CN108755676A - 富含水砂层条件下锚索施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种富含水砂层条件下锚索施工方法，涉及建筑施工技术领域，解决了现有技术中因砂层含水量过高，而造成涌水涌砂的高风险现象，从而增加施工风险的问题。其技术方案要点是一种富含水砂层条件下锚索施工方法，包括：S1、土方开挖，并定位锚索孔；S2、套管安装，且在安插套管之前将套管制冷；S3、旋钻引孔，同时充入用于吸热的液氮，并抽出氮气；S4、安装锚索，并一次注浆；S5、锚墩施工，并二次注浆；S6、张拉锁定锚索，达到了减缓地下水流动的速率，降低施工过程中地下水流动造成涌水涌砂的风险，提高施工安全性的目的。

Description

富含水砂层条件下锚索施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，更具体的说，涉及一种富含水砂层条件下锚索施工方法。

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，地下空间技术得到广泛的应用。深基坑开挖的工程也就随之而增，锚索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，锚索工作性能的可靠性决定了基坑支护的安全。

安装锚索前一般需要钻孔形成锚索孔，同时也因为锚索孔的成型增加施工的难度，特别是针对富含地下水的砂层，在成孔过程中常出现边钻边塌孔的现象，并且随着锚索开孔深度的增加，地下水含量越来越多，而承压水的压力随之也越来越大，那么涌水涌砂的风险也越来越大，因此极大增加施工的风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种富含水砂层条件下锚索施工方法，减缓地下水流动的速率，降低施工过程中地下水流动造成涌水涌砂的风险，提高施工安全性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种富含水砂层条件下锚索施工方法，包括：S1、土方开挖，并定位锚索孔；S2、套管安装，且在安插套管之前将套管制冷；S3、旋钻引孔，同时充入用于吸热的液氮，并抽出氮气；S4、安装锚索，并一次注浆；S5、锚墩施工，并二次注浆；S6、张拉锁定锚索。

通过采用上述技术方案，采用套管跟进法进行，相对其他工艺可以防坍塌从而邮箱成孔；且在S2中将套管提前制冷，确保插入砂层内的套管保持低温，通过与砂层冷热交替的循环，降低砂层及砂层中水分的温度，从而减缓安插处水分流动的速率，降低涌砂塌孔的风险；在S3中在钻孔过程中充入液氮，利用液氮低沸点的特性，液氮可快速气化，气化吸热从而快速降低锚索孔内的温度，提高对砂层及砂层中水分流动的减速效果，降低钻孔过程中涌砂涌水的风险，因此可提高施工安全性。

本发明的进一步设置在于，在所述S3中利用螺旋钻钻孔并取芯，所述螺旋钻的钻杆轴内沿其轴向开设有用于容置液氮的中空腔，且所述中空腔的一端延伸至钻杆轴朝锚索孔孔外的一侧。

通过采用上述技术方案，设置中空腔，将液氮置于高速自转的钻杆轴内，利用钻杆轴的自转使得中空腔内的液氮处于离心状态，从而增大液氮对中空腔内壁的挤压，增大液氮与中空腔的接触面积，以便吸收钻杆轴处的热度，加快液氮的气化，而快速降低锚索孔内的温度，提高对砂层及砂层中水分流动的减速效果，降低螺旋钻的温度，确保钻孔的稳定运行。

本发明的进一步设置在于，所述钻杆轴上的侧壁上具有多个沿轴向分布且与中空腔相通的透气孔，且所述透气孔处覆盖安装有用于阻碍液氮流出的透气膜。

通过采用上述技术方案，设置透气孔，以便液氮气化后形成的氮气从透气孔处排出，避免残留于中空腔内造成高压的状态，导致钻杆轴的破裂，同时将氮气排出中空腔，进入锚索孔内，即可通过氮气在锚索孔内的堆积，协助螺旋钻排出砂芯，从而提高钻孔效率；设置透气膜，供气化的氮气从中空腔处排出，同时避免大量液氮极速流失，降低透气孔加工的难度。

本发明的进一步设置在于，在所述螺旋钻钻孔时同步向中空腔内注入液氮，且使所述中空腔内的液氮液面位于锚索孔的孔口外。

通过采用上述技术方案，随螺旋钻钻进而同步将液氮注入中空腔，确保液氮在中空腔内的流动，提高单位体积液氮与钻杆轴之间的接触面积，加快液氮的气化，从而提高锚索孔内降温速率；同时注入液氮时始终保持中空腔内液氮的液面位于锚索孔的孔口外，使得锚索孔内螺旋钻的所在深度处均受到液氮的冷却效果。

本发明的进一步设置在于，所述S3和S4之间进行清孔处理，并通过螺旋钻的螺旋钻杆将锚索孔内的泥浆及沉渣冲出锚索孔外；所述S4中在锚索外可拆卸安装有海绵垫。

通过采用上述技术方案，进行清孔处理，提高锚索与注浆时的水泥砂浆之间连接的牢固性，且设置海绵垫，用于吸干锚索孔内清孔后的水分，确保锚索孔内干燥，避免影响注浆时水洗沙浆的配比。

本发明的进一步设置在于，所述海绵垫经绳子捆绑固定在锚索外，且在所述锚索上滑动连接有用于切断绳子的刀片；所述锚索和刀片之间设置有限制刀片相对锚索滑移的止动结构。

通过采用上述技术方案，设置刀片，实现海绵垫位于锚索孔内的拆卸工作，设置止动结构，避免在安插锚索过程中，刀片相对锚索发生相对滑动，造成海绵垫意外松脱。

本发明的进一步设置在于，所述S2之前，在土方开挖后形成的基坑外围处设置井点，并持续进行抽水操作。

通过采用上述技术方案，设置井点，减小基坑周围地下水的含量，避免基坑坍塌。

本发明的进一步设置在于，在所述S2和S3之间，对锚索孔的所在面处设置钢筋网并浇灌混凝土形成与套管相连的护壁面层。

通过采用上述技术方案，设置护壁面层，用于基坑护坡，避免基坑坡面处的滑砂塌孔，且避免套管在安装锚索的后续过程中发生松动。

综上所述，本发明具有以下有益效果：在采用套管跟进法的S2中将套管提前制冷，确保插入砂层内的套管保持低温，通过与砂层冷热交替的循环，降低砂层及砂层中水分的温度，从而减缓安插处水分流动的速率，降低涌砂塌孔的风险；在S3中在钻孔过程中充入液氮，利用液氮低沸点的特性，液氮可快速气化，气化吸热从而快速降低锚索孔内的温度，提高对砂层及砂层中水分流动的减速效果，降低钻孔过程中涌砂涌水的风险，因此可提高施工安全性。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明中基坑处于S3过程时的示意图；

图3为本发明中螺旋钻杆处的示意图；

图4为本发明中锚索处的示意图。

图中，1、基坑；2、井点；3、锚索孔；4、套管；5、护壁面层；7、螺旋钻杆；7a、钻杆轴；71、中空腔；72、透气孔；8、锚索；81、刀片；82、限位轴。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种富含水砂层条件下锚索施工方法，包括以下步骤：

S1、土方开挖，定位锚索孔3。

分层逐次开挖至锚索8标高以下40cm形成基坑1，且留设施工平台。

结合图2所示，与此同时，在基坑1的预留场地外围环设有多个井点2，进行井点2降水，井点2的深度低于基坑1最终深度的8m，井点2内利用抽水泵进行持续抽水的操作，从而确保井点2内水位始终保持低于基坑1深度2m的要求，减小基坑1周围地下水的含量，避免基坑1坍塌。

复核每排锚索8的水平标高，根据设计的锚索8水平间距要求拉通线进行布孔，并用喷漆在桩位喷锚索孔3编号。

S2、套管4安装。

搭设操作架，将钻机移动就位并锁定。

套管4选用钢套管4，在安装前检查套管4直径，并提前2天将套管4放入冷藏室进行制冷操作，直至套管4表面温度降至4摄氏度以下；安装时，将从冷藏室取出的套管4临时用厚棉布包裹，当套管4的一端定位插入锚索孔3时，厚棉布滞留在锚索孔3的孔口处，确保插入砂层内的套管4保持低温，通过与砂层冷热交替的循环，降低砂层及砂层中水分的温度，从而减缓安插处水分流动的速率，降低涌砂塌孔的风险。

采用钢套管4逐节朝下钻进（图中未示意出），每节套管4长度为1m，且相邻两节套管4采用丝口对接，套管4插入后的轴向与地基表面之间的夹角控制在25°至28°之间，平衡套管4插入的深度和其与砂层之间的接触面积，提高套管4对砂层的支撑力。

安插所有套管4后，在锚索孔3的所在面处经螺栓固定安装钢筋网，且在外围围设钢板，在钢筋网处浇灌混凝土，从而形成一个护壁面层5，用于基坑1护坡，避免基坑1坡面处的滑砂塌孔，而在混凝土冷凝后拆除钢板即可。套管4预埋于护壁面层5，从而使两者固定相连，且套管4贯穿护壁面层5，避免套管4在安装锚索8的后续过程中发生松动。

S3、旋钻引孔。

结合图3所示，将螺旋钻从套管4的管口处钻进，图中螺旋钻仅显示螺旋钻杆7，用于钻孔并排出套管4内的砂芯，螺旋钻的钻杆轴7a内具有一个中空腔71，中空腔71沿钻杆轴7a的轴向设置，且中空腔71的一端延伸至钻杆轴7a背向螺旋钻钻头的端，以便将液氮注入中空腔71内。

钻杆轴7a的侧壁上还开设有多个与中空腔71相通的透气孔72，透气孔72沿中空腔71的轴向分布，且在每个透气孔72的所在处还经环氧树脂粘连覆盖有一个透气膜（图中未示意出），透气膜供气化的氮气从中空腔71处排出，同时避免大量液氮极速流失。

当螺旋钻使用时，随之钻进而同步将液氮注入中空腔71，确保液氮在中空腔71内的流动，提高单位体积液氮与钻杆轴7a之间的接触面积，加快液氮的气化，从而提高锚索孔3内降温速率，进而实现对锚索孔3附近处砂层的降温，提高对砂层及砂层中水分流动的减速效果，降低钻孔过程中涌砂涌水的风险。同时注入液氮时始终保持中空腔71内液氮的液面位于锚索孔3的孔口外，使得锚索孔3内螺旋钻的所在深度处均受到液氮的冷却效果。

在螺旋钻钻孔的同时，在锚索孔3的孔口外设置抽风机，以便抽出锚索孔3内的氮气，同时协助螺旋钻排出砂芯，氮气在锚索孔3内的堆积也便于挤出锚索孔3内的砂芯，从而提高钻孔效率。

当螺旋钻运行至锚索孔3的底部时，进行清孔处理：将自来水水管连接到钻机，大量的清水送入锚索孔3内，排出残余的氮气，同时经液氮与水的反应，将锚索孔3内的泥浆固化，并通过螺旋钻杆7将锚索孔3内的泥浆及沉渣冲出锚索孔3外，直至锚索孔3的孔口处返出清水为止。

S4、安装锚索8，一次注浆。

结合图4所示，在安装锚索8前，提前在锚索8外经身子捆绑固定一层海绵垫，海绵垫用于吸干锚索孔3内清孔后的水分，确保锚索孔3内干燥。且锚索8上具有一个沿其轴向设置的滑槽，滑槽的截断面呈燕尾状，滑槽的宽度沿锚索8轴向自锚索孔3的孔底至孔口方向逐渐增大，滑槽内滑动连接有一个与滑槽空间匹配的刀片81，刀片81的刀口凸出于锚索8的外壁。刀片81与锚索8之间贯穿有多个限位轴82，且此时刀片81与滑槽之间存在滑移间隙，从而形成限制刀片81相对锚索8滑移的止动结构，而当锚索8完全插入锚索孔3内时，将刀片81完全压入滑槽内，使得限位轴82断裂，从而利用刀片81隔断绳子，便于取出海绵垫。

取出海绵垫后向锚索孔3内注入M40水泥砂浆，此时先常压注浆，直至浆液流至孔口，再进行高压注浆，确保锚索孔3内形成紧实的浆块。

S5、锚墩施工，二次注浆。

锚索8注浆完成后，在锚索孔3的孔口处制作锚墩，并在锚墩和孔口之间的缝隙处二次注浆，砼浇注密实即可。

S6、张拉锁定锚索8。

锚墩施工7天后，待锚索8及锚墩强度达到70%的设计强度，利用YCJ-150穿心式液压千斤顶对锚索8进行张拉锁定。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种富含水砂层条件下锚索施工方法，其特征在于，包括：

S1、土方开挖，并定位锚索孔(3)；

S2、套管(4)安装，且在安插套管(4)之前将套管(4)制冷；

S3、旋钻引孔，同时充入用于吸热的液氮，并抽出氮气；

S4、安装锚索(8)，并一次注浆；

S5、锚墩施工，并二次注浆；

S6、张拉锁定锚索(8)。

2.根据权利要求1所述的富含水砂层条件下锚索施工方法，其特征在于，在所述S3中利用螺旋钻钻孔并取芯，所述螺旋钻的钻杆轴(7a)内沿其轴向开设有用于容置液氮的中空腔(71)，且所述中空腔(71)的一端延伸至钻杆轴(7a)朝锚索孔(3)孔外的一侧。

3.根据权利要求2所述的富含水砂层条件下锚索施工方法，其特征在于，所述钻杆轴(7a)上的侧壁上具有多个沿轴向分布且与中空腔(71)相通的透气孔(72)，且所述透气孔(72)处覆盖安装有用于阻碍液氮流出的透气膜。

4.根据权利要求2所述的富含水砂层条件下锚索施工方法，其特征在于，在所述螺旋钻钻孔时同步向中空腔(71)内注入液氮，且使所述中空腔(71)内的液氮液面位于锚索孔(3)的孔口外。

5.根据权利要求1所述的富含水砂层条件下锚索施工方法，其特征在于，所述S3和S4之间进行清孔处理，并通过螺旋钻的螺旋钻杆(7)将锚索孔(3)内的泥浆及沉渣冲出锚索孔(3)外；所述S4中在锚索(8)外可拆卸安装有海绵垫。

6.根据权利要求5所述的富含水砂层条件下锚索施工方法，其特征在于，所述海绵垫经绳子捆绑固定在锚索(8)外，且在所述锚索(8)上滑动连接有用于切断绳子的刀片(81)；所述锚索(8)和刀片(81)之间设置有限制刀片(81)相对锚索(8)滑移的止动结构。

7.根据权利要求1所述的富含水砂层条件下锚索施工方法，其特征在于，所述S2之前，在土方开挖后形成的基坑(1)外围处设置井点(2)，并持续进行抽水操作。

8.根据权利要求1所述的富含水砂层条件下锚索施工方法，其特征在于，在所述S2和S3之间，对锚索孔(3)的所在面处设置钢筋网并浇灌混凝土形成与套管(4)相连的护壁面层(5)。