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膨胀土锚索止浆塞施工工艺现场试验研究

文档作者：马一霁１王武刚２姚智全２左怀西２文档来源：１.云南精诚更善拆除工程有限责任公司２.中国建筑科学研究院地基基础研究所		点击数：	更新时间： 2025年11月16日
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７０
施　工　技　术
ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２０１６ 年１０ 月上
第４５ 卷　第１９ 期
ＤＯＩ：１０􀆰 ７６７２／ ｓｇｊｓ２０１６１９００７０
膨胀土锚索止浆塞施工工艺现场试验研究
马一霁１，王武刚２，姚智全２，左怀西２
（１． 云南精诚更善拆除工程有限责任公司，云南　昆明　６５００００；
２． 中国建筑科学研究院地基基础研究所，北京　１０００１３）
［摘要］ 利用具有高膨胀率的膨胀土作为原材料，发明出一种膨胀土锚索止浆塞。该止浆塞放置在锚索自由段和
锚固段交界处和锚索一起放入锚孔中。通过现场试验得到注浆压力、注浆量和返浆／ 漏浆量之间的关系。结果表
明，水泥浆的注浆量得到了保证，锚索承载力也得到了提高。
［关键词］ 基坑；膨胀土；锚索；止浆塞；施工工艺；试验
［中图分类号］ ＴＵ７５３ ［文献标识码］ Ａ　　　　［文章编号］ １００２⁃８４９８（２０１６）１９⁃００７０⁃０３
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ａｎｃｈｏｒ Ｓｔｏｐｐｅｒ Ｐｌｕｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ Ｅｘｐａｎｓｉｖｅ Ｓｏｉｌ
Ｍａ Ｙｉｊｉ１，Ｗａｎｇ Ｗｕｇａｎｇ２， Ｙａｏ Ｚｈｉｑｕａｎ２， Ｚｕｏ Ｈｕａｉｘｉ２
（１． Ｙｕｎｎａｎ Ｓｉｎｃｅｒｅ Ｍｏｒｅ Ｇｏｏｄ Ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ． ， Ｌｔｄ． ， Ｋｕｎｍｉｎｇ， Ｙｕｎｎａｎ　６５００００， Ｃｈｉｎａ；
２． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００１３， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ ｅｘｐａｎｓｉｖｅ ｓｏｉｌ ａｓ ｍａｔｅｒｉａｌ， ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒｓ ｉｎｖｅｎｔ ａ ｓｔｏｐｐｅｒ ｐｌｕｇ． Ｔｈｅ ｓｔｏｐｐｅｒ ｐｌｕｇ ｗａｓ ｓｅｔ
ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｎｃｈｏｒ ｃａｂｌｅ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｔｅｓｔ， ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ， ｑｕａｎｔｉｔｙ ａｎｄ ｓｌｕｒｒｙ
ｑｕａｎｔｉｔｙ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｗａｓ ｅｎｓｕｒｅｄ ａｎｄ ａｎｃｈｏｒ ｃａｂｌｅ ｂｅａｒｉｎｇ
ｃａｐａｃｉｔｙ ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ； ｅｘｐａｎｓｉｖｅ ｓｏｉｌ； ａｎｃｈｏｒ ｃａｂｌｅ； ｓｔｏｐｐｅｒ ｐｌｕｇ； ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ； ｔｅｓｔｓ
［作者简介］ 马一霁，工程师，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｗｗｇｙｙ６６＠１２６． ｃｏｍ ［通讯作者］ 王武刚，工程师，Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｗｗｇｄｄ１＠１６３． ｃｏｍ ［收稿日期］ ２０１５⁃１１⁃０６
０　引言
随着城市建设步伐的加快，基坑工程的发展愈
发迅速，同时也涌现了许多问题，如对深基坑采用
排桩＋ 锚杆的支护形式时，预应力锚索在设计和施
工中通常分成自由段和锚固段，锚杆和土体之间的
承载力是保证支护结构安全的先决条件，在一些软
土地区及黏土和粉土分布较广的地区，由于一次注
浆之后锚索的承载力较低，无法满足设计要求，为
了提高锚杆的承载力，往往采用二次或多次高压注
浆的方法实现，在实际应用中，苦于找不到能够起
到较好止浆效果的止浆塞，在进行二次或多次高压
注浆时，会出现孔口返浆、漏浆等现象，使得承载力
提高效果并不理想，达不到设计要求的注浆效果，
锚固体承载力也无法保证。因此，研究出一种能够
放置在锚索自由段和锚固段之间的止浆塞是十分
必要的。
本文利用具有高膨胀率的膨胀土作为原材料，
发明出一种膨胀土锚索止浆塞。这种膨胀土锚索
止浆塞的特点就是充分发挥膨胀土遇水产生高膨
胀率的特点，将止浆塞放置在锚索自由段和锚固段
交界处，结合锚索的成孔直径，将制作成的膨胀土
锚索止浆塞和锚索缠绕在一起放入锚孔中，通过设
置不同的注浆压力来获得注浆压力、注浆量和返
浆／ 漏浆量之间的关系以检验膨胀土止浆塞的止浆
效果，并在锚索养护期后对其进行承载力极限抗拔
试验，以检验增加膨胀土锚索止浆塞后的锚索承载
力状况。
目前，国内外关于膨胀土止浆塞的研究文献未
报道，大多只是对各地区的膨胀土进行试验研究，
这也为膨胀土锚索止浆塞的研究起到了铺垫作用。
Ａｍｅｒ Ａ ＡＩ⁃Ｒａｗａｓ 等［１］ 对北欧地区膨胀土进行
了研究，建立和验证了膨胀变形与初始干密度、初
始含水率和垂直压力的定量关系的可行性。杨和
平等［２］ 对楚大公路滑坡膨胀土进行土性试验研究，
分析并提出膨胀土在变形过程中的形变模量新指
标。谢云等［３］ 对南阳重塑膨胀土进行了三向膨胀
万方数据 力试验研究，得到了膨胀力与初始含水率和干密度
２０１６ Ｎｏ． １９ 马一霁等：膨胀土锚索止浆塞施工工艺现场试验研究 　７１
的关系式。杨庆等［４］ 通过对黑山土和梅山土重塑
试样进行试验，分析膨胀力、含水量及吸附强度之
间的关系规律，优化了非饱和膨胀土抗剪强度公
式。韦秉旭等［５］ 采用侧限有荷膨胀试验，推导出了
用来计算膨胀土路堤随含水量以及上部荷载变化
而变形的本构模型。范臻辉等［６⁃７］ 通过实施不同初
始干密度、初始含水率在不同垂直压力下膨胀土的
膨胀变形试验，建立了南宁膨胀土膨胀率的实用性
较强的三元回归方程。
１　膨胀土止浆塞止浆作用机理
１􀆰 １　膨胀土止浆塞材料选择
１􀆰 １􀆰 １　自由膨胀率
根据《土工试验方法标准》ＧＢ／ Ｔ５０１２３—１９９９，
膨胀土自由膨胀率的计算见式（１）：
δ ＝ ΔＨ
Ｈ０
× １００％ （１）
式中：ΔＨ 为土样膨胀后高度变化量（ｍｍ）；Ｈ０ 为膨
胀土样的初始高度（ｍｍ）。
１􀆰 １􀆰 ２　膨胀率试验结果与分析
本次试验土样取自云南红河州蒙自，通过试验
得到该地区膨胀土的膨胀特性，如表１ 所示。
表１　膨胀土膨胀特性室内试验结果
Ｔａｂｌｅ １　Ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ％
试验项目１ ２ ３ ４ ５
自由膨胀率１３８ １１７ １３２ １１２ １１６
由表１ 可知，该地区膨胀土的自由膨胀率最大
可达１３８％，属于高膨胀率膨胀土，即膨胀性潜势较
大，遇水之后体积会大幅度膨胀，从而使得该地区
的膨胀土有作为止浆塞的充分性。
１􀆰 ２　膨胀土止浆塞受力机理分析
１􀆰 ２􀆰 １　膨胀土止浆塞作用机理分析
在进行一次注浆的过程中，膨胀土锚索止浆塞
遇到水泥浆之后，沿着止浆塞径向会发生体积膨
胀，在锚索自由段和锚固段产生一段“扩大头”，对
周围土层产生挤密效应，增强了止浆塞和周围土体
之间的黏结作用，当在孔底进行二次或多次高压注
浆时，由于膨胀土止浆塞的作用，水泥浆无法从该
处流出，只能向四周扩散，从而提高了锚索锚固段
的注浆量，并在锚索养护期后对其进行承载力极限
抗拔试验，增加膨胀土锚索止浆塞后的锚索承载力。
１􀆰 ２􀆰 ２　膨胀土止浆塞力学机理分析
为了更好地发挥膨胀土锚索止浆塞的作用，本
文将烘干之后的膨胀土放入具有一定拉力的土工
布中，然后将含有膨胀土的土工布袋缠绕在自由段
与锚索锚固段分界处，当膨胀土遇水后会发生膨
胀，膨胀力和锚索孔壁发生径向作用，当注浆压力
沿轴向作用于止浆塞上时，膨胀土和锚索孔壁之间
产生的径向膨胀力一方面可以增加止浆塞和孔壁
的径向压力作用阻止止浆塞移动，另一方面可以更
好地达到密封性，在进行二次或多次高压注浆时，
孔口不会返浆。膨胀土止浆塞的具体受力机理分
析如图１ 所示。
图１　止浆塞受力分布示意
Ｆｉｇ． １　Ｓｔｒｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｔｏｐｐｅｒ ｐｌｕｇ
由图１ 可知，膨胀土止浆塞在理论上可行的条
件有２ 个。
１）止浆塞和孔壁之间的侧摩阻力要大于二次
或多次高压注浆作用在其上的轴力，即
τｓｐ ≥ Ｐｃｇ （２）
其中，
τｓｐ ＝ μＮｓｐｌ （３）
式中：Ｐｃｇ为高压注浆压力（ｋＰａ）；Ｎｓｐ 为单位长度膨
胀土止浆塞作用于孔壁的力（ｋＮ／ ｍ３ ）；τｓｐ 为膨胀土
和孔壁之间的侧摩阻力（ｋＰａ）；μ 为膨胀土与孔壁之
间的侧摩阻系数； ｌ 为膨胀土锚索止浆塞长度（ｍ）。
２）膨胀土止浆塞的密封性要好。结合膨胀土
止浆塞的初始直径和膨胀土的膨胀率，当整个止浆
塞发生膨胀稳定之后的扩展直径至少要大于孔口
直径，这样一方面可以达到密封的效果，另一方面
可以发挥膨胀土的膨胀力作用，即膨胀土止浆塞和
孔壁之间的空间关系需满足：
Ｄｅｓδｔ ≥ Ｄ （４）
式中： Ｄｅｓ 为膨胀土止浆塞初始直径（ｍｍ）； δｔ 为膨
胀土径向膨胀率； Ｄ 为锚索孔孔壁直径（ｍｍ）。
通过以上分析，充分考虑膨胀土的膨胀率及止
浆塞构造，运用膨胀土的膨胀特性，将膨胀土作为
锚固段止浆塞理论上可行。
２　膨胀土锚索止浆塞施工工艺试验研究
２􀆰 １　止浆塞构造
结合预应力钢绞线锚索的构造，以４ 束钢绞线
锚索为例，膨胀土止浆塞与无黏结钢绞线的空间关
系如图２ 所示。
２􀆰 ２　膨胀土止浆塞工程应用研究
万方数据 依据止浆塞的构造及与钢绞线之间的空间位
　７２ 施工技术 第４５ 卷
图２　止浆塞与钢绞线空间关系
Ｆｉｇ． ２　Ｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｔｏｐｐｅｒ ｐｌｕｇ
ａｎｄ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒａｎｄ
置关系，加工之后应用于工程中的膨胀土止浆塞如
图３ 所示。
图３　膨胀土止浆塞工程应用
Ｆｉｇ． ３　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｏｐｐｅｒ ｐｌｕｇ
２􀆰 ３　膨胀土止浆塞施工工艺现场试验结果及分析
检验膨胀土止浆塞的止浆效果主要从２ 个方面
进行：①利用膨胀土的膨胀特性，当对锚索进行高
压注浆时，孔口以及自由段是否出现返浆；②当止
浆塞起到不返浆的效果之后，锚固段的注浆量、锚
固体的极限抗拉承载力是否得到保证。
２􀆰 ３􀆰 １　止浆塞密封性现场试验
本文以云南省某实际基坑支护工程为依托，进
行了多次现场试验，通过设置不同的注浆压力来检
验膨胀土止浆塞的止浆效果。在锚索自由段和锚
固段未添加膨胀土止浆塞，只对孔口进行封堵时，
孔口易出现返浆／ 漏浆现象；在添加膨胀土止浆塞
之后，孔口无须进行封堵，在较大注浆压力作用下
（最大可达３􀆰 ２ＭＰａ），孔口并未出现返浆／ 漏浆现
象，这说明在膨胀土止浆塞作用下，注浆压力能够
提升，注浆量能够保证且孔口不出现返浆／ 漏浆，证
明膨胀土止浆塞止浆效果的工程应用有效性。
２􀆰 ３􀆰 ２　止浆塞保证注浆量及承载力现场试验
当膨胀土锚索止浆塞起到止浆效果之后，注浆
量的保证是锚索承载力提高的前提，具体的注浆压
力和注浆量以及承载力提高比例如图４ 所示。
由图４ 可知，在膨胀土止浆塞的作用下，二次高
压注浆的注浆压力得到了保证，使得锚固段的注浆
量得到保证，进一步提高锚索的承载力，为基坑支
护工程的安全和稳定提供了保障。
３　结语
１）通过研究膨胀土锚索止浆塞受力机理，提出
图４　注浆压力和注浆量的对应关系
Ｆｉｇ． ４　Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ
ａｎｄ ｑｕａｎｔｉｔｙ
　　　
其止浆可行性的２ 个重要先决条件。
２）通过设置不同的注浆压力来检验膨胀土止
浆塞的止浆效果，即注浆压力、注浆量和返浆／ 漏浆
量的关系，并由现场试验可知，在高压注浆压力（可
达３􀆰 ２ＭＰａ）作用下，孔口返浆／ 漏浆量为０，这说明
在实际工程中，止浆塞的稳定性和密封性较好，同
时，较大幅度地提高了注浆量，进一步提高锚固段
承载力，为基坑支护工程等应用预应力锚索较多的
工程提供较高的安全储备。
３）止浆塞保证了自由段长度，可以很好地控制
预应力和位移，为基坑工程的施工质量及安全提供
了保障。
参考文献：
［ １ ］　ＡＭＥＲ Ａ ＡＩ⁃ＲＡＷＡＳ， ＩＮＧＥＢＯＲＧ ＧＵＢＡ， ＭＣＧＯＷＮ Ａ．
Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｅｘｐｅｎｓｉｖｅ ｓｏｉｌｓ ａｎｄ
ｒｏｃｋｓ ｉｎ Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｏｍａｎ［Ｊ］． Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｙ， １９９８（５０）：
２６７⁃２８１．
［ ２ ］　杨和平，郑健龙． 云南楚大公路膨胀土的土性试验研究［Ｊ］．
中国公路学报，２００２，１５（１）：１０⁃１４．
［ ３ ］　谢云，陈正汉，孙树国，等． 重塑膨胀土的三向膨胀力试验研
究［Ｊ］． 岩土力学，２００７，２８（８）：１６３６⁃１６４２．
［ ４ ］　杨庆，张慧珍，栾茂田． 非饱和膨胀土抗剪强度的试验研究
［Ｊ］． 岩石力学与工程学报，２００４，２３（３）：４２０⁃４２５．
［ ５ ］　韦秉旭，周玉峰，刘义高，等． 基于工程应用的膨胀土本构模
型［Ｊ］． 中国公路学报，２００７，２０（２）：１８⁃２２．
［ ６ ］　范臻辉，王永和，肖宏彬． 南宁膨胀土膨胀变形规律的试验与
应用研究［Ｊ］． 铁道学报，２００７，２９（１）：８６⁃８９．
［ ７ ］　肖宏彬，范臻辉，王永和，等． 膨胀土单向浸水膨胀规律的试
验研究［Ｃ］ ／ ／ 全国地基处理学术讨论会，２００４．
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