CN113463657B - 一种水下锚索施工工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种水下锚索施工工艺，包括S1、连续墙内预埋孔口管；S2、孔口管上法兰连接孔口密封装置；S3、采用可丢钻头进行超前扩孔，采用全套管跟进的钻孔方式，采用反冲洗方式排出中细砂；S4、套管深入地层内一端固定有套管钻头；期间更换钻杆时，将可丢钻头向套管内拉入，钻头体将套管钻头密封，且钻杆与可丢钻头未分离；S5、钻孔至设计深度后，加压回拉或反冲击使可丢钻头与钻杆脱离，此时钻头体将套管钻头密封；S6、提出钻杆并下入锚索；S7、套管外露端部安装注浆帽，起拔套管并压力注浆；S8、保留最后一根套管，待水泥浆初凝或水泥浆与水压平衡时拔掉套管；S9、终孔，本申请具有防止涌出来的中细砂堵塞套管，保证锚索安放到位的效果。

Description

一种水下锚索施工工艺

技术领域

本申请涉及锚索施工的技术领域，尤其是涉及一种水下锚索施工工艺。

背景技术

随着城市基础建设发展，基坑工程越来越深，规模越来越大，锚杆作为深基坑工程中有效的支护手段，已经普遍采用。

在基坑施工过程中，对于含水层丰富，水位偏高的底层，如降水效果不好，地下水会对基坑影响较大。通常基坑支护形式被迫采用帷幕止水配合内支撑的施工方法，相较于锚杆施工，施工工期和施工成本都大大增加。如果解决水下锚杆施工，可以大幅度降低工程造价。通常基坑开挖前设置连续墙，作为截水、防渗、承重、挡水结构。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有对于含沙量较大地层，由于钻杆端部水压力较大，钻至设计深度后，取出钻杆，会出现涌水涌砂现象，涌出来的中细砂堵塞套管，造成锚筋无法安放到位，锚索无法施工的缺陷。

发明内容

为了防止涌出来的中细砂堵塞套管，保证锚索安放到位的效果，本申请提供一种水下锚索施工工艺。

本申请提供一种水下锚索施工工艺，包括以下步骤：

S1、连续墙施工并在连续墙内预埋孔口管，孔口管连通连续墙两侧空间；

S2、基坑开挖，凿除孔口管处混凝土保护层，在孔口管上焊接孔口法兰，并法兰连接孔口密封装置；

S3、钻杆穿入孔口管进行钻孔施工，采用可丢钻头进行超前扩孔，采用全套管跟进的钻孔方式，且采用反冲洗方式排出中细砂，中细砂从钻杆与套管之间的间隙反冲出钻孔，孔口密封装置对套管外壁与孔口管之间的间隙密封；

S4、套管深入地层内一端固定有套管钻头，可丢钻头包含钻头体，钻孔至设计深度；期间更换钻杆时，将可丢钻头向套管内拉入，此时钻头体将套管钻头密封，且钻杆与可丢钻头未分离；

S5、钻孔至设计深度后，加压回拉或反冲击使可丢钻头与钻杆脱离，此时钻头体将套管钻头密封；

S6、提出钻杆并下入锚索；

S7、套管外露端部安装注浆帽，起拔套管并压力注浆；

S8、保留最后一根套管，待水泥浆初凝或水泥浆与水压平衡时拔掉套管；

S9、终孔。

通过采用上述技术方案，在连续墙施工的时候就将孔口管预埋在连续墙内为后续钻孔施工提供了便利，在孔口管上连接孔口密封装置，在钻孔施工中，对套管外壁与孔口管之间的间隙进行密封，避免地下水以及中细砂从两者之间的缝隙涌出，对施工造成影响；在钻杆和套管需要拼接时，将可丢钻头拉入套管内，使钻头体将套管钻头密封，且暂时关闭反冲洗工序，对套管内进行密封，为钻杆和套管的替换拼接提供便利；在钻孔达到设计深度后，加压回拉或反冲击使可丢钻头与钻杆脱离，此时钻头提将套管钻头密封，套管内部为密封状态，为锚索的放入提供了便利，使锚筋能放到指定深度，而后通过压力注浆将可丢钻头冲开，完成后续注浆工序，整个操作过程达到了既保证锚筋能放到指定位置，也使锚索施工工序能顺利进行的效果。

可选的，S3中反冲洗方式进行中细砂排出，采用冲砂高压清水泵，且规格采用扬程155米，流量1080立方米/小时的冲砂高压清水泵。

通过采用上述技术方案，通过冲砂高压清水泵输送清水实现反冲洗方式，且对应扬程和流量满足施工需求，带动中细砂顺利排出。

可选的，S7中锚索锚筋下入孔底后，改用注浆压力在0.2~1MPa注浆泵注浆。

通过采用上述技术方案，锚筋下入孔底代表已经放置在指定深度，此时调整注浆塔压力，不需要过高强度的压力，减少对周围土体的扰动，节省能源。

可选的，S8中水泥浆采用水泥-水玻璃浆，是以水泥和水玻璃为主剂，水玻璃用量为水泥用量的5%至8%。

通过采用上述技术方案，单纯水泥浆易扩散，加入水玻璃后形成双液注浆方式，且会形成凝结固化反应，水泥-水玻璃浆液克服了单液水泥浆的凝结时间长且不易控制、结石率低等缺点，提高了水泥注浆的效果，扩大了水泥注浆的适用范围。

可选的，所述水泥浆中水灰比为0.5至0.6。

通过采用上述技术方案，水灰比也叫水灰比率是指混凝土中水的用量与水泥用量的重量比值，调整水灰比，达到合适的水化热，保证混凝土和易性，同时保证混凝土强度。

可选的，所述水泥浆中加入速凝剂和缓凝剂。

通过采用上述技术方案，速凝剂掺入混凝土中能使混凝土迅速凝结硬化，缓凝剂降低水泥水化速度和水化热，两者相辅相成，提高水泥浆适用范围。

可选的，S8中拔出套管后注浆泵继续注入水泥浆，而后再终孔。

通过采用上述技术方案，水泥浆初凝或水泥浆与水压平衡时拔掉套管，避免了浆液扩散，而拔出套管后继续注浆，保证了注浆的饱满程度。

可选的，所述钻头体上环套固定有密封环，密封环挤压后嵌入钻头体与套管钻头内壁之间。

通过采用上述技术方案，密封环受压嵌入钻头体与套管钻头内壁之间，加强了两者之间的密封性。

可选的，所述钻头体外壁上开设有密封槽，密封槽沿钻头体外壁开设一周，密封环固定于密封槽内。

通过采用上述技术方案，钻头体往复插嵌在套管钻头内，密封槽为密封环的固定提供了位置，加强了密封环固定后的稳定性，避免了密封环脱落现象的发生。

本申请还提供一种水下锚索施工工艺，包括以下步骤：

S1、在孔口管上焊接孔口法兰，并法兰连接孔口密封装置，连续墙施工并在连续墙内预埋连接有孔口密封装置的孔口管，孔口管及孔口密封装置连通连续墙两侧空间，孔口密封装置位于靠近基坑预开处；

S2、基坑开挖，凿除孔口密封装置处混凝土保护层；

S3、钻杆穿入孔口管进行钻孔施工，采用可丢钻头进行超前扩孔，采用全套管跟进的钻孔方式，且采用反冲洗方式排出中细砂，中细砂从钻杆与套管之间的间隙反冲出钻孔，孔口密封装置对套管外壁与孔口管之间的间隙密封；

S4、套管深入地层内一端固定有套管钻头，可丢钻头包含钻头体，钻孔至设计深度；期间更换钻杆时，将可丢钻头向套管内拉入，此时钻头体将套管钻头密封，且钻杆与可丢钻头未分离；

S5、钻孔至设计深度后，加压回拉或反冲击使可丢钻头与钻杆脱离，此时钻头体将套管钻头密封；

S6、提出钻杆并下入锚索；

S7、套管外露端部安装注浆帽，起拔套管并压力注浆；

S8、保留最后一根套管，待水泥浆初凝或水泥浆与水压平衡时拔掉套管；

S9、终孔。

通过采用上述技术方案，在连续墙施工前，提前将孔口管和孔口密封装置法兰连接，继而将两者的结合体一同预埋在连续墙内，应对不同的施工工况。若连续墙施工队伍和锚索施工队伍为同一队伍，则进行上述步骤的施工。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.孔口密封装置的安装顺序，应对不同施工工况，调整了施工顺序，为施工提供了流畅和便利性；

2.采用可丢钻头以及采用套管钻头，实现在钻杆拼接替换时对套管内部空间的密封，避免反涌地下水和中细砂，保证锚索工序的正常进行；

3.采用孔口密封装置，实现对套管外壁与孔口管之间间隙的密封，避免在钻杆替换时，地下水和中细砂从孔口涌出，便于钻杆的替换和拼接。

附图说明

图1是水下锚索施工装置的整体结构示意图；

图2是孔口密封装置处的整体结构剖视图；

图3是可丢钻头处部分结构示意图；

图4是可丢钻头处部分结构剖视图；

图5是为显示容纳槽处部分结构剖视图；

图6是水下锚索施工第一步和第二步示意图；

图7是水下锚索施工第三步示意图；

图8是水下锚索施工第四步示意图；

图9是水下锚索施工钻头体将套管钻头密封的示意图；

图10是水下锚索施工第五步和第六步示意图；

图11是水下锚索施工第七步及后续步骤施工示意图。

附图标记说明：1、孔口管；11、孔口法兰；2、孔口密封装置；21、端管；211、凸台；212、密封压盘；213、导向套；22、压盖；221、定位环；23、密封圈；3、套管钻头；4、可丢钻头；41、钻头体；411、密封槽；412、密封环；42、钻头翼板；421、压板；43、芯轴；431、第一通道；432、第二通道；433、第三通道；434、容纳槽；435、插销；5、连接器；51、第一区域；52、第二区域；53、第三区域；531、环槽；532、定位板；6、钢珠；61、弹簧；62、短管；7、钻杆；71、套管；8、注浆帽；9、连续墙。

具体实施方式

以下结合附图1-11对本申请作进一步详细说明。

参照图1，申请人发明了一种水下锚索施工装置，用于水下锚索施工时配合全套管跟进的钻孔方式,对地下水和中细砂向套管71内以及基坑内的反涌进行控制。一种水下锚索施工装置包括孔口管1，孔口管1将连续墙9两侧空间连通，孔口管1端部法连连接有孔口密封装置2，孔口密封装置2对套管71外壁与孔口管1之间的间隙密封。

参照图1和图2，孔口密封装置2包括端管21、压盖22和密封圈23，端管21靠近孔口管1一端固定有密封压盘212，密封压盘212为圆环状，密封压盘212内径小于孔口管1内径，密封压盘212内壁上设置有导向套213，导向套213为管状，导向套213外壁与密封压盘212内壁固定连接，套管71插入孔口管1内后，导向套213对套管71起到导向限位作用；孔口管1外壁上固定有孔口法兰11，孔口法兰11位于孔口管1靠近端管21处，孔口法兰11与密封压盘212法兰连接。端管21内壁上固定有凸台211，凸台211沿端管21内壁设置一周，压盖22为管状，压盖22一端插嵌在端管21内部，压盖22外壁紧贴端管21内壁，压盖22外壁上固定有定位环221，定位环221与端管21通过螺栓连接，密封圈23外壁与端管21内壁固定连接，密封圈23一端与凸台211抵接，另一端与压盖22抵接，密封圈23厚度不小于压盖22厚度，压盖22、凸台211和导向套213的内径均相同。

参照图3和图4，套管71深入地层一端固定有套管钻头3，套管钻头3呈管状，套管钻头3一端深入套管71内部，且与套管71内壁螺纹连接，套管钻头3外露部分的外径与套管71外径相同。钻杆7深入地层一端可拆卸连接有可丢钻头4，可丢钻头4用于与套管钻头3配合，在有需要时便于将套管71密封，避免地下水和中细砂反涌进入套管71内，对套管71造成堵塞。

参照图4和图5，可丢钻头4包括钻头体41、钻头翼板42和芯轴43，钻头体41为圆管状，钻头体41与钻杆7之间设置有连接器5，连接器5为管状，连接器5一端深入钻杆7内部与钻杆7内壁螺纹连接，连接器5外露部分的外径，先逐渐增大而后保持不变一段距离，外径增大至与套管钻头3内径相同便停止，即连接器5与钻杆7螺纹连接的部分定义为第一区域51，连接器5外径与套管钻头3内径相同区域为第三区域53，第三区域53与第一区域51之间为第二区域52，第二区域52外壁倾斜设置。连接器5上开设有环槽531，环槽531沿连接器5内壁开设一周，环槽531位于第三区域53上，沿连接器5长度方向，环槽531远离套管71一端开透连接器5远离套管71的端面，芯轴43一端插嵌在环槽531内，另一端位于连接器5外部。

参照图4和图5，芯轴43内部开设有第一通道431、第二通道432和第三通道433，第一通道431、第二通道432和第三通道433首尾连通将芯轴43沿连接器5长度方向贯通。芯轴43外壁上开设有容纳槽434，容纳槽434沿芯轴43外壁开设一周，芯轴43远离连接器5一端与钻头翼板42固定连接，容纳槽434沿连接器5长度方向开设的距离，大于连接器5端部距离钻头翼板42的距离，即钻头体41环套固定在芯轴43外壁上，且将容纳槽434填满。钻头体41位于连接器5外部区域的外径与套管钻头3内径相同，钻头体41与连接器5接触部分为抵接状态，钻头体41外壁上开设有密封槽411，密封槽411沿钻头体41外壁开设一周，密封槽411位于钻头体41外露区域上，钻头体41上环套固定有密封环412，密封环412环套在密封槽411内且密封环412外径大于钻头体41外径。

参照图4和图5，钻头翼板42靠近钻头体41的侧壁上内嵌固定有压板421，压板421用于加强钻头翼板42强度，压板421与钻头体41固定连接。芯轴43上设置有插销435，插销435一端插嵌在芯轴43上，另一端插嵌在环槽531内壁上，插销435位于芯轴43上的第一通道431区域处。插销435的设置实现芯轴43与连接器5的固定。第二通道432直径小于第一通道431和第三通道433的直径，芯轴43的第三通道433内设置有钢珠6、弹簧61和短管62，钢珠6直径大于第二通道432直径且小于第三通道433直径，钢珠6抵接在第二通道432处将第二通道432封堵，钢珠6背离第二通道432一侧与弹簧61一端固定连接，弹簧61另一端与短管62一端固定连接，短管62插嵌在第三通道433内，短管62外壁与第三通道433内壁抵接，短管62远离弹簧61一端与压板421固定连接。其中压板421上开设有通孔，通孔贯穿压板421的同时将钻头翼板42贯穿，即通孔、第三通道433、第二通道432、第一通道431和钻杆7内部连通，用于钻孔的同时冲洗中细砂。其中在连接器5内设置有定位板532，定位板532位于环槽531内，定位板532周向侧壁与环槽531内壁抵接，定位板532被抵紧在环槽531朝向芯轴43的槽壁与芯轴43端部之间，定位板532上开设有孔洞，从而不影响钻孔时水流从钻头翼板42处喷出。

实施例1：本申请实施例公开一种水下锚索施工工艺。

包括以下步骤：

参照图6，S1、连续墙9施工并在连续墙9内预埋孔口管1，孔口管1连通连续墙9两侧空间。

参照图6，S2、基坑开挖至指定深度，凿除孔口管1处混凝土保护层，在孔口管1上焊接孔口法兰11，并法兰连接孔口密封装置2。

参照图7，S3、钻杆7穿入孔口管1进行钻孔施工，这时孔口密封装置2对套管71外壁与孔口管1之间的间隙密封，采用可丢钻头4进行超前扩孔，采用全套管跟进的钻孔方式，且采用反冲洗方式排出中细砂，选用冲砂高压清水泵，且规格采用扬程155米，流量1080立方米/小时的冲砂高压清水泵，使中细砂从钻杆7与套管71之间的间隙反冲出钻孔。

参照图5和图8，S4、套管71深入地层内一端螺纹连接有套管钻头3，可丢钻头4包含钻头体41，钻孔至设计深度。

参照图9，期间更换钻杆7时，将可丢钻头4向套管71内拉入，钻头体41外壁与套管钻头3内壁抵接，此时钻头体41上的密封环412受到挤压，进一步将钻头体41外壁与套管钻头3内壁之间的间隙密封，实现对套管71的封堵，期间钻杆7与可丢钻头4一直为未分离状态。

参照图10，S5、钻孔至设计深度后，加压回拉或反冲击使可丢钻头4与钻杆7脱离，此时插销435被拉断，钻头体41将套管钻头3密封；

S6、提出钻杆7并下入锚索。

参照图5和图11，S7、套管71外露端部安装注浆帽8，注浆帽8与套管71螺纹连接，注浆帽8再用普通施工中用到的注浆帽8即可，起拔套管71并压力注浆，将钻头体41冲出套管钻头3，在锚索锚筋下入孔底后改用注浆压力在0.2~1MPa注浆泵注浆；

S8、保留最后一根套管71，待水泥浆初凝或水泥浆与水压平衡时拔掉套管71，在拔出套管71后注浆泵继续注入水泥浆，以保证注浆的饱满；水泥浆采用水泥-水玻璃浆，是以水泥和水玻璃为主剂，水玻璃用量为水泥用量的5%至8%，并在水泥浆中加入速凝剂和缓凝剂，且水泥浆中水灰比为0.5至0.6。

S9、终孔。

实施例2，本申请实施例公开一种水下锚索施工工艺，区别于实施例1，参照图2和图6，S1、在孔口管1上焊接孔口法兰11，并法兰连接孔口密封装置2，连续墙9施工并在连续墙9内预埋连接有孔口密封装置2的孔口管1，孔口管1及孔口密封装置2连通连续墙9两侧空间，孔口密封装置2位于靠近基坑预开处；而后进行S2、基坑开挖，凿除孔口密封装置2处混凝土保护层。工序的调整为了应对不同工况，在施工团队为一个团队时，直接装拼装完毕的孔口管1和孔口管1密层装置共同预埋进连续墙9内，节省工序。

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

Claims (10)

1.一种水下锚索施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、连续墙(9)施工并在连续墙(9)内预埋孔口管(1)，孔口管(1)连通连续墙(9)两侧空间；

S2、基坑开挖，凿除孔口管(1)处混凝土保护层，在孔口管(1)上焊接孔口法兰(11)，并法兰连接孔口密封装置(2)；

S3、钻杆(7)穿入孔口管(1)进行钻孔施工，采用可丢钻头(4)进行超前扩孔，采用全套管跟进的钻孔方式，且采用反冲洗方式排出中细砂，中细砂从钻杆(7)与套管(71)之间的间隙反冲出钻孔，孔口密封装置(2)对套管(71)外壁与孔口管(1)之间的间隙密封；

S4、套管(71)深入地层内一端固定有套管钻头(3)，可丢钻头(4)包含钻头体(41)，钻孔至设计深度；期间更换钻杆(7)时，将可丢钻头(4)向套管(71)内拉入，此时钻头体(41)将套管钻头(3)密封，且钻杆(7)与可丢钻头(4)未分离；

S5、钻孔至设计深度后，加压回拉或反冲击使可丢钻头(4)与钻杆(7)脱离，此时钻头体(41)将套管钻头(3)密封；

S6、提出钻杆(7)并下入锚索；

S7、套管(71)外露端部安装注浆帽(8)，起拔套管(71)并压力注浆；

S8、保留最后一根套管(71)，待水泥浆初凝或水泥浆与水压平衡时拔掉套管(71)；

S9、终孔。

2.根据权利要求1所述的一种水下锚索施工工艺，其特征在于：S3中反冲洗方式进行中细砂排出，采用冲砂高压清水泵，且规格采用扬程155米，流量1080立方米/小时的冲砂高压清水泵。

3.根据权利要求1所述的一种水下锚索施工工艺，其特征在于：S7中锚索锚筋下入孔底后，改用注浆压力在0.2~1MPa注浆泵注浆。

4.根据权利要求1所述的一种水下锚索施工工艺，其特征在于：S8中水泥浆采用水泥-水玻璃浆，是以水泥和水玻璃为主剂，水玻璃用量为水泥用量的5%至8%。

5.根据权利要求4所述的一种水下锚索施工工艺，其特征在于：所述水泥浆中水灰比为0.5至0.6。

6.根据权利要求5所述的一种水下锚索施工工艺，其特征在于：所述水泥浆中加入速凝剂和缓凝剂。

7.根据权利要求1所述的一种水下锚索施工工艺，其特征在于：S8中拔出套管(71)后注浆泵继续注入水泥浆，而后再终孔。

8.根据权利要求1所述的一种水下锚索施工工艺，其特征在于：所述钻头体(41)上环套固定有密封环(412)，密封环(412)挤压后嵌入钻头体(41)与套管钻头(3)内壁之间。

9.根据权利要求8所述的一种水下锚索施工工艺，其特征在于：所述钻头体(41)外壁上开设有密封槽(411)，密封槽(411)沿钻头体(41)外壁开设一周，密封环(412)固定于密封槽(411)内。

10.一种水下锚索施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、在孔口管(1)上焊接孔口法兰(11)，并法兰连接孔口密封装置(2)，连续墙(9)施工并在连续墙(9)内预埋连接有孔口密封装置(2)的孔口管(1)，孔口管(1)及孔口密封装置(2)连通连续墙(9)两侧空间，孔口密封装置(2)位于靠近基坑预开处；

S2、基坑开挖，凿除孔口密封装置(2)处混凝土保护层；

S3、钻杆(7)穿入孔口管(1)进行钻孔施工，采用可丢钻头(4)进行超前扩孔，采用全套管跟进的钻孔方式，且采用反冲洗方式排出中细砂，中细砂从钻杆(7)与套管(71)之间的间隙反冲出钻孔，孔口密封装置(2)对套管(71)外壁与孔口管(1)之间的间隙密封；

S4、套管(71)深入地层内一端固定有套管钻头(3)，可丢钻头(4)包含钻头体(41)，钻孔至设计深度；期间更换钻杆(7)时，将可丢钻头(4)向套管(71)内拉入，此时钻头体(41)将套管钻头(3)密封，且钻杆(7)与可丢钻头(4)未分离；

S5、钻孔至设计深度后，加压回拉或反冲击使可丢钻头(4)与钻杆(7)脱离，此时钻头体(41)将套管钻头(3)密封；

S6、提出钻杆(7)并下入锚索；

S7、套管(71)外露端部安装注浆帽(8)，起拔套管(71)并压力注浆；

S8、保留最后一根套管(71)，待水泥浆初凝或水泥浆与水压平衡时拔掉套管(71)；

S9、终孔。

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