CN107386283A - 一种适用于淤泥夹砂层的锚杆施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于淤泥夹砂层的锚杆施工方法，属于建筑施工技术领域，包括：S1、进行锚杆施工准备；S2、在地下水降至开挖层以下时，进行土方开挖；S3、在土方开挖沟槽后，测量标高以及在围护桩上拉线做记号；S4、采用中空钻杆和硬质合金高压旋转三叶钻头实施高压旋喷钻进工艺，完成斜向引孔；S5、采用钢绞线制作锚索；S6、将制作好的锚索安装在钻杆上，并将钻杆送进引孔中；S7、在锚盘和钻头送入引孔中时，开始高压旋喷水泥净浆并在注浆完毕后拔出钻杆、封堵孔口。采用高压旋喷桩工艺，有效解决淤泥夹砂层部分成孔塌陷后锚索难以下沉的问题。

Description

一种适用于淤泥夹砂层的锚杆施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种适用于淤泥夹砂层的锚杆施工方法。

背景技术

随着城市化进程的加快，城市可利用空间越来越少，越来越多的建筑物向地下发展，地下空间技术得到了广泛的应用。深基坑开挖的工程也就随之而增，锚杆的广泛应用给基坑支护设计带来了更多的选择，相比内支撑，桩锚支护的类型给后续的施工提供了便利的施工条件。在施工过程中，锚杆工作性能的可靠性决定了基坑支护的安全。特别是锚杆锚固段处于软弱、复杂地层时，譬如高水头淤泥砂夹层时，如何采取有效措施保证和提高锚杆的锚固性成为施工过程中的难点和重点。

目前，锚杆施工时一般采用套管跟进法施工工艺，施工过程为：施工准备→土方开挖→测量定位→套管跟进钻孔→锚索制作→锚索安装→注浆→后续工作。由于淤泥夹砂层土层松散，且地下水极为丰富，在成孔过程中常出现边钻边塌孔的现象，选用套管跟进施工工艺可以防坍塌从而有效成孔。但是这种施工工艺存在的不足之处在于：一是，套管使孔内外形成贯通，在地下水位高且含承压水的淤泥夹砂层中，极易发生涌水涌沙的喷涌现象，对周边建（构）筑物造成沉降、坍塌的危险，施工风险和社会影响很大。二是，在同等锚固力要求下，淤泥夹砂层蠕变效应大，锚杆的设计长度一般大于正常长度，套管跟进长度过长，很容易发生砂层抱死现象，钻机无法带动不能满足钻孔要求，需采用二级跟进作业等措施，造成施工成本增加，施工工期也势必延长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于淤泥夹砂层的锚杆施工方法，以降低施工难度，减少塌孔涌砂隐患。

为实现以上目的，本发明提供一种适用于淤泥夹砂层的锚杆施工方法，包括如下步骤：

S1、进行锚杆施工准备；

S2、在地下水降至开挖层以下时，进行土方开挖；

S3、在土方开挖沟槽后，测量标高以及在围护桩上拉线做记号；

S4、采用中空钻杆和硬质合金高压旋转三叶钻头实施高压旋喷钻进工艺，完成斜向引孔；

S5、采用钢绞线制作锚索；

S6、将制作好的锚索安装在钻杆上，并将钻杆送进引孔中；

S7、在锚盘和钻头送入引孔中时，开始高压旋喷水泥净浆并在注浆完毕后拔出钻杆、封堵孔口。

进一步地，上述的步骤S4，具体包括：

控制高压注浆泵泵压小于或等于6MPa，鼓入清水；

在钻进过程中，起步时控制钻头处于慢档，在第一根被动钻杆钻入土体后，提高转速以保持钻头处于快档；

高压旋转钻头均匀旋转，匀速提升或下沉，由上而下或由下而上进行高压喷射扩孔，其中喷射管分段提升或下沉的搭接长度为100mm，清水引孔的压力为6~8MPa。

进一步地，所述的步骤S5，具体包括：

切割出与钢绞线数量相同的长度相同的DN20镀锌管；

将DN20镀锌管套结在钢线上，用自动扣压机夹紧、套牢，然后用电弧焊机点焊；

钢绞线绑扎完毕后，从锚盘另一端为每根钢绞线穿入内径为20mm的PVC塑料增强软管；

采用扎丝间距一定距离对隔离支架和钢绞线进行绑扎，完成锚索制作。

进一步地，上述的步骤S6，具体包括：

将制作好的钢绞线安装在钻杆上，直杆钻头穿过并顶住锚盘，将被动钻杆与主动钻杆连接再送入所述引孔中；

控制高压注浆泵泵压小于或等于8MPa，鼓入清水从钻头根部和侧面喷嘴喷出，压水在锚孔切割孔壁土层，以将孔内塌陷的砂置换出来形成孔洞以便锚索和锚盘下沉。

进一步地，上述的步骤S7，具体包括：

控制高压注浆泵的泵压为25MPa，水泥净浆从钻头根部和侧面喷嘴喷出，水压在锚孔底部切割孔壁土层，将孔内土变成泥浆置换出来以形成扩大头结构；

钻头从扩大头段退出时，控制泵压缓降至20MPa，开始旋喷柱身，每段形成后撤出被动钻杆；

注浆完毕拔出钻杆后，对孔口实施封堵操作。

进一步地，在上述的步骤S7之后，还包括：

在每排锚杆工程量完成时，安装腰梁，并在龄期达到后进行锚杆张拉施工。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明通过施工准备→土方开挖→测量定位→斜向引孔→锚索制作→锚索安装→高压旋喷成桩→后续工作，与常规套管跟进法施工工艺的差别在于斜向引孔、锚索安装及高压旋喷成桩三个主要施工步骤上，常规套管跟进法钻孔是采用钻杆与套管同步钻进，以套管来稳固钻出的桩洞，清孔后人工向孔内安放锚索，注浆软管随索体进入，到位后进行常压注浆（一般会附带二次劈裂注浆）完成桩体施工；本发明采用高压旋喷桩工艺，在斜向引孔步骤，利用高压旋喷桩机加三叶钻头清水引孔，打散并清出部分土体（砂层中成孔会有部分塌孔），为顺利安放锚索做准备，引孔后采用高压旋喷桩机加带喷嘴特制直杆钻头穿过并顶住锚盘将锚索安装（清水从钻头根部和侧面喷嘴喷出，压水在锚孔切割孔壁土层，将孔内塌陷的砂置换出来，形成孔洞以便锚索和锚盘下沉，可以有效解决淤泥夹砂层部分成孔塌陷后锚索难以下沉的问题），锚索到位后，钻头高压旋喷水泥浆完成桩体施工。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1是本发明中一种适用于淤泥夹砂层的锚杆施工方法的流程示意图；

图2是本发明中一种适用于淤泥夹砂层的锚杆施工过程图；

图3是本发明中工作面及钻机就位剖面图；

图4为引孔施工剖面图；

图5为钢绞线安装剖面图；

图6为图5的钻头与锚盘处节点侧面图；

图7为图5的钻头与锚盘处节点正面图；

图8为高压旋喷成桩剖面图。

其中：1：围护结构，2：硬质合金三叶钻头，3：中空钻杆，4：钻机，5：工作面放坡，6：排浆沟，7：直杆钻头，8：锚盘，9：钢绞线，10：桩体。

具体实施方式

为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。

如图1至图2所示，本实施例公开了一种适用于淤泥夹砂层的锚杆施工方法，包括如下步骤S1至S7：

S1、进行锚杆施工准备；

该步骤S1具体包括：

1）详细研究设计内容、设计要求、地层条件和环境条件；

2）对设计阶段考虑到的地下埋设物、障碍物应做进一步核查，并进一步确定其位置、形状、尺寸和数量，同时提出排除和防护处理等措施；

3）掌握工程周围状况、建筑物状态及其影响，预测可能出现的问题并提出相应对策；

4）认真检查原材料及各种仪器设备的型号、品种、规格，检查其主要性能是否符合设计要求.

S2、在地下水降至开挖层以下时，进行土方开挖；

具体地，如图3所示，在地下水降至开挖层以下时，应先开挖按锚杆设计标高为准低于标高面向下30cm左右、宽度为不小于6米的沟槽工作面。中型或大型挖机挖土后，应用小型挖机在现场施工人员配合下清理桩体间表层浮土，并在场地中挖好排水沟及循环浆池，以避免因泥浆随意排放影响施工；

本实施例中，锚杆设计标高-0.85m，工作面标高-1.15m，工作面坡度5为1:3，排浆沟6尺寸为深度400mm×宽度500mm，长度按锚杆施工区域确定。

S3、在土方开挖沟槽后，测量标高以及在围护桩上拉线做记号；

如图3所示，当土方开挖沟槽后，应测量标高，并在围护桩上拉线做记号。XL-50型钻机就位时应准确，底座应垫平，调整钻机使钻杆垂直于围护结构，同时，通过调整液压杆，缓缓调整钻杆倾角30°，钻杆的倾斜角度应用罗盘校核，角度偏差不大于3度，垂直靠近围护结构，使钻头接触围护结构设计标高，高差不超过5cm。

S4、采用中空钻杆和硬质合金高压旋转三叶钻头实施高压旋喷钻进工艺，完成斜向引孔；

具体地，如图4所示，选用中空钻杆3和硬质合金高压旋转三叶钻头2进行斜向引孔钻进，注意当孔口返水返浆量大于注浆量时，锚杆的孔口可采用快干水泥加麻袋组合式密封处理，钻头直径200mm，叶片处钻轴含喷嘴。高压注浆泵控制泵压小于等于6MPa，鼓入清水，钻进过程中，控制钻机转数。起步时为慢档，当第一根被动钻杆（3m长）钻入土体以后，缓缓提高转速，并同时保持在快档，在土质不佳的区段，整段为慢档钻进；钻进困难时，调换为快档。在施工时应注意，在钻进前端的自由段时，转速较快，进入锚固区段，缓缓降低转速，同时提高高压注浆泵压力值，保持在8MPa左右浮动，这里需要说明的是，在本工程淤泥夹砂层地质和1800mm间距条件下，8MPa左右可以保证土体稳定性。

在扩大头段的钻进过程中，时刻观察相邻钻孔区段土体的整体性与稳定性，并注意调整泵压，防止注浆压力过大而出现浆体穿孔、串孔，土体崩解等情况。

这里需要注意的是，引孔深度不应小于设计深度，也不宜大于设计长度50mm。施工时，要间隔施工，隔一跳打，间隔24小时后才能施工相邻的锚索，避免影响锚桩质量。

高压旋转钻头（喷头）应均匀旋转，均匀提升或下沉，由上而下或由下而上进行高压喷射扩孔，喷射管分段提升或下沉的搭接长度100mm，采用小压力清水引孔，压力为6～8MPa。连接高压注浆泵和钻机的输送高压喷射液体的高压管长度不宜大于50米。

S5、采用钢绞线制作锚索；

具体地，锚索所用钢绞线运到工地是成卷并已除油、除锈好的，使用时只需拉出按锚杆长度切割、组合即可。首先，根据现场施工情况，将各根钢绞线穿于锚盘中，然后对钢绞线从锚盘中伸出的一端（约12cm）进行锁锚，套牢。具体做法为：切割出与钢绞线数量相同的长度约5cm的DN20镀锌管，并套与钢绞线上，并用自动扣压机夹紧，套牢，并用电弧焊机点焊，保证挤压套能与钢绞线紧密相连，而不至于受力脱落。

钢绞线绑扎完毕后，从锚盘另一端，为每根钢绞线穿入内径约20mm的PVC塑料增强软管，长度保持超过整跟钢绞线自由段，穿套完毕后，用扎丝间距一定距离对隔离支架和钢绞线进行绑扎，以保证在下锚入孔以后，不会出现绞线的情况。锚索应比设计长度多预留1m，为后期腰、基座和千斤顶的安装预留长度。

S6、将制作好的锚索安装在钻杆上，并将钻杆送进引孔中；

如图5至7所示，引孔完毕后，将制作好的锚盘8和钢绞线9安装于钻杆上，特制直杆钻头7穿过并顶住锚盘，然后将被动钻杆与主动钻杆连接再送入钻孔中，高压注浆泵控制泵压小于等于8MPa，鼓入清水从钻头根部和侧面喷嘴喷出，压水在锚孔切割孔壁土层，将孔内塌陷的砂置换出来，形成孔洞以便锚索和锚盘下沉，可以有效解决淤泥夹砂层部分成孔塌陷后锚索难以下沉的问题。钻进过程中，控制钻机转数为慢档，根据钻杆长度确定锚盘和钻头一起被送到设计孔深位置。

S7、在锚盘和钻头送入引孔中时，开始高压旋喷水泥净浆并在注浆完毕后拔出钻杆、封堵孔口。

如图8所示，当锚盘8和钻头7一起被送入设计孔深，开始高压旋喷水泥净浆（水泥浆按设计要求配制），控制高压注浆泵的泵压为25MPa，水泥净浆从钻头根部和侧面喷嘴喷出，水压在锚孔底部切割孔壁土层，将孔内土变成泥浆置换出来，形成扩大头结构。扩大头部位旋喷搅拌的进退次数比桩身增加2次，保证扩大头的直径要求。当钻头从扩大头段退出时，让泵压缓缓降到20MPa,开始旋喷桩身，每段形成后缓缓撤出被动钻杆，并通过计时控制退杆速度（约15分钟退出1根3米长的被动钻杆）。注意控制注浆泵压，防止击穿土体，出现相邻土体之间从钻孔中串孔。施工时，要间隔施工，隔一跳打，间隔24小时后才能施工相邻的锚索，避免影响锚桩质量。注浆完毕拔出钻杆后，孔口要立即封堵，防止漏浆、漏砂、漏水，影响施工质量及安全。

进一步地，上述方法在步骤S7之后，还包括如下步骤：

在每排锚杆工程量完成时，安装腰梁，并在龄期达到后进行锚杆张拉施工。

这里在每排锚杆工程量即将完成时，及时安排工作面和围护结构清理，以便安装腰梁，在龄期达到后及时进行锚杆张拉施工。

需要说明的是，本发明具有的有益效果如下：

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1）操作简单，施工作业面小，可以很大程度的降低支护结构施工成本及工期：

采用XL-50型钻机，钻机尺寸2768mm×1800mm×4566mm（工作时），整机质量2500kg，适用于各种场地和地形，施工作业面不大，整个加固结构轻便，占用空间小，不影响土方开挖和地下室施工，对施工场地狭小放坡困难有相邻建筑，大型护坡设备不能进场时，具有独特优越性。且由于采用旋喷工艺，水泥浆与砂层土体形成搅拌体，与普通锚杆相比，承载力明显提高，可缩短锚杆长度或减少锚杆数量，从而缩短施工工期和减少对周边环境的影响，降低支护造价；

2）降低施工难度，减少塌孔涌砂隐患：

普通锚杆施工工艺易使孔内外形成贯通，在地下水位高且含承压水的淤泥夹砂层中，极易发生涌水涌沙的喷涌现象，对周边建（构）筑物造成沉降、坍塌的危险，施工风险和社会影响很大。且在同等锚固力要求下，淤泥夹砂层蠕变效应大，锚杆的设计长度一般大于正常长度，套管跟进长度过长，很容易发生砂层抱死现象，钻机无法带动不能满足钻孔要求，需采用二级跟进作业等措施，造成施工难度增加；

本施工工艺可在引孔和注浆阶段进行有效封孔处理，能够避免涌水涌沙现象发生，且由于高压旋喷工艺在送入锚索时具备一定成孔能力，引孔阶段的成孔效果对后期锚索安装影响已经降低，无需在增加套管或其他措施防塌孔，大大降低了施工难度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种适用于淤泥夹砂层的锚杆施工方法，其特征在于，包括：

S1、进行锚杆施工准备；

S2、在地下水降至开挖层以下时，进行土方开挖；

S3、在土方开挖沟槽后，测量标高以及在围护桩上拉线做记号；

S4、采用中空钻杆和硬质合金高压旋转三叶钻头实施高压旋喷钻进工艺，完成斜向引孔；

S5、采用钢绞线制作锚索；

S6、将制作好的锚索安装在钻杆上，并将钻杆送进引孔中；

S7、在锚盘和钻头送入引孔中时，开始高压旋喷水泥净浆并在注浆完毕后拔出钻杆、封堵孔口。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S4，具体包括：

控制高压注浆泵泵压小于或等于6MPa，鼓入清水；

在钻进过程中，起步时控制钻头处于慢档，在第一根被动钻杆钻入土体后，提高转速以保持钻头处于快档；

高压旋转钻头均匀旋转，匀速提升或下沉，由上而下或由下而上进行高压喷射扩孔，其中喷射管分段提升或下沉的搭接长度为100mm，清水引孔的压力为6~8MPa。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S5，具体包括：

切割出与钢绞线数量相同的长度相同的DN20镀锌管；

将DN20镀锌管套结在钢线上，用自动扣压机夹紧、套牢，然后用电弧焊机点焊；

钢绞线绑扎完毕后，从锚盘另一端为每根钢绞线穿入内径为20mm的PVC塑料增强软管；

采用扎丝间距一定距离对隔离支架和钢绞线进行绑扎，完成锚索制作。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S6，具体包括：

将制作好的钢绞线安装在钻杆上，直杆钻头穿过并顶住锚盘，将被动钻杆与主动钻杆连接再送入所述引孔中；

控制高压注浆泵泵压小于或等于8MPa，鼓入清水从钻头根部和侧面喷嘴喷出，压水在锚孔切割孔壁土层，以将孔内塌陷的砂置换出来形成孔洞以便锚索和锚盘下沉。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S7，具体包括：

控制高压注浆泵的泵压为25MPa，水泥净浆从钻头根部和侧面喷嘴喷出，水压在锚孔底部切割孔壁土层，将孔内土变成泥浆置换出来以形成扩大头结构；

钻头从扩大头段退出时，控制泵压缓降至20MPa，开始旋喷柱身，每段形成后撤出被动钻杆；

注浆完毕拔出钻杆后，对孔口实施封堵操作。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的步骤S7之后，还包括：

在每排锚杆工程量完成时，安装腰梁，并在龄期达到后进行锚杆张拉施工。