CN110055963B - 一种位于地下水水位以下锚杆的施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种位于地下水水位以下锚杆的施工工艺，其包括以下主要施工步骤：用水钻在墙体上进行钻孔，并预留5‑10cm，依次安装孔口管、球阀和密封套管，密封套管内周面安装盘根；盘根将水钻钻筒包裹密封后，将剩余墙体打通；钻进时，盘根将钻杆包裹密封；成孔后，压浆并拔出钻杆，关闭球阀和排渣阀；将密封套管拆除，在球阀外端面安装第二密封套管，第二密封套管内充满有丙烯酸盐凝结成的胶体；将锚杆或锚索插从胶体中插入至孔底，过程中，胶体将锚杆或锚索包裹。本发明具有以下效果：开孔时，关闭球阀即可防止地下水流出；钻进过程中，密封套管将钻杆包裹；插入锚杆过程中，丙烯酸盐胶体对锚杆及锚索进行包裹，防止孔内浆液流出。

Description

一种位于地下水水位以下锚杆的施工工艺

技术领域

本发明涉及锚杆施工的技术领域，尤其是涉及一种位于地下水水位以下锚杆的施工工艺。

背景技术

目前基坑工程的支护结构中,经常采用地下连续墙+锚杆支护或者桩锚支护。锚杆施工前，基坑四周的地下连续墙或桩体结构（相当于墙体）已经完成，锚杆主要起到对墙体的拉结作用。锚杆施工的基本工艺如下：用水钻在混凝土墙体上钻出供锚杆钻机的钻杆伸入的孔洞；然后锚杆钻机在墙体背后土层中钻孔；钻至设计深度后，在孔内进行压浆，边压浆边退出钻杆；钻孔内全部压满水泥浆后，将锚杆或锚索从孔口插入并插至孔底；待钻孔内水泥浆达到张拉强度要求后，对锚杆或锚索进行张拉。

但是，当地下水位较高，锚杆施工位置低于地下水位，在锚杆开孔时会有地下水从开孔位置流出或者喷出，如果地层颗粒较细，还会出现严重的涌砂的现象，这种情况严重影响基坑支护结构的稳定，并危及基坑周边环境。

目前面对这种地层情况施工锚杆时，都是采用跟管钻机，钻孔过程中，钻杆与孔壁处会有出现大量涌水涌沙的现象，现有控制方案就是采用草帘，止水带等进行封堵，但是效果欠佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种位于地下水水位以下锚杆的施工工艺，该工艺能够在整个锚杆施工过程中对钻孔内涌水涌沙进行有效控制。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种位于地下水水位以下锚杆的施工工艺，包括以下施工步骤：

步骤1：用水钻在墙体上进行钻孔，距离墙体与土体结合面5-10cm时，停止钻进；如墙体上预留了孔口管，则无需开孔；

步骤2：在墙体的钻孔内安装孔口管，使孔口管与钻孔孔壁密实无空隙；孔口管外露部分的周面上开设有水压平衡口，水压平衡口上安装排渣管与排渣阀；

步骤3：在孔口管上安装球阀，在球阀的外端面安装密封套管，密封套管内周面安装盘根；

步骤4：打开球阀，水钻的钻筒穿入密封套管、球阀的内孔和孔口管，盘根将水钻钻筒外壁包裹密封；打开排渣阀，然后将剩余的5-10cm厚的墙体打通，钻进过程中，钻渣从排渣管排出；墙体钻通后，拔出水钻钻筒，关闭球阀和排渣阀；

步骤5：锚杆成孔的套管钻机就位，钻头和钻杆伸入密封套管，盘根将钻杆包裹密封；打开球阀与排渣阀，开始钻进成孔；

步骤6：成孔后，向钻杆内压浆并逐渐拔出钻杆，压浆至孔口管处，排渣阀有水泥浆排出时，将钻杆从球阀中拔出；关闭球阀和排渣阀；

步骤7：将密封套管拆除，在球阀外端面安装第二密封套管，第二密封套管内充满有丙烯酸盐凝结成的胶体；

步骤8：将锚杆或锚索插入第二密封套管的胶体中，打开球阀和排渣阀，将锚杆或锚索继续插入至孔底；插入至孔底过程中，胶体将锚杆或锚索包裹，防止孔内液体从孔口流出。

步骤9：待孔内的水泥浆初凝后，拆除第二密封套管和球阀；

步骤10：待孔内的水泥浆达到要求强度后，将锚杆或锚索进行张拉锚固。

通过采用上述技术方案，在开孔时，钻通墙体后，水钻钻筒退至密封套管内，关闭球阀即可完成孔口的密封，防止地下水流出；钻进过程中，密封套管将钻杆包裹，仅通过排渣管进行压力平衡及排渣，且控制排渣阀可以对钻孔过程中的出水进行控制，防止渗漏水超量；插入锚杆过程中，利用丙烯酸盐胶体的吸水膨胀等特征，对锚杆及锚索进行包裹，从而对孔口形成封闭，防止孔内浆液从孔口流出。

本发明进一步设置为：步骤7中安装第二密封套管后，将丙烯酸盐浆液注入管内，待丙烯酸盐凝结为胶体后，再进行后续步骤施工。

本发明进一步设置为：第二密封套管设置有可拆卸的端盖，端盖上开设有进浆孔和排气孔；施工时先安装端盖，从端盖上的进浆孔注入丙烯酸盐；丙烯酸盐凝固后，拆除端盖。

通过采用上述技术方案，方便了现场注入丙烯酸盐的操作。

本发明进一步设置为：第二密封套管的两端设置有法兰盘，第二密封套管与球阀法兰连接，与端盖螺栓连接。

通过采用上述技术方案，第二套管与球阀及端盖的拆装方便高效。

本发明进一步设置为：第二密封套管的内壁变径设置，靠近球阀处的内径小。

通过采用上述技术方案，防止锚杆或锚索插入孔底过程中，丙烯酸盐胶体被带入钻孔中。

本发明进一步设置为：步骤8中，待锚索插入至孔底后，在第二密封套管内再次注入丙烯酸盐，将多根钢绞线之间的空隙填满。

通过采用上述技术方案，将孔口再次完全封闭，防止钻孔内水泥浆液凝固阶段有水从孔口流出。

本发明进一步设置为：插入的锚杆或锚索上安装有二次注浆管；在步骤9与步骤10之间进行二次劈裂注浆。

通过采用上述技术方案，加强了锚固体强度。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.在开孔时，钻通墙体后，水钻钻筒退至密封套管内，关闭球阀即可完成孔口的密封，防止涌水涌沙现象；

2.钻进过程中，密封套管将钻杆包裹，防止地下水从孔口流出；通过排渣管进行压力平衡及排渣，且控制排渣阀可以对钻孔过程中的出水进行控制，防止渗漏水超量；

3.插入锚杆过程中，利用丙烯酸盐胶体的吸水膨胀等特征，对锚杆及锚索进行包裹，从而对孔口形成封闭，防止孔内浆液从孔口流出；

4.第二密封套管的内壁变径设置，防止锚杆或锚索插入孔底过程中，丙烯酸盐胶体被带入钻孔中。

附图说明

图1是安装孔口管的结构示意图；

图2是安装球阀和密封套管的结构示意图；

图3是水钻将预留的墙体打通的结构示意图；

图4是钻杆钻进过程结构示意图；

图5是孔内注浆完成、钻杆拔出后的结构示意图；

图6是安装第二密封套管后的结构示意图；

图7是设置有端盖的第二密封套管安装后的结构示意图；

图8是锚杆从胶体插入钻孔的结构示意图；

图9是锚索从胶体插入钻孔的结构示意图；

图10是锚杆与锚索最终锚固后的结构示意图。

图中，1、墙体；2、土体；3、孔口管；31、排渣阀；4、球阀；5、密封套管；6、套管钻机；61、钻杆；7、第二密封套管；71、端盖；72、进浆孔；73、排气孔；8、锚索；81、导向帽；82、支撑架；83、钢铰线；84、二次注浆管；9、胶体；10、锚杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明公开的一种位于地下水水位以下锚杆的施工工艺，包括以下施工步骤：

步骤1：如图1所示，用水钻在墙体1上进行钻孔，距离墙体1与土体2结合面5-10cm时，停止钻进；如墙体1上预留了孔口管3，则无需开孔；

步骤2：在墙体1的钻孔内安装孔口管3，孔口管3与钻孔之间注入水泥浆或水玻璃双浆液，使孔口管3与钻孔孔壁密实无空隙；孔口管3外露部分的周面上开设有水压平衡口，水压平衡口上安装排渣管与排渣阀31；孔口管3的外端面焊接有法兰盘。

步骤3：如图2所示，在孔口管3的外端面安装球阀4，在球阀4的外端面安装密封套管5；球阀4与孔口管3及密封套管5之间均可以用法兰连接，并设置密封垫，使三者形成封闭的通道。密封套管5内周面安装盘根；

步骤4：如图3所示，打开球阀4，水钻的钻筒穿入密封套管5、球阀4的内孔和孔口管3，盘根将水钻钻筒外壁包裹密封；打开排渣阀31，然后将剩余的5-10cm厚的墙体1打通，钻进过程中，钻渣从排渣管排出；墙体1钻通后，拔出水钻钻筒，关闭球阀4和排渣阀31；

步骤5：如图4所示，锚杆成孔的套管钻机6就位，钻头和钻杆61伸入密封套管5，盘根将钻杆61包裹密封；打开球阀4与排渣阀31，开始钻进成孔；钻进过程中，排渣阀31起到平衡钻孔内部压力和排渣的作用，根据钻孔内水压大小随时调整阀门开关大小。

球阀4的内孔、孔口管3和密封套管5的内孔直径均应大于钻杆61和钻头的最大直径，以便钻杆61和钻头可以顺利穿过。密封套管5可以是柔性防水套管，柔性防水套管的内部填料材料为盘根；盘根的两端分别与固定板和活动板抵接，通过调节柔性防水套管上的螺栓可以改变固定板和活动板的间距，从而使盘根收紧或展开。盘根展开时厚度减小，内部空间增大，钻头和钻杆61恰好可以顺利穿过，收紧时厚度增大，内部空间减小，可以紧紧地压在钻杆61上，防止钻孔内的地下水流出。

步骤6：如图5所示，成孔后，向钻杆61内压浆并逐渐拔出钻杆61，压浆至孔口管3处，排渣阀31有水泥浆排出时，将钻杆61从球阀4中拔出；关闭球阀4和排渣阀31；

步骤7：如图6所示，将密封套管5拆除，在球阀4外端面安装第二密封套管7，第二密封套管7内充满有丙烯酸盐凝结成的胶体9；第二密封套管7的两端设置有法兰盘，第二密封套管7与球阀4法兰连接。

丙烯酸盐一般用双浆液混合而成，具有快速凝固的特性（几分钟即可凝固），而且凝固后形成的胶体9状有很好的弹性和吸水膨胀性。

第二密封套管7内的丙烯酸盐可以提前进行注入，施工时只要将带有胶体9状的丙烯酸盐的第二密封套管7安装在球阀4外端面即可。丙烯酸盐也可以在现场进行注入，如图7所示，为了方便现场注入，第二密封套管7还设置有可拆卸的端盖71，端盖71上靠近上端处开设有进浆孔72和排气孔73，靠近周边均匀开设螺栓孔。施工时先将端盖71与第二密封套管7的法兰用螺栓连接固定，然后从端盖71上的进浆孔72注入丙烯酸盐；丙烯酸盐凝固后，拆除端盖71。

步骤8：如图8与图9所示，待丙烯酸盐凝结为胶体9后，锚杆或锚索8插入第二密封套管7的胶体9中，打开球阀4和排渣阀31，将锚杆或锚索8继续插入至孔底；插入至孔底过程中，胶体9将锚杆10或锚索8包裹，防止孔内浆液从孔口流出。

锚杆10的端头和锚索8端头的导向帽81（见图9）可以扎破胶体9，插入钻孔内，随后胶体9将锚杆10或锚索8包裹。虽然如图9所示，锚索8包括分段设置的支撑架82，支撑架82将多根钢铰线83支撑为中间有空隙的结构，锚索8插入过程中，当支撑架82通过第二密封套管7后，胶体9因在带水作业环境下遇水膨胀，从而将多根钢铰线83之间空隙进行填充，从而减少钻孔内高压水或已经注入的水泥浆从空隙中流出。

较佳地，待锚索8插入至孔底后，在第二密封套管7内再次注入丙烯酸盐，将多根钢绞线之间的空隙完全填满，从而将孔口再次完全封闭，防止钻孔内水泥浆液凝固阶段有水从孔口流出。

为了防止锚杆10或锚索8插入孔底过程中，丙烯酸盐胶体9被带入钻孔中，所以将第二密封套管7的内壁变径设置，靠近球阀4处的内径小。例如可以在第二密封套管7靠近球阀4的端头固接缩口环形片，环形片内径小于第二密封套管7的内径即可。

进一步地，插入的锚杆10或锚索8上安装有二次注浆管84。

步骤9：如图10所示，待孔内的水泥浆达到一定强度后，拆除第二密封套管7和球阀4；然后进行二次劈裂注浆。

步骤10：待孔内的水泥浆达到要求强度后，将锚杆10或锚索8进行张拉锚固。

本实施例中所述的墙体1可以是地下连续墙、桩板墙或桩锚支护中的桩体结构等地下支护结构。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种位于地下水水位以下锚杆的施工工艺，其特征在于：包括以下施工步骤：

步骤1：用水钻在墙体(1)上进行钻孔，距离墙体(1)与土体(2)结合面5-10cm时，停止钻进；如墙体(1)上预留了孔口管(3)，则无需开孔；

步骤2：在墙体(1)的钻孔内安装孔口管(3)，使孔口管(3)与钻孔孔壁密实无空隙；孔口管(3)外露部分的周面上开设有水压平衡口，水压平衡口上安装排渣管与排渣阀(31)；

步骤3：在孔口管(3)上安装球阀(4)，在球阀(4)的外端面安装密封套管(5)，密封套管(5)内周面安装盘根；

步骤4：打开球阀(4)，水钻的钻筒穿入密封套管(5)、球阀(4)的内孔和孔口管(3)，盘根将水钻钻筒外壁包裹密封；打开排渣阀(31)，然后将剩余的5-10cm厚的墙体(1)打通，钻进过程中，钻渣从排渣管排出；墙体(1)钻通后，拔出水钻钻筒，关闭球阀(4)和排渣阀(31)；

步骤5：锚杆(10)成孔的套管钻机(6)就位，钻头和钻杆(61)伸入密封套管(5)，盘根将钻杆(61)包裹密封；打开球阀(4)与排渣阀(31)，开始钻进成孔；

步骤6：成孔后，向钻杆(61)内压浆并逐渐拔出钻杆(61)，压浆至孔口管(3)处，排渣阀(31)有水泥浆排出时，将钻杆(61)从球阀(4)中拔出；关闭球阀(4)和排渣阀(31)；

步骤7：将密封套管(5)拆除，在球阀(4)外端面安装第二密封套管(7)，第二密封套管(7)内充满有丙烯酸盐凝结成的胶体(9)；

步骤8：将锚杆(10)或锚索(8)插入第二密封套管(7)的胶体(9)中，打开球阀(4)和排渣阀(31)，将锚杆(10)或锚索(8)继续插入至孔底；插入至孔底过程中，胶体(9)将锚杆(10)或锚索(8)包裹，防止孔内液体从孔口流出；

步骤9：待孔内的水泥浆初凝后，拆除第二密封套管(7)和球阀(4)；

步骤10：待孔内的水泥浆达到要求强度后，将锚杆(10)或锚索(8)进行张拉锚固。

2.根据权利要求1所述的位于地下水水位以下锚杆的施工工艺，其特征在于：步骤7中安装第二密封套管(7)后，将丙烯酸盐浆液注入管内，待丙烯酸盐凝结为胶体(9)后，再进行后续步骤施工。

3.根据权利要求2所述的位于地下水水位以下锚杆的施工工艺，其特征在于：第二密封套管(7)设置有可拆卸的端盖(71)，端盖(71)上开设有进浆孔(72)和排气孔(73)；施工时先安装端盖(71)，从端盖(71)上的进浆孔(72)注入丙烯酸盐；丙烯酸盐凝固后，拆除端盖(71)。

4.根据权利要求3所述的位于地下水水位以下锚杆的施工工艺，其特征在于：第二密封套管(7)的两端设置有法兰盘，第二密封套管(7)与球阀(4)法兰连接，与端盖(71)螺栓连接。

5.根据权利要求1所述的位于地下水水位以下锚杆的施工工艺，其特征在于：第二密封套管(7)的内壁变径设置，靠近球阀(4)处的内径小。

6.根据权利要求1所述的位于地下水水位以下锚杆的施工工艺，其特征在于：步骤8中，待锚索(8)插入至孔底后，在第二密封套管(7)内再次注入丙烯酸盐，将多根钢绞线之间的空隙填满。

7.根据权利要求1所述的位于地下水水位以下锚杆的施工工艺，其特征在于：插入的锚杆(10)或锚索(8)上安装有二次注浆管(84)；在步骤9与步骤10之间进行二次劈裂注浆。

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