高压喷射扩大头锚杆扩大头质量控制-2019年文档资料

1 引言

在传统的桩(墙)锚支护技术中， 随着基础深度的增加， 支护 结构受力增加， 锚杆的设计长度随之增加， 但当锚杆长度超过一 定范围后， 锚杆锚固体的磨擦阻力不能有效发挥， 造成锚杆长度 的增加与锚固力的增加不成正比，既不合理也不经济。此外，由 于城市建造越来越密集， 周边环境越来越复杂， 锚杆的长度也受 到了一定的限制。 工程技术人员为了解决上述难题， 在传统预应 力锚杆基础上研究开辟出高压喷射扩大头锚杆， 这种锚杆抗拔力 高、位移小、质量稳定、可靠性高且较经济。

高压喷射扩大头锚杆是以普通锚杆为基础， 对锚孔底部一定 长度范围内的锚孔外土体采用清水和水泥浆或者水泥浆进行高压 喷射切割扩大注浆， 在锚孔内采用水泥浆灌注， 形成具有较大直 径的圆柱形水泥土锚固体的锚杆(见图 1)。

图 1 扩大头锚杆示意图

2 高压喷射扩孔形成方法及其特点

2.1 高压喷射扩孔形成方法

高压喷射扩孔是将特殊的喷嘴放于扩大头的设计部位， 高压 泵产生的高压液体通过喷嘴形成高压喷射流束切割土体形成扩 孔， 再用水泥浆置换泥浆充填整个土体空腔， 从而形成锚杆的扩 大头。

应用时可根据现场试验和设计承载力要求， 采用以下概念和 工艺：

2.1.1 分序扩孔

根据现场土质条件和锚杆扩大头设计参数， 进行喷水、 喷水 泥浆的分序扩孔， 提高了喷射流束切割土体的效率。 并且还可以 采用多遍分序扩孔，逐渐加大扩大头的直径。

2.1.2“软”搅拌

采用水进行喷射扩孔完成后，即将用水泥浆(水灰比 1.0~1.5)进行高压旋转喷射。水泥浆所形成的喷射流束像软的 搅拌叶片一样， 把砂浆搅动起来使之与水泥浆混合， 使砂浆成为 水泥浆的“骨料”，提高浆体的强度。

2.1.3 彻底置换

扩孔完成后， 再行高压注浆置换， 以确保水泥浆能彻底将泥 浆置换出来，保证扩大头锚固体的强度。

2.1.4 二次注浆：在砂卵石层和地下水流动较大的地方，在 扩大头内进行高浓度的二次注浆，必要时可加适量速凝剂。

2.1.5 充填砂浆： 在锚杆扩大头直径大、 抗拔力高的情况下， 锚杆杆体与扩大头锚固体之间的咬合力将成为影响抗拔力的一 个薄弱环节。此时可采用高压砂浆泵灌注水泥砂浆(1∶0.5~1) 进行置换。

将上述的概念与工艺进行有选择性地使用， 以合用于不同的 土层地质条件和设计要求， 并结合直接钻机成孔、 套管跟进钻机

成孔、 双壁管反循环工艺钻孔和扩孔三种不同的成孔方法， 可形 成 A、B、C 三类共十二种施工扩孔方法。

2.2 高压喷射扩大头锚杆的特点

2.2.1 抗拔力高

与普通锚杆相比，扩大头直径可达到 0.6~2.0m，所提供的 抗拔力大。在相同地质条件下，其抗拔力至少比普通锚杆提高 3 倍以上。如深圳福民佳园基坑支护锚杆设计抗拔力 850kN，青岛 奥帆广场设计抗拔力 950kN，惠州华贸中心设计抗拔力为 670~ 970kN。

2.2.2 位移小，特别是工作位移小

在相同拉力条件下，锚头位移为普通锚杆的三分之一摆布。 与普通锚杆相比， 扩大头锚杆的锚头位移小， 特殊适合于对位移 限制要求高的地方。 甚至对位移有特殊要求的， 可以按位移控制 进行设计和施工。深圳福民佳园基坑深度 13.7m (淤泥及人工填 土厚度 7m)，采用单排JL 扩大头锚杆锚拉排桩，实测基坑最大 位移 3.2cm (基坑开挖到底时)和 4.2cm (坑底人工挖孔桩和地 下室完成，基坑回填时)。青岛奥帆广场基坑深度 16m，单排锚 杆锚拉排桩，西侧(邻多层房屋)，最大位移仅 2.5cm。

2.2.3 高压喷射扩大头锚杆长度短，大大节省材料和造价

扩大头可以设置在中密以上的砂层和可塑以上的土层中， 只 要进入稳定地层一定深度， 锚杆总长度可以很短， 最短的可达到 7m。

2.2.4 可靠性高、离散性小、质量稳定

高压喷射扩大头锚杆具有承压型锚杆的特性， 加之高压喷射 对孔壁有明显的“加糙”作用， 其可靠性比普通锚杆高。 扩大头 锚杆工法标准化，在相同地层中锚杆的抗拔力和位移都很稳定， 不会象普通锚杆(一次灌浆或者二次高压灌浆)那样离散性大。如 青岛奥帆广场三根试验锚杆间距 2m(可认为处于同一地层之中)， 最大试验载分别为 1500kN，1406kN，1406kN，总位移分别为 125mm、107mm、109mm。惠州华贸中心三根试验锚杆间距 2.4m 内 (处于同一地层)，最大试验荷载分别为 1302kN、1042kN、1042kN， 对应的总位移分到为 122mm、99.5mm、100.5mm。

2.2.5 锚固段短，自由段长

很短的锚固段可以提供很大的抗拔力， 很长的自由段可以把 支护结构的拉力传递到深远的稳定地层中去， 安全性好， 基坑位 移小。就象桥梁设计中的斜拉桥，在地层中设置锚固结构，通过 很长的钢索来传递桥梁巨大的荷载， 因为钢索是弹性的， 不仅安 全性好， 而且变形可以控制。 “位移控制锚杆”就是按照这一理 念设计出来的。青岛奥帆广场锚杆设计抗拔力 950kN，最大试验 拉力 1500kN，锚杆总长 26m，自由段长度 16m，锚固段长度 10m (其中扩大头长度 5m)。

2.2.6 高压喷射扩大头锚杆抗拔力由杆体强度决定

普通锚杆抗拔力都是由锚固体决定的， 锚固体的摩阻是薄弱 环节。 对高压喷射扩大头锚杆， 由于扩大头改变了锚固体的受力

状态使锚固力增大， 杆体强度成为了薄弱环节。 只要扩大头所处 地层条件较好、 结构设计合理， 抗拔试验时普通都是杆体断裂或者 屈服，发生锚固体承载力破坏的情况很少。

2.2.7 防腐耐久性好

扩大头注浆体直径大， 对杆体有很好的保护作用。 处于非腐 蚀地层中的永久性抗浮锚杆， 可采用Ⅱ级防腐保护的非预应力钢 筋锚杆和预应力钢绞线锚杆。 如果地层介质具有腐蚀性，为了 达到永久性锚杆的一级防腐要求， 可以采用无粘结钢绞线或者采 用防腐套管将杆体与地层介质彻底隔离， 使杆体彻底不受地层介 质的影响。

2.2.8 适合于可回收锚杆

在基坑工程中当需要回收锚杆时， 可采用回转型锚杆结构和 无粘结钢绞线，在锚杆使用完成后可以非常方便地回收。

2.2.9 环境污染小，符合低碳环保要求

与内支撑方案比较， 扩大头锚杆物资设备投入较少， 施工简 单，且无需拆撑过程，减少噪音、污染等对周边环境的影响。用 可回收锚杆亦可以减小对周围环境的影响， 减少基坑外土体中的 遗留物， 特别可以彻底解决钢绞线的遗留问题， 钢绞线可以全部 回收。

2.2.10 与其它的机械扩孔相比，操作简便，成孔质量有保 证，造价低。

3 高压喷射扩大头锚杆的合用领域和条件

3.1 合用领域

基坑支护：合用于锚拉排桩、锚拉地下连续墙。

抗浮锚杆：合用于工业与民用建造、交通、市政、人防和水 利工程建(构)筑物抗浮，包括予应力锚杆和非予应力锚杆，包 括钢绞线锚杆和钢筋锚杆。

边坡管理：合用于锚拉类边坡支护管理，特别是大桩大

锚类边坡工程，不适合高边坡上部无水土层或者对水敏感的土质。

3.2 合用条件

高压喷射扩大头锚杆适应性强， 凡能施工普通锚杆就能施工 高压喷射扩大头 锚杆；有些情况下施工普通锚杆有艰难，也能 施工高压喷射扩大头锚杆。 高压喷射扩大头锚杆属于一种土层锚 杆，不适应于入岩(中风化或者微风化)，但可以进入全风化和强 风化(弧石较多的情况不适合)。 永久性锚杆的扩大头段不应 设在下列未经处理的地质中： (1)有机质土； (2)液限 W＞50% 的土层；(3)相对密实度 Dr＜0.3 的土层；(4)位移控制锚杆 同时应满足“扩大头的前端面到软土的距离不应小于 7 倍的扩 大头直径”的规定。

4 高压喷射扩大头锚杆的工作原理

当锚杆杆体强度和杆体与扩大头之间的握裹力足够大时， 承 载能力由非扩大头锚固段与土体之间的侧摩阻力、 扩大头锚固段 与土体之间的侧摩阻力、 扩大头的端面支承力组成， 其中扩大头 端面的承载能力分析是关键。为此，须分析其受力作用的机理。

对于阶段 f，在外围压力作用下，塑性区内土体随着拉力的 增加得到压缩， 并进行应力状态的调整和塑性区的调整。 当扩大 头埋深较大， 土体较密实时， 随锚杆拉力的增加， 土体不断压密， 塑性区土体对扩大头的抗力随锚杆拉力的增加而增加， 当拉力一 定时，锚杆位移趋于稳定，扩大头实现“自锁”。在砂土的三轴 压缩试验中， 当围压较大时， 随轴向压力的增加和轴向变形的增 大， 土体被不断压密， 当围压 σ 3 大于土样初始密度所对应的临 界压力 Pc 时，土体达到全塑状态后将发生剪缩，随着轴向压力 的不断增加和轴向变形的增大， 土体不断被压密， 直至其密度增 大到与 σ 3 相对应的临界密度， 这就是扩大头锚杆阶段性自锁的 理论根据。

当拉力不断增加， 塑性区形状和应力分布状态不断调整， 使 塑性区内所获得的围压 Pc 达到与周边土体密实度和埋深相对 应的最大值， 同时塑性区土体被压密至与这个围压相对应的临界 密度，保持体积不变。这时，如果锚杆拉力再进一步增加，塑性 区土体将发生剪胀，密度反而降低，扩大头位移发生一个突变， 导致锚杆破坏。

5 施工工艺

该施工工艺为： 开工前准备→孔口放样→钻机就位→采用岩 芯钻引孔→套管钻进 (粉砂地质)→放入喷管→高压水扩孔→高 压旋喷桩施工→安放锚索体→高压注浆 (补浆) 并拔出套管→ 二次劈裂注浆→移机至下一根→腰梁施工→张拉、锁定。

5.1 开工前准备

5.1.1 开工前必须进行设备测试

高压泵吸清水，压力从 1Mpa 慢慢升至 32Mpa，观察射流流 束是否合格，合格条件如下：①从低压起，射流流束呈圆柱状， 表面光滑平整。②射流流束垂直于钻杆，不偏不斜。③压力从小 到大(1~32Mpa)射程越来越远，比较明显。④以上三个条件只 要一个不满足，就要进行设备检修，检修后再测试，合格后方可 开始施工。

5.1.2 配齐套管与钻杆

①按设计长度配齐套管/钻杆根数，并整齐摆放在架子上， 清点根数，检查每根的长度，报质检员验收方可开钻。

②套管根数= 【(锚杆设计长度－扩大头长度) /套管有效长 度】＋1

注意：套管有效长度 ―――不计公丝部份的长度。

钻杆根数= (锚杆设计长度/钻杆有效长度)＋1~2

注意：钻杆有效长度 ―――不计公丝部份的长度。

③套管配齐后必须一次性整齐摆放在钻机旁边的架子上， 不 允许开钻后再一点一点地从别处搬来，否则不得开钻。

④若套管长度不一致，应特殊注明，并由质检员记录。

5.2 钻机就位

对准孔位、调整好角度，机脚座落应稳定。钻机位置直接影 响锚索的安装质量和力学效果， 因此， 钻孔前应有技术人员按设

计要求定出孔位，标注醒目的标志，不可由钻机机长目测定位。

5.3 岩芯钻引孔

钻机定位好后，采用岩芯钻头引孔穿过混凝土和三轴搅拌 桩，引孔长度 1.5 m，孔径 150mm。

5.4 套管钻进

钻机采用岩芯钻头引孔穿过止水帷幕后， 采用套管护壁钻孔 至设计深度(比设计深度再深 500mm)并预留旋喷锚桩位置。

5.5 放入喷管

套管下至设计深度后拔出跟管钻机， 放入高压旋喷桩机， 将 喷管从套管中贯入直至喷嘴到设计深度+0.5m。

5.6 高压水扩孔

开孔完成后， 用 35MPa 的高压清水由外向里对锚固段进行喷 射扩孔， 扩孔后有效直径达 500mm 以上， 喷射扩孔喷杆钻进速度 控制在 10cm/min。

5.7 端部扩大头旋喷锚桩施工

喷管放入设计深度+0.5m 后，开动高压泵至设计压力，压力 不小于 25MPa，并开动钻机旋转喷管且提升至设计深度，提升速 度不大于 0.15m/min，为保证旋喷段质量需再复喷 1 次，旋喷锚 桩 φ800mm，长度 3m，水泥采用 P.042.5 普通硅酸盐水泥，水灰 比 0.7 (以上施工技术参数可根据试桩结果进行调整)。

5.8 安放锚索杆体

待扩大头旋喷锚桩施工完毕后应即将取出喷管， 锚索杆体直

接顺套管放至设计深度。 锚索杆体采用 3 根 φ15.2mm 的钢绞线， 钢绞线插入定位误差不超过 30 mm，底部标高误差不大于 200mm， 每根钢绞线由 7 根钢丝绞合而成，采用隔离架固定，间距 2m， 桩外留 70cm 以便张拉，锚筋加工时，其长度应考虑圈梁、灌注 桩厚度及槽钢高度。 锚索设 4m~5m 自由段， 钢绞线自由段部份应 满涂黄油，并套入塑料管，两端绑牢，以保证自由段的钢绞线能 伸缩自由。筋体应放在桩体的中心上，筋体强度标准值为 1720MPa，待喷射扩大头端养护 10d 后施加预应力锁定，筋体与 腰梁、锚具应连接坚固。

5.9 高压注浆并拔出注浆管

待锚索杆体安装到位后， 应即将拔出 PVC 套管同时利用套管 注浆，边拔管边注浆，注入水泥浆(采用P.O42.5 普通硅酸盐水 泥，水灰比 0.45)，直到孔口返浆为止；再采用麻带注浆封堵孔 口，在首次注浆初凝后强度达到 5MPa(约4h)进行二次劈裂高压 注浆，注浆压力不小于 25MPa。

5.10 腰梁施工：

应使用 2 根不小于 28a#的双拼槽钢组合为腰梁 ，槽钢之间 预留不小于锚体直径 1.5 倍的间隙， 以保证张拉时锚头能自由伸 缩。槽钢腰梁加工好后，利用机械或者人工安装就位。

槽钢腰梁受力面要平整， 由于灌注桩位偏差或者局部扩径等原

因，会造成槽钢腰梁与围护桩之间不能紧贴坚固， 所以腰梁之间 及腰梁同围护桩之间应采用 C25 素混凝土填实， 且对围护桩外腰

梁之间的锚索应采取保护措施， 不得浇筑于素混凝土中， 以确保 锚索能顺利张拉。

5.11 锚索张拉与锁定

待锚固体的强度达到设计强度、(试验室试块试压达到 75％) 后，方可进行锚索张拉。

张拉前应处理好腰梁表便锚索孔口使其平整， 避免张拉时应 力集中，应加垫

280mm×200mm×2mm 的钢板，张拉采用高压油泵和 1000kN 穿心千斤顶。 由于相邻锚索水平间距为 1.0m~1.5m，锚索张拉对 邻近锚杆有影响。正式张拉前先用 20％锁定荷载预张拉 2 次， 再以 50％、 100％的锁定荷载分级张拉，然后超张拉至 110％设 计荷载，在超张拉荷载下保持 5min，观测锚头有无位移现象后 再按锁定荷载锁定，锁定拉力为内力设计值的 60％。考虑到设 计要求张拉荷载要达到 110％设计荷载， 而锁定荷载为设计拉力 的 60％，因此张拉时的锚头处不放锁片，张拉荷载达到设计拉 力后，卸荷到 0，再在锚头安插锁片，再张拉到锁定荷载。在张 拉过程中， 应按照设计要求张拉荷载分级及观测时间进行， 每级 加荷等级观测时间内， 测读锚头位移不应少于 3 次。 当张拉等级 达到设计拉力时，保持 10min (砂土)至 15min(黏性土)，每次测 读位移值不大于 1mm 时，变位趋于稳定，否则应继续观测直至 其趋于稳定方可。

6 施工中常见的问题

6.1 虚假扩大

造成虚假扩大的原因主要有:(1)由于孔深丈量不许或者孔底 不干净，有沉渣， 扩底钻头下至孔底后依照此孔深确定的机上 余尺比实际高，实际的扩底行程不足。 (2)由于扩底钻头的静止 盘失灵， 静盘和动盘一起转动，造成扩底钻头在扩底的同时， 孔深增加。 表面看行程已满足扩底要求， 但实际上一部份行程用 在了增加孔深上。 (3)因扩底钻头构造所造成。由于有的扩底钻 头的静盘比原孔钻头的尖头直径小， 动盘比原孔钻头的尖头直径 大，导致扩底钻头下到孔底时，扩底钻头的动盘已触地，而静盘 是悬空的。在进行扩底时，由于静盘悬空，动盘将孔底尖部逐步 扩大， 扩底钻头也跟着下降， 直至静盘座在孔底实土上时才刚刚 开始真正的扩孔。 这时， 扩底钻头下沉的高度普通也被当成为了扩 底行程，导致实际的扩底行程不足， 扩底直径不够。

6.2 扩底的位置不对

对于某一根桩来说， 选择扩孔钻头不合适会造成扩孔位置上 移或者扩底高度不足。 对于有些入岩桩来说， 扩孔位置上移有可能 造成入岩深度不足， 扩底高度不足则会造成桩底应力集中， 均会 影响其承载力。

6.3 扩大头处虚土沉渣过多

在施工扩大头时由于进尺太快， 钻渣来不及排出而积在扩大 头部位，扩底后钻渣清不干净，导致扩大头的承载力降低。

7 施工扩大头的质量控制

施工单位在钻孔灌注桩施工中应严格按照国家现行的有关 规范，并按照设计要求进行施工。但在现场施工中，往往因为地 质情况的变化和施工单位对某些薄弱环节的疏忽， 影响了桩的承 载力。因此，施工质量控制必须达到以下几个目标：(1)成桩 过程各项指标，包括桩位、桩长、桩径、孔底沉渣、终孔垂直度 及成桩材料质量等能满足设计要求；(2)预留混凝土试块强度 满足规范要求；(3)桩身完整、匀质，连续性好，无夹泥、断 桩等缺陷；(4)桩极限承载力满足规范规定的验收指标。

7.1 选配合适的扩孔钻头。 第一， 扩孔钻头直径不能小于设 计的直径。其实，如果在实际施工中将扩大头的直径加大，比设 计要求的直径大 10~20cm，对成本来说并不增加多少，而承载力 却能提高不少，对桩承载力更有保证。如 1 根 φ 1000 的桩设计 要求扩底至 φ 1800，而实际扩至 φ 2000 时，混凝土用量增加约 0.3m3，但承载力可增加 1000kN 摆布。所以，选配扩底钻头时 直径可适当加大；第二，确保扩底高度能满足设计要求。尽管扩 底后的直径是一样的，但采用不同规格的上、下动盘和长、短臂 扩出来的高度却不同， 所以最好对装配好的扩孔钻头在地表进行 摹拟检验，以确保扩大头的直径和高度均满足设计要求。第三， 扩底钻头动盘和静盘应与原孔钻头尖部的大小相匹配， 避免开始 扩底时静盘悬空的空扩行程产生。

7.2 原孔成孔后，必须将孔底沉渣清干净，重新丈量孔深及 钻具，正确计算出机上余尺。扩底钻头下到孔底后，将其轻墩几

下，将底部可能有的沉渣挤开， 使静盘尽量插入孔底岩层，然 后在主动钻杆上标记起点及扩孔的终点。

7.3 进行扩大头施工时，要严格控制进尺，防止排渣不及时 而阻塞管路或者造成钻渣淤积在扩大头处。

7.4 每次下钻前及起钻后，均要检查扩孔钻头的静止盘的转 动情况，如转动失灵要及时更换轴承。

7.5 扩大头直径的检查。第一，在地表摹拟确定扩底所需行 程。扩孔钻头装配完毕后，根据设计要求的扩孔直径，在地面进 行测试，即先将扩孔钻头收拢， 测量其长度，然后将其张开至 设计的直径，再测量其长度，两者的差值即是需要的扩底行程。 第二，起钻后检查钻具，确定是否已达到所需的扩底行程。扩底 过程中， 在扩底钻头的内外活动管之间会留下磨痕， 通过检查磨 痕也可知道是否达到了扩底的具体要求。 如果发现实际的扩大头 直径不足，应重下扩底钻头重新扩底(如孔底沉渣太多且估计二 次清渣时无法清干净时， 应先用原孔钻头清渣至原孔孔底后， 再 下扩底钻头重新扩底)。

7.6 孔的垂直度

垂直度是保证承载力的重要一环。 产生斜孔或者弯曲状孔的原 因主要是：(1)钻机安装就位稳定性差，作业时钻机安装不稳 或者钻杆弯曲所致；(2)地面软弱或者软硬不均匀时；(3)土层中 夹有大的孤石或者其它硬物等情形。 对于这些情况， 施工前必须认 真作好准备，首先将场地夯实平整，轨道枕木宜均匀着地；在不

均匀地层中钻孔时，采用自重大、钻杆刚度大的钻机。进入不均 硬层和碰到孤石时， 钻速要打慢档。 此外安装导正装置也是防止 孔斜的简单有效的方法。

7.7 孔深

钻孔的深度是否达到设计要求， 也往往影响的承载力。 其主 要原因：(1)测绳的误差；(2)由于地层分布不均匀，如桩端 持力层顶面起伏变化大时， 容易导致桩端入持力层深度的判断失 误。普通施工队常用的测绳一经水泡就会浮现收缩现象， 为避免 误差最好在施工现场或者附近地面上设置长度标记作为准绳， 每次 终孔一定把测绳拿去核实。 遇到地层分布不均匀、 层面起伏变化 较大时，应该引起设计、施工和质检部门共同重视，钻进时检查 地质情况是否与设计相符， 与地质剖面图进行对照， 可先根据桩 端持力层等高线图确定成孔深度， 在施工中应认真分析钻探资料 及返浆情况， 确保桩端入持力层有足够的深度， 以满足规范及设 计要求。

7.8 孔径

遇到淤泥质软弱土层或者流塑状态的粘性土层时， 容易造成缩 颈现象，而使孔径达不到设计要求，造成桩的截面缩小，承载力 降低，桩身抗压强度不够；此外，孔径达不到要求，导致钢筋笼 无保护层，桩的抗压弯能力削弱或者丧失。纠正办法：当钻具在上 拉下放时感到受阻或者放钢筋笼艰难时， 应采用大一级钻头扫孔一 次； 也可采用处理孔斜的导正器法， 在导正器上焊一定数量的合

金刀片，在钻进或者起钻时起到扫孔作用。对特殊严重而坍孔的， 应根据土质情况，选用适当的优质泥浆，增大泥浆比重、粘性及 稠度，起到护壁作用。

7.9 泥浆

在施工中， 无论对于成孔质量还是最终对桩的承载能力的发

挥， 泥浆质量都是重要因素。 影响成桩质量的泥浆的性能指标主 要是比重和粘度，泥浆质量差，其后果是：(1)若泥浆过稀， 形成不了护壁泥膜或者形成的泥皮粘附力差， 易于脱落， 导致孔壁 稳定性差，易产生塌孔或者缩颈，同时携渣能力也不够，影响桩端 承载力的发挥。(2)若泥浆过稠，比重大，含砂率高，则孔壁 会形成一层厚厚的泥皮，形成的泥皮质量差，厚度大，无形之中 减少了桩径，大大降低桩的侧摩阻力。(3)稠浆在钢筋笼上沉 积粘附，导致钢筋与砼握裹力降低。泥浆比重过大，使得砼水下 灌注阻力增大， 降低砼的流动半径， 使砼骨料大部份堆积在桩芯 部位， 而钢筋笼外几乎无骨料， 不仅桩身质量不好而且桩的侧摩 阻力也难以发挥。

因此， 在施工中必须按规范要求严格控制泥浆的质量。 泥浆 的比重、粘度应根据地下水位高低和地层稳定情况等进行确定， 如地下水位较高，容易坍塌，泥浆比重、粘度可大些，但不宜过 大，比重以 1.1~1.2、粘度为 18~25s 为宜。钻孔结束后，监 理人员应要求施工单位在进行一次清孔的同时必须不断地补充 新鲜泥浆，将孔内含砂量大、性能差的泥浆置换出来；二次清孔

时宜采用泵吸反循环清孔， 若采用正循环清孔， 要排出沉渣和泥 团，须加大泥浆比重和粘度，且清孔的速度要慢。钻孔完毕后监 理人员必须对终孔进行验收， 根据钻杆和钻头或者测绳的总长度和 上部剩余长度检查终孔深度； 要严格检测钻杆和钻头或者测绳长度 的准确性，杜绝以超深来抵消孔底淤积。

7.10 孔底沉渣

孔底沉渣是影响桩承载能力的重要因素， 有关规范规定， 水 下灌注桩桩底沉渣厚度对端承桩不得超过 100mm (浙江要求为 50mm)、磨擦桩为 300mm，但在施工过程中，常有不少桩的桩底 沉渣仍满足不了此要求。 究其原因， 造成沉渣过厚的主要原因是 发生塌孔时，清孔时间不足，或者是由于泥浆性能不符合要求， 泥浆比重过小或者泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起。 沉渣过厚使 桩底存在软弱隔层，导致桩端承载力丧失殆尽。

主要解决的办法： (1)监理人员首先应认真审阅场地工

程地质勘察报告， 对地层情况做到心中有数； 其次必须严格要求 施工单位按规定埋设钢护筒， 保证孔口排水良好， 下设钢筋笼及 升降机具时要防止偏斜。(2)尽量采用正循环钻进、反循环排 渣的作法来抑制不稳定段地层的坍塌， 并适当延长清孔时间， 以 减少孔底沉渣。(3)准备工作应充分，尽量缩短下钢筋笼及灌 注砼的时间， 要催促施工单位二次清孔后及时灌注混凝土， 减少 沉渣时间， 以保证桩身质量。 若从清孔结束到灌注砼的时间间隙 过长，可能使泥浆再次沉淀，导致沉渣增厚。应减少空孔时间，

从而减少沉渣。(4)可采用商品混凝土超高压灌浆措施，使砼 的巨大冲力溅除孔底沉渣，达到清除孔底沉渣的目的。

7.11 桩头质量

有关规范规定当凿除桩顶浮浆层后， 应保证设计的桩顶标高 及桩身混凝土质量。在施工中，要想保证桩头的质量，必须控制 好最后一次灌注量， 桩顶不得偏低， 凿出浮浆高度后必须保证暴 露的桩顶混凝土达到设计强度值， 这就要求灌注混凝土的高度要 超过桩顶标高。 在实际施工中， 超灌量控制不当是时常存在的问 题，超灌量过大， 造成浪费， 超灌量不足， 桩质量不能得到满足。 此外， 在开挖桩头检测时发现， 由于桩顶混凝土与孔内泥浆有直 接接触， 里面有时会裹有泥砂和浮浆等杂质， 对桩头质量产生极 大影响。监理人员必须重视影响桩头质量的因

素，要求施工单位采取如下控制措施： (1)严格成孔工艺， 清孔彻底，采用正确的水下混凝土灌注工艺，使钻渣、泥皮被顶 起至桩顶，在桩头形成较厚的浮浆层。(2)施工中应测准混凝 土上升面标高。(3)应确定合理的超灌量，根据浮浆层厚度及 桩顶标高附近的工程地质情况， 宜取 0.5~1.0m 的超灌高度。 (4) 清孔泥浆要满足要求，灌注混凝土前，要进行孔底泥浆取样，孔 底 50 cm 范围内的泥浆比重≤1.25、粘度≤28s。(5)在混凝土 灌注过程中，尽量少上下活动导管，导管埋深要在 1~6m 范围。

7.12 锚杆注浆质量控制

锚杆技术的核心环节之一就是注浆， 注浆质量的好坏直接影

响到锚杆的最终质量。 然后在我国相关的规范中， 均缺少对水泥 浆液本身质量的相关要求和测试。 实际上， 水泥浆液的质量也是 影响锚杆锚固力的一个非常重要的因素。 目前， 国内基本是采用 普通的砂浆搅拌机对水泥浆液进行搅拌， 且水灰比较大， 普通在 0.5 以上。这种水泥浆注入钻孔后，其收缩及徐变均较大，将较 大程度地降低锚杆的长期锚固力。 根据香港中华电力电塔边坡加 固工程中锚杆的大量工程实践， 对锚杆注浆质量的控制有以下几 个方面：在成孔过程中，要清孔干净，不留任何残渣；采用底部 注浆法，注浆管不拔出。注浆管插至距孔底 50mm 处。一个孔应 一次连续注浆完毕。 注浆管不拔出的一个好处就是减少了施工过 程中人为操作不当对注浆质量的影响。 当看到孔中流出的水泥浆 浓度与注入的水泥浆浓度一致时即可住手注浆。 同时， 应严格控 制好浆液质量， 为了确保浆液质量进行以下必要的测试。 下面的 浆液测试方法在香港的类似工程均要求做，以确保锚杆注浆质 量。

浆液流量测试：浆液流量测试是量度特定容量的浆液 (1725mL) 流过一个标准圆锥筒所需要的时间， 要确保这个测试 在平面上进行， 此实验主要是测试水泥浆的流动性， 以确保注浆 饱满及水泥浆凝固后的强度。 同一批浆液样本应进行至少两次测 试，若浆液测试流出的时间少于 15s，则不能用于灌浆。浆液泌 水测试： 浆液泌水测试是测定一定容量的浆液的泌水量随时间变 化的情况。 此试验主要是测试水泥浆搅拌的均匀程度， 确保水泥

浆的低收缩性。

普通来说， 将 785mL 浆液倒进 3 个量杯内。 量杯内的表面水 分以针筒抽出并量度其体积。每次量度后应将水分注回量杯内， 以体积计算流出的水量记录， 并绘制成一张特定图表。 须记录开 始一小时内每 15min 及于其后 3h，每小时记录一次泌出的水分 的分量。 浆液泌水测试合格标准为： (1)于 3h 后的浆液水分流失 量小于 0.5%；(2)最高浆液水分流失量少于 1%；(3)水分须在 24h 内重新被浆液吸收。水泥浆试块：每次注浆工序进行时，须制作 水泥浆液立方体试块，并测定其第 3d、第 7d、第 28d 的抗压强 度。

经过试验对照， 由于水灰比较小， 国产的砂浆搅拌机转速太

慢， 所搅拌的浆液质量难以满足上述测试要求， 为此推荐采用香 港生产的搅拌注浆一体化搅拌注浆机， 该机的搅拌转速每分钟在 1000 转以上，搅拌好的水泥浆非常均匀。浆液能保持高流动性 和有足够的粘合力，浆液硬化时能保持低收缩性及有足够的强 度。在香港中华电力电塔边坡加固工程中， 所有的锚杆注浆质量 均按上述要求进行水泥浆浆液测试。 锚杆抗拔测试及验收试验结 果均表明，锚杆的抗拔力比以往的传统做法提高约 20%~30%，位 移减少约 30%~40%，取得了良好的效果。

8 结语

优良的产品是在生产过程中通过严格的质量控制形成的， 而 不是单纯依靠检验来获得， 须将事后检验转变为事前预防； 施工

过程的质量监控是关键， 应抓住其质量控制点， 对影响施工质量 的有关环节和施工参数进行严格控制。 也惟独这样， 高压喷射扩 大头锚杆扩大头施工才干充分发挥出它的优点， 达到安全、优质、 经济、高效的预期目的。