、電焊機、泵送機等施工機械、機具必須符合《建築機械使用安全技術規程》JGJ33-2001的有關規定。施工中應定人定期對其進行檢查。

2.錨桿件加工，電焊必須要在工作棚屋中進行，防止風吹雨淋。電焊工必須穿電焊工作服、鞋、手套、戴面罩作業。

3.錨固鑽機在正式開鑽前，安裝要穩定，支腿要牢固，防止傾覆。特別在軟土地基中，一定要墊上鋼板或木墊板。嚴禁隨意開鑽。

4.在鑽機工作檯上工作人員，必須穿雨靴並戴好手套、戴好安全帽。

5.一般情況下，應遵循分段開挖、分段支護的原則，不宜按一次挖就再行支護的方式施工。

6.每段支護體施工完後，應檢查坡頂或坡面位移，坡頂沉降及周圍環境變化，如有異常情況，應採取措施，恢復正常後方可繼續施工。

環保措施

《攪拌水泥土錨桿施工工法》的環保措施是：

1.嚴格遵循國家有關環境保護的法律法規及地方環保部門的檔案規定。

2.現場設定有防護裝置散裝水泥罐，灌放水泥時，防護設施能防止水泥灰污染大氣。

3.現場污水應集中排入污水池，污水經沉澱後排入市政排水管網。

4.運輸車輛出大門進入外面馬路時要衝洗，防止把泥土帶入市區，污染環境。

5.施工場地內主要的施工通道要澆築混凝土路面，施工用的材料堆放整齊，生活垃圾和建築垃圾分開堆放。生活垃圾要按衛生制度規定及時處理。

6.錨桿必須在工棚內加工，加工棚做好圍擋和封閉，防止噪聲對周邊的影響。

效益分析

經濟效益

《攪拌水泥土錨桿施工工法》的經濟效益是：攪拌水泥土錨桿是一種針對軟土地基特點開發的一種新型土層錨固形式。特別適用於基坑面積較大深度在5-7米深基坑支護結構，對於此類基坑的支護結構型式一般有以下幾種：

1.水泥攪拌樁複合土釘方案。

2.分級放坡+攪拌樁重力式擋牆方案。

3.排樁（沉管灌注樁）+內支撐方案。

4.排樁（沉管灌注樁）+拉錨方案。

通過多個工程實例的經濟效益分析，排樁（沉管灌注樁）+拉錨方案比起其他幾種支護結構型式工程造價低，經濟效益比較明顯。從後面的實例經濟效益分析中可以很明顯的體現出來。

社會效益

《攪拌水泥土錨桿施工工法》的社會效益如下：

1.攪拌水泥土錨桿特別適用於無法採用內支撐結構、放坡條件有限的超大面積基坑的支護結構，其適應城市地下空間開發利用不斷發展的趨勢。

2.攪拌水泥土錨桿比土釘和鑽孔式錨桿的抗拔力更大、抗拔性能更穩定，基坑的安全係數更高。

3.施工機械化程度高、施工速度快，能大大縮短施工工期，由於中間沒有內支撐，機械挖土施工面積大，施工方便、安全。

套用實例

《攪拌水泥土錨桿施工工法》的套用實例如下：

• 寧波市盛世天城二期工程

該工程位於寧波市鄆州區貿城東路與錢湖北路交叉口，地下室基坑面積約為92000平方米，屬於大面積基坑，基坑開挖深度4.2-6.2米，支護結構總延長米為1580米。基坑面積很大，長向最長為610米，寬度為150-175米。支護結構設計方案共有2個，分別由不同的設計單位設計，其支護結構型式和造價見下表。

支護結構形式

方案 基坑部礦	方案1	方案2
東邊	排樁（沉管灌注樁、局部鑽孔灌注樁）+攪拌水泥土錨桿	排樁（鑽孔灌注樁）+鑽孔成土錨桿
南邊	二級放坡+水泥攪拌樁重力式擋牆	二級放坡+水泥攪拌樁重力式擋牆
西邊和北邊	排樁（沉管灌注樁）+攪拌水泥土錨桿	水泥攪拌樁重力式+坑底水泥攪拌樁加固
西北角	排樁（沉管灌注樁）+鋼筋混凝土角支撐	/

從上表可以看出，方案1大量採用了排樁（沉管灌注樁）+攪拌水泥土錨桿的支護結構型式，而方案2大量採用了水泥攪拌樁重力式擋土牆+坑底攪拌樁加固的支護結構型式。因此兩方案的造價是不同的。

二個支護結構造價比照表

工作內容	方案1			方案2
	工程量 （立方米 ）	單價 （元/立方米）	費用 （萬元）	工程量（立方米）	單價 （元/立方米）	費用（萬元）
鑽孔灌注樁	276	1120	30.912	1201	1200	144.1188
沉管灌注樁	1740	805	140.07	61.5	850	5.2275
水泥攪拌樁	10530	120	126.36	36218	135	488.943
攪拌水泥土錨桿	9660米	75元/米	74.45	/	/	/
鑽孔式土錨桿	/	/	/	4590米	100元/米	45.9
壓頂梁、支撐	434.6	810	35.2026	189	600	11.34
混凝土面層	984.2	275	27.0655	958	300	28.74
土方	9535	40	38.14	/	/	/
總造價	/	/	470.2	/	/	724.2693

從上表可以看出，兩個方案的造價相差250萬元左右，除了鑽孔灌注樁和沉管灌注樁的差價和單價差異外，採用沉管灌注樁+攪拌水泥土錨桿的造價比採用水泥攪拌樁重力式擋土牆節約很多，其經濟效益十分明顯。

• 寧波市世紀花園工程

該工程位於寧波市鄭州區永達路，基坑開挖面積約6萬平方米，支護結構將近1000延長米，基坑挖深5.6米左右，東、西、北3個方向因放坡條件限制，不能採用放坡+水泥攪拌樁型式。因此所設計的兩個方案分別為沉管灌注樁+攪拌水泥土錨桿方案和複合土釘牆方案。兩種方案的經濟比較見下表。

兩種方案經濟比較表

/	方案1		方案2
	支護型式	單價（元/米）	支護型式	單價（元/米）
東、西、北邊	沉管灌注樁+攪拌水泥土錨桿	4100	複合土釘牆	4120
南邊	放坡+水泥攪拌樁	3300	放坡+水泥攪拌樁	3300

從上表中比較沉管灌注樁+攪拌水泥土錨桿方案和複合土釘牆方案，二者的單價比較接近，但方案1的支護結構型式的質量可控性更高，基坑的安全穩定度高。因此通過有關專家組的論證，採用了沉管灌注樁+攪拌水泥土錨桿方案。

• 寧波市藍庭花園工程

該工程位於寧波市高新園區，地下室建築面積23429平方米，計算開挖深度1.5-11.25米，電梯井坑中坑二次開挖深度為1.60-2.4米。基坑圍護大部分採用排樁+拉錨（攪拌水泥土錨桿）形式，局部採用二道或三道拉錨。按設計要求布置攪拌水泥土錨桿507根，合計8241米，完工後對25根錨桿進行了抗拔檢測，錨桿提供的抗撥力穩定，強度滿足設計要求。在基坑開挖過程中各項監測指標均未出現異常情況，整個基坑工程順利完成。

• 寧波市永和居易住宅小區I標段工程

該工程位於寧波市海曙區麗園北路，基坑整體呈長方形，東西向最大跨度130米，南北向最大跨度306米，基坑總開挖面積約為40000平方米，開挖深度4.6-7.6米。支護結構只有西側和南側，總延長米約450米，圍護為排樁加土錨桿形式，施工錨桿268根。由檢測結果，錨桿抗拉設計值為80-100千牛/根，完全滿足設計要求。

榮譽表彰

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《攪拌水泥土錨桿施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。