搅拌水泥土锚杆施工工法

搅拌水泥土锚杆施工工法适用范围

《搅拌水泥土锚杆施工工法》可应用于开挖深度5-7米的基坑支护，或以排桩锚杆支护形式应用于开挖深度更大的基坑支护，也可作为地下结构的抗拔锚固桩和边坡加固支护。

搅拌水泥土锚杆施工工法工艺原理

《搅拌水泥土锚杆施工工法》借鉴水泥土搅拌桩施工工艺，视锚杆为斜向的水泥土搅拌桩。采用普通脚手架钢管作为一次性钻杆，将前端带有3组共6片搅拌叶片的钻杆通过特定的锚固钻机以一定的角度旋转打入土层，在推进过程中同时注入水泥浆液，叶片切削土体并与水泥浆液混合，在土中形成直径可以控制的水泥土固结体。到预定深度后，钻杆及叶片作为加筋体留置在土中，与水泥土固结体共同形成可承受拉力的锚固体，从而形成强度显著提高的搅拌水泥土锚杆。整个施工过程可实现钻孔、注浆、搅拌、加筋一次性完成。机械化程度高，施工速度快，可减少人为影响因素，质量有保证，见下图。

搅拌水泥土锚杆施工工法施工工艺

• 工艺流程

《搅拌水泥土锚杆施工工法》的施工工艺流程见下图：

• 操作要点

《搅拌水泥土锚杆施工工法》的操作要点如下：

准备工作

为了给锚固钻机提供必要的施工场地，施工前应在施工段内开槽，槽宽约为10米，开槽深度根据锚杆的设计高度确定，高于环梁顶标高约600毫米。基坑支护桩需凿至桩顶设计标高，以便锚杆施工定位，如图1所示。

钻机就位

对基坑内土体情况在锚固钻机进场前进行考察，估算地基承载力是否满足钻机荷载作用要求。若不符，应在槽底铺设路基板或木垫板以确保施工过程中不会岀现地基塌陷或沉降过大情况。钻机定位后利用液压支腿进行找平找正。调整钻机轨道角度至锚杆要求入土倾斜角度并固定，调整动力头的加压速度和转速，要求钻进速度不大于1.5米/分钟。

锚杆定位

将前端与实心锥形堵头焊接，6米长带有搅拌叶片的普通脚手架钢管（首段锚杆，打入土中作为加筋体，图2示）与主动钻杆连接（图3示），根据支护桩桩顶标高进行定位，钢管（加筋体）放置角度应与钻孔倾角保持一致。锚杆定位和钻进角度应准确，可制作相应模具辅助定位。

1. 锚杆搅拌叶片制作

每根锚杆前端应焊接实心锥形堵头，焊缝应饱满，以防止浆液从焊缝处漏出，导致前方出浆口浆液压力不足，影响浆液的搅拌效果。

再焊接3组叶片，叶片尺寸100毫米x50毫米x5毫米，每组间距250毫米，相邻组之间成90。角错开，叶片与锚杆焊接处应切割成弧形以保证连接紧密，如图4所示。

注：（a）锚杆剖面图；（b）搅拌叶片示意图。

2.出浆口制作

锚杆出浆口设置在第一组叶片后，做法：焊接ф12小钢管作为出浆管，每边长度70毫米，焊接处应保持通畅，防止因焊渣等杂物堵塞而影响浆液的流出。

3. 主动钻杆与钢管的连接

采用螺纹连接，连接长度应大于30毫米。接口处螺旋公扣和母扣应咬合紧密，不能岀现松动及滑口等现象。

搅拌浆液

按照0.6-0.8水灰比进行拌浆，浆液应搅拌均匀，过筛，随拌随用，浆液应在初凝前用完。注浆管道应经常保持通畅。浆液通过液压泵泵送到钻机。

首段锚杆自由段钻进

通过注浆泵泵送清水，搅拌头开始出水后，钻机开始以1.0米/分钟转速向前缓慢推进，钻进1.5米后暂停，改送水泥浆液（因输送管路中有部分存水，所以未钻到2米即开始送浆）。

1. 锚杆的钻进

锚杆应采用专用的锚固钻机打入，而不能采用其他简易电动工具打入。为保证锚杆的打入角度固定，锚固钻机应具备可调水平角度的底盘。锚固钻机边钻进边搅拌。钻进速度不大于1.5米/分钟，搅拌转速应控制在60-90转/分钟，钻进过程中应保持重要参数的恒定。

2. 水泥浆注入

注浆材料采用强度等级32.5R级普通硅酸盐水泥，水泥掺入量35%。在淤泥质土中则对应的水泥用量不小于25千克/米。水灰比0.6-0.8，则对应的水泥浆液为23-28升/米。为此应选择满足上述泵送流量的注浆泵。

浆体应经过搅拌机充分搅拌均匀后才能开始压注，并应在注浆过程中不停缓慢搅拌，搅拌时间应小于浆液的初凝时间。浆液在泵送前应经筛网过滤，注浆应注意检测注浆泵的流量和钻进速度是否匹配，通过核准每根锚杆的水泥用量检查是否达到了设计的注浆量；注意观察注浆机的压力表，防止注浆管路堵塞导致发生爆裂。

接杆

在锚固钻机钻杆推进完成一个行程（1.5米）后，停止注浆，将主动钻杆与首段锚杆拧松脱离，下一根锚杆端部接入到首段锚杆，末端则与主动钻杆连接。

1. 换接钻杆

在施工中应停钻换接钻杆时，要停止注浆，重新钻进时应立即开始注浆以防止出现断桩。因施工现场钻进注浆点和搅拌泵送点往往有一定距离，为保证上述工艺的实施，宜由钻机操作人员同时控制注浆泵，或者在两点间采用良好的通讯手段（对讲机设备）。

2. 钻杆连接

采用连接螺口件连接每段钢管，其采用厚度不小于7毫米钢材制作。接口处螺旋公扣和母扣应咬合紧密，不能出现松动及滑口等现象，避免出现已打入的杆件部分不能通体搅拌，降低搅拌质量。

重复上述步骤，直至完成设计的锚杆长度。

锚杆的打入长度和间距均应满足设计要求，并要经监理工程师进行技术复核。

若设计要求锚杆施加预应力，则按以下程序进行：绑扎环梁钢筋一锚杆端部绑扎固定好PVC套管-环梁混凝土浇筑完成并到养护龄期后，即可准备施加预应力。

1. 锚杆与环梁连接

锚固和检测要求锚杆末端应深入环梁不小于500毫米，并与主筋牢固焊接；锚杆的养护时间不少于7天，抗拔力检测数量不少于总数的5%。检测加荷到轴向设计值的1.2倍。

为保证检测的顺利进行，需预留出略大于计划检测数量的锚杆，在环梁浇筑前套管进行隔离，并连接出ф20以上的钢筋供检测器具夹持，该连接点应确保牢固可靠，检测合格的锚杆再与环梁进行锚固。

2. 施加预应力

锚固体与台座混凝土强度均大于15兆帕时，方可进行张拉。张拉预应力顺序：

1）锚杆张拉前至少先施加一级荷载（即1/10的锚拉力），使各部紧固密贴和杆体完全平直，保证张拉数据准确。

2）锚杆张拉至0.5-0.6倍设计轴向拉力值时，保持15分钟，然后卸载至锁定荷载进行锁定作业。锁定时应采用符合技术要求的锚具。

3）锚杆锁定后，若发现有明显预应力损失时，应进行补偿张拉。

若基坑支护仅仅是锚杆支护形式，其施工顺序与其他锚杆施工流程相同：先撑后挖，分层开挖。对于多排锚杆支护形式，待上排锚杆强度达到设计要求才能进行下层土体的开挖。

• 主要材料

《搅拌水泥土锚杆施工工法》的主要材料有：锚杆（搅拌杆件）采用ф48x3.5钢管，壁厚应严格控制不小于3.0毫米，首根锚杆长度为6.0米。旋转叶片：5毫米厚的钢板制作。连接螺口件：用于连接每段钢管，用厚度不小于7毫米钢材制作。水泥：注浆材料采用强度等级42.5R级普通硅酸盐水泥。

为了更好地满足搅拌水泥土锚杆的设计要求，保证施工质量，搅拌水泥土锚杆采用特定的XPL-20履带式锚固钻机，见下图。

《搅拌水泥土锚杆施工工法》的特点如下：

1.施工参数易控制且可提供较大且稳定的抗拔力。借鉴水泥搅拌桩施工工艺，视锚杆为斜向的水泥搅拌桩，用特定的施工机械将前端带有叶片的钢管以一定的角度（一般取10°-25°）旋转打入土层，在推进的过程中同时进行注浆，到预定深度后，钢管即作为加筋体留置在土中，起到加筋作用。由此在土中形成强度显著提高，直径可以控制的水泥土桩体，与桩体中的钢管形成搅拌水泥土锚杆。由于直径一定，水泥土性质较均匀，土的抗拔强度可保持相对稳定。

2.施工全过程采用机械施工，质量易保证。整个过程采用特定的施工机械实现钻孔、注浆、搅拌、加筋一次性完成，可大大减少人为影响因素，保证施工质量。

3.施工参数可根据场地情况灵活选择且满足工程要求。锚杆长度在场地受限时，可以减短而代之以直径的扩大，由此可以提供较大的抗拔力。

4.经济效益和社会效益显著，推广应用价值较高。采用的一次性钻杆为普通钢管，取材方便，费用经济。此外，根据多项工程对比该锚杆技术与常用基坑支护技术的费用，证明其具有工程造价低、效益明显等优势。

随着城市土地资源的日益紧张，地下空间的利用也愈发引起重视，因此不断涌现的地下室基坑也自然朝着面积大、深度深的趋势发展。如何确保深基坑土方开挖施工安全，基坑支护体系的选择和设计自然就成为首先考虑的问题。而对广布深厚软土层的东南沿海一带城市和内陆湖泊周边附近地区而言，深基坑支护方案的确定还需考虑软土土层深厚以及土性很差等不利因素，因此支护体系的合适选择就显得尤为必要。

搅拌水泥土锚杆作为一种新的基坑支护技术，其采用新的锚桩成型工艺和加筋体留置工艺，使用特定的锚固钻机将前端带有多组搅拌叶片的普通脚手架钢管作为钻杆以设计角度旋转打入土层，在推进过程中注入水泥浆液，通过叶片切削土体并与水泥浆液搅拌形成水泥土固结体。对比其他型式的支护结构，更体现出技术合理、质量稳定、安全可靠、造价经济、机械挖土施工方便等优势。自2007年以来先后应用于宁波市盛世天城二期、宁波市新江厦商城、新天地南侧1号地块、宁波市蓝庭花园等几十个基坑围护工程，取得了显著的经济效益和社会效益，具有广泛的推广应用价值。

《搅拌水泥土锚杆施工工法》的质量控制要求有以下6点：

1.施工前应熟悉地质资料、设计图纸及周围环境，组织各工种负责人、主要操作人员对施工图纸进行全面系统的技术交底。

2.严格把好原材料质量关，所有材料进场都必须经过现场验收，合格后按规格、型号进行分批堆放。坚决杜绝不合格的材料应用在工程中。

3.搅拌杆件的制作、存储应在施工现场的专门作业棚内进行。加工完成的杆体在储存、搬运、安放时，应避免机械损伤、介质侵蚀和污染。

4.对每个施工环节严格把关，对成孔深度、锚杆制作质量、水泥浆配合比、注浆饱满程度、锚杆养护时间等进行严格监督检查。

5.锚杆的质量检验应符合下表的规定。

6.搅拌水泥土锚杆抗拔力检测数量不少于总数的5%，检测分级加荷到轴向拉力设计值的12倍。

搅拌水泥土锚杆施工工法经济效益

《搅拌水泥土锚杆施工工法》的经济效益是：搅拌水泥土锚杆是一种针对软土地基特点开发的一种新型土层锚固形式。特别适用于基坑面积较大深度在5-7米深基坑支护结构，对于此类基坑的支护结构型式一般有以下几种：

1.水泥搅拌桩复合土钉方案。

2.分级放坡 搅拌桩重力式挡墙方案。

3.排桩（沉管灌注桩） 内支撑方案。

4.排桩（沉管灌注桩） 拉锚方案。

通过多个工程实例的经济效益分析，排桩（沉管灌注桩） 拉锚方案比起其他几种支护结构型式工程造价低，经济效益比较明显。从后面的实例经济效益分析中可以很明显的体现出来。

搅拌水泥土锚杆施工工法社会效益

《搅拌水泥土锚杆施工工法》的社会效益如下：

1.搅拌水泥土锚杆特别适用于无法采用内支撑结构、放坡条件有限的超大面积基坑的支护结构，其适应城市地下空间开发利用不断发展的趋势。

2.搅拌水泥土锚杆比土钉和钻孔式锚杆的抗拔力更大、抗拔性能更稳定，基坑的安全系数更髙。

3.施工机械化程度高、施工速度快，能大大缩短施工工期，由于中间没有内支撑，机械挖土施工面积大，施工方便、安全。

采用《搅拌水泥土锚杆施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：

1.锚固钻机、灰浆搅拌机、电焊机、泵送机等施工机械、机具必须符合《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001的有关规定。施工中应定人定期对其进行检查。

2.锚杆件加工，电焊必须要在工作棚屋中进行，防止风吹雨淋。电焊工必须穿电焊工作服、鞋、手套、戴面罩作业。

3.锚固钻机在正式开钻前，安装要稳定，支腿要牢固，防止倾覆。特别在软土地基中，一定要垫上钢板或木垫板。严禁随意开钻。

4.在钻机工作台上工作人员，必须穿雨靴并戴好手套、戴好安全帽。

5.一般情况下，应遵循分段开挖、分段支护的原则，不宜按一次挖就再行支护的方式施工。

6.每段支护体施工完后，应检查坡顶或坡面位移，坡顶沉降及周围环境变化，如有异常情况，应采取措施，恢复正常后方可继续施工。

《搅拌水泥土锚杆施工工法》的应用实例如下：

• 宁波市盛世天城二期工程

该工程位于宁波市鄆州区贸城东路与钱湖北路交叉口，地下室基坑面积约为92000平方米，属于大面积基坑，基坑开挖深度4.2-6.2米，支护结构总延长米为1580米。基坑面积很大，长向最长为610米，宽度为150-175米。支护结构设计方案共有2个，分别由不同的设计单位设计，其支护结构型式和造价见下表。

从上表可以看岀，方案1大量采用了排桩（沉管灌注桩） 搅拌水泥土锚杆的支护结构型式，而方案2大量采用了水泥搅拌桩重力式挡土墙 坑底搅拌桩加固的支护结构型式。因此两方案的造价是不同的。

从上表可以看出，两个方案的造价相差250万元左右，除了钻孔灌注桩和沉管灌注桩的差价和单价差异外，采用沉管灌注桩 搅拌水泥土锚杆的造价比采用水泥搅拌桩重力式挡土墙节约很多，其经济效益十分明显。

• 宁波市世纪花园工程

该工程位于宁波市鄭州区永达路，基坑开挖面积约6万平方米，支护结构将近1000延长米，基坑挖深5.6米左右，东、西、北3个方向因放坡条件限制，不能采用放坡 水泥搅拌桩型式。因此所设计的两个方案分别为沉管灌注桩 搅拌水泥土锚杆方案和复合土钉墙方案。两种方案的经济比较见下表。

从上表中比较沉管灌注桩 搅拌水泥土锚杆方案和复合土钉墙方案，二者的单价比较接近，但方案1的支护结构型式的质量可控性更高，基坑的安全稳定度高。因此通过有关专家组的论证，采用了沉管灌注桩 搅拌水泥土锚杆方案。

• 宁波市蓝庭花园工程

该工程位于宁波市高新园区，地下室建筑面积23429平方米，计算开挖深度1.5-11.25米，电梯井坑中坑二次开挖深度为1.60-2.4米。基坑围护大部分采用排桩 拉锚（搅拌水泥土锚杆）形式，局部采用二道或三道拉锚。按设计要求布置搅拌水泥土锚杆507根，合计8241米，完工后对25根锚杆进行了抗拔检测，锚杆提供的抗拨力稳定，强度满足设计要求。在基坑开挖过程中各项监测指标均未出现异常情况，整个基坑工程顺利完成。

• 宁波市永和居易住宅小区I标段工程

该工程位于宁波市海曙区丽园北路，基坑整体呈长方形，东西向最大跨度130米，南北向最大跨度306米，基坑总开挖面积约为40000平方米，开挖深度4.6-7.6米。支护结构只有西侧和南侧，总延长米约450米，围护为排桩加土锚杆形式，施工锚杆268根。由检测结果，锚杆抗拉设计值为80-100千牛/根，完全满足设计要求。

《搅拌水泥土锚杆施工工法》的环保措施是：

1.严格遵循国家有关环境保护的法律法规及地方环保部门的文件规定。

2.现场设置有防护装置散装水泥罐，灌放水泥时，防护设施能防止水泥灰污染大气。

3.现场污水应集中排入污水池，污水经沉淀后排入市政排水管网。

4.运输车辆出大门进入外面马路时要冲洗，防止把泥土带入市区，污染环境。

5.施工场地内主要的施工通道要浇筑混凝土路面，施工用的材料堆放整齐，生活垃圾和建筑垃圾分开堆放。生活垃圾要按卫生制度规定及时处理。

6.锚杆必须在工棚内加工，加工棚做好围挡和封闭，防止噪声对周边的影响。

2011年9月，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2009-2010年度国家级工法的通知》建质[2011]154号，《搅拌水泥土锚杆施工工法》被评定为2009-2010年度国家二级工法。

《地质学名词》第一版。 2100433B

1993年，经全国科学技术名词审定委员会审定发布。