CN114658042B - 一种高承压水头地层双管注浆袋装抗浮锚杆及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高承压水头地层双管注浆袋装抗浮锚杆及其施工方法，包括锚杆组件、注浆系统和套管，锚杆组件包括密封装置、袋体、锚板和若干根锚筋，锚杆组件沿长度方向均匀分布设置有若干个限位板；注浆系统包括袋外注浆管、袋内注浆管、袋内出浆管，密封装置包括密封塞和密封环，袋体顶部紧固于密封装置的密封塞和密封环之间，密封塞上预留有密封孔，袋内注浆管和袋外注浆管均应配置有压力监测装置。本发明通过全套管跟进成孔配合袋外注浆、袋内压力注浆、袋外二次压力注浆的施工方法，保障高承压水头地层中抗浮锚杆的顺利施作，确保施工质量，同时提高抗浮锚杆的抗拔承载力。
Description
技术领域
本发明涉及承压水基坑施工锚杆技术领域，尤其涉及一种高承压水头地层双管注浆袋装抗浮锚杆及其施工方法。
背景技术
为降低地下水浮力对地下室、地下综合体、地下交通设施等地下工程的不利影响，必须采取有效的抗浮措施。作为主要抗浮措施之一，抗浮锚杆在工程界得到了广泛的应用。抗浮锚杆能够承受地下水浮力对地下工程向上的作用，避免由于基础上浮导致的底板开裂、柱体破坏和上部建筑结构倾斜等工程事故的发生。
抗浮锚杆通常是在基坑开挖至设计标高后才进行施工，对于高承压水头地层，承压水头通常高于基坑底标高，地下水的承压特性和坑底土层的高渗透特性对抗浮锚杆的施工影响很大。如图4所示，承压含水层15的水头高于基坑底标高，抗浮锚杆施工时，钻孔会穿过渗透性较低的坑底土层13(如粉质粘土)进入到承压含水层中，若不采取有效措施，承压含水层中的地下水将从钻孔中喷涌而出。上述情况会引发以下两方面的问题：(1)锚杆施工成孔困难，极易引起塌孔，导致锚杆杆体无法下放；(2)在补给丰富且带压的动水冲刷作用下，抗浮锚杆周围灌注的水泥浆液会被不断稀释并带出孔口，严重影响注浆效果和锚杆施工质量，降低锚杆的抗拔承载力和防腐性能。持续的承压地下水流失，也会导致基坑周边地下水位下降，引起地面下沉，威胁基坑周边建筑、道路及地下管线的安全。因此，对于高承压水头地层中的抗浮锚杆施工，需要研发特殊的锚杆结构并采取相应配套的施工工艺，不仅有效保障抗浮锚杆的顺利施工及工作性能的实现，同时尽量减少抗浮锚杆施工对基坑周边环境的不利影响。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种高承压水头地层全套管跟进成孔、袋外袋内双管注浆的袋装抗浮锚杆及其施工方法：通过全套管跟进成孔，有效避免塌孔；利用袋体的保护，防止承压水作用下袋内杆体周围水泥浆的流失；通过袋内压力注浆，形成与孔壁紧密接触的袋装注浆止水体；通过袋外压力注浆，进一步加强袋装注浆体与孔壁土体的接触，提高抗浮锚杆的抗拔承载力。本发明旨在保障高承压水头地层中抗浮锚杆的顺利施作，确保施工质量。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种高承压水头地层双管注浆袋装抗浮锚杆，包括锚杆组件、注浆系统和套管，锚杆组件、注浆系统置于套管中；所述锚杆组件包括密封装置、袋体、锚板和若干根锚筋，所述锚杆组件顶部与密封装置连接，所有锚筋底部与锚板连接，所述锚杆组件沿长度方向均匀分布设置有若干个限位板；所述注浆系统包括袋外注浆管、袋内注浆管、袋内出浆管，所述袋内注浆管与锚筋通过限位板连接固定；所述密封装置包括密封塞和密封环，所述袋体顶部紧固于密封装置的密封塞和密封环之间，所述密封塞上预留有密封孔，所述密封孔用于对应紧固密封安装锚筋、袋内注浆管、袋内出浆管；所述袋内注浆管和袋外注浆管均应配置有压力监测装置。
为了更好地实现本发明双管注浆袋装抗浮锚杆，所述袋体外部沿长度方向设有若干个绑扎带,所述绑扎带由胶带或弹性材料制造，所述绑扎带直径比套管内径小2～3cm。
优选地，所述袋内注浆管底端的高度比袋体底端的高度高10～15cm，所述袋外注浆管底端的高度比袋体底端的高度高10～15cm。
优选地，所述袋体采用高强防渗土工膜或高强复合土工布或高强涂胶无纺布制成，所述袋体材料的抗拉强度在6MPa以上。
优选地，所述密封塞选用遇水膨胀橡胶材料制成，所述密封环选用钢材制造。
优选地，所述袋体底端的高度比套管底端的高度高10～20cm，所述袋体直径大于钻孔直径5～10cm。
优选地，所述袋外注浆管顶端、袋内注浆管顶端和袋内出浆管顶端均分别设有阀门。
一种高承压水头地层双管注浆袋装抗浮锚杆的施工方法，其方法如下：
A、平整高承压水头地层区域待施工场地，采用套管跟进成孔至设计深度，在套管中置入锚杆组件并安装注浆系统，调整锚杆组件使之在孔内居中；
B、打开袋外注浆管的阀门，通过袋外注浆管在套管内、袋体外部进行袋外注浆，待浆液从套管顶端的地面流出；提升、拔出套管，同时保持袋外注浆管继续补浆，直至套管完全拔出后，关闭袋外注浆管的阀门；
C、打开袋内注浆管与袋内出浆管的阀门，通过袋内注浆管对袋体内部进行袋内注浆，袋体内的空气经过袋内出浆管排出，待袋内出浆管有纯浆流出后，关闭袋内出浆管的阀门；
D、通过袋内注浆管对袋体内部进行袋内压力注浆，注浆压力为1.5～2.0MPa，使袋体充分张开，挤压钻孔周边土体，且无浆液溢出时，停止袋内压力注浆并读取袋内注浆管上的压力监测装置的压力监测读数，若袋内注浆管上的压力监测读数两分钟未降低，则关闭袋内注浆管的阀门，结束袋内注浆；否则，继续袋内注浆并直到袋内注浆管上的压力监测读数持续两分钟未降低，则关闭袋内注浆管的阀门。
为了更好地实现本发明高承压水头地层双管注浆袋装抗浮锚杆施工方法，本发明还包括步骤E；
E、在袋体内部的注浆体形成强度后，打开袋外注浆管的阀门，进行袋外二次压力注浆，注浆压力为1.5～2.0MPa，直到袋体外部注浆量不再增加时，关闭袋外注浆管的阀门，双管注浆袋装抗浮锚杆施工完成。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明采用全套管跟进钻孔，可对孔壁形成有效保护，避免塌孔发生。
(2)本发明通过分别在袋体外部和内部布设注浆管，可以实现袋外和袋内双管注浆：袋外注浆管用于袋外(压力)注浆，保证袋装注浆体与钻孔周围土层的紧密接触；袋内注浆管用于袋内(压力)注浆，保证袋体的充分扩张。
(3)本发明的袋体材料可根据地质条件调整为纤维增强复合材料，袋体形式可以做成双层囊袋状，使本发明适用于腐蚀性地层、高流动性地下水地层等更为复杂的地层条件。
(4)本发明通过在锚杆组件中设置袋体，能够避免承压水作用下袋内杆体周围水泥浆的流失，形成与钻孔周围土层紧密接触的袋装注浆体，保障高承压水头地层中抗浮锚杆的顺利施作，确保施工质量。
附图说明
图1为本发明套管与锚杆组件的结构示意图；
图2为图1中锚杆组件的结构示意图；
图3为锚杆组件的密封装置结构示意图；
图4为锚杆在高承压水头地层中的施工示意图；
图5为本发明高承压水头地层双管注浆袋装抗浮锚杆的工艺流程图。
其中，附图中的附图标记所对应的名称为：
1－套管，2－密封装置，2A-密封塞，2B-密封环，2C-密封孔，3－绑扎带，4－锚筋，5－限位板，6－袋体，7－袋内注浆管,8－袋外注浆管，9－袋内出浆管，11－锚板，13－低渗透性土层，14－承压含水层，15－含承压水砂层。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明：
实施例
如图1～图5所示，一种高承压水头地层双管注浆袋装抗浮锚杆，包括锚杆组件、注浆系统和套管1，锚杆组件、注浆系统置于套管1(本实施例套管1采用及以上规格)中。锚杆组件包括密封装置2、袋体6、锚板11和若干根锚筋4，锚杆组件顶部与密封装置2连接，所有锚筋4底部与锚板11连接，锚杆组件沿长度方向均匀分布设置有若干个限位板5(本实施例的所有锚筋4通过限位板5紧固连接)。注浆系统包括袋外注浆管8、袋内注浆管7、袋内出浆管9，袋内注浆管7与锚筋4通过限位板5连接固定(即所有锚筋4紧固连接在限位板5上，袋内注浆管7紧固连接在限位板5上)。密封装置2包括密封塞2A和密封环2B，袋体6顶部紧固于密封装置2的密封塞2A和密封环2B之间，密封塞2A上预留有密封孔2C，密封孔2C用于对应紧固密封安装锚筋4、袋内注浆管7、袋内出浆管9(即密封孔2C包括锚筋密封孔、袋内注浆管密封孔、袋内出浆管密封孔，锚筋密封孔用于密封安装锚筋4，袋内注浆管密封孔用于密封安装袋内注浆管7，袋内出浆管密封孔用于密封安装袋内出浆管9)。袋内注浆管7和袋外注浆管8均应配置有压力监测装置，袋内注浆管7上的压力监测装置进行袋内注浆压力监测，袋外注浆管8上的压力监测装置进行袋外注浆压力监测。
袋体6外部沿长度方向设有若干个绑扎带3,所有绑扎带3沿袋体6外部长度方向均匀布设，绑扎带3由胶带或弹性材料制造，绑扎带3直径比套管1内径小2～3cm。绑扎带3可以收束袋体6，挤出袋内气体同时减小锚杆组件下放时的阻力，避免锚杆组件下放过程中发生偏移。优选地，袋体6采用高强防渗土工膜或高强复合土工布或高强涂胶无纺布制成，袋体6材料的抗拉强度在6MPa以上。袋内注浆时，袋体6可以有效张开并与钻孔周围土层紧密接触。在布设时，本实施例袋体6底端的高度比套管1底端的高度高10～20cm，袋体6直径大于钻孔直径5～10cm。
根据本发明的一个优选实施例，袋内注浆管7底端的高度比袋体6底端的高度高10～15cm，袋外注浆管8底端的高度比袋体6底端的高度高10～15cm。密封塞2A选用遇水膨胀橡胶材料制成，密封环2B选用钢材制造。
根据本发明的一个实施例，袋外注浆管8顶端、袋内注浆管7顶端和袋内出浆管9顶端均分别设有阀门(阀门可分别用于控制各个管道浆液的开关及流量，本实施例阀门包括袋内注浆管阀门、袋内出浆管阀门、袋外注浆管阀门，袋内注浆管7顶端设有袋内注浆管阀门，袋内出浆管9顶端设有袋内出浆管阀门，袋外注浆管8顶端设有袋外注浆管阀门，参见图1、图2，阀门打开状态为10A，关闭状态为10B)。
一种高承压水头地层双管注浆袋装抗浮锚杆的施工方法，其方法如下：
A、平整高承压水头地层区域待施工场地，采用套管1跟进成孔至设计深度，在套管1中置入锚杆组件并安装注浆系统，调整锚杆组件使之在孔内居中。
B、打开袋外注浆管8的阀门，通过袋外注浆管8在套管1内、袋体6外部进行袋外注浆，待浆液从套管1顶端的地面流出。提升、拔出套管1，同时保持袋外注浆管8继续补浆，直至套管1完全拔出后，关闭袋外注浆管8的阀门。
C、打开袋内注浆管7与袋内出浆管9的阀门，通过袋内注浆管7对袋体6内部进行袋内注浆，袋体6内的空气经过袋内出浆管9排出，待袋内出浆管9有纯浆流出后，关闭袋内出浆管9的阀门。
D、通过袋内注浆管7对袋体6内部进行袋内压力注浆，注浆压力为1.5～2.0MPa，使袋体6充分张开(此时袋体6会挤压钻孔周边土体)，在无浆液溢出时(即袋体6顶部或袋内出浆管9无浆液溢出)，停止袋内压力注浆并读取袋内注浆管7上的压力监测装置的压力监测读数，若袋内注浆管7上的压力监测读数持续两分钟未降低，则关闭袋内注浆管7的阀门，结束袋内注浆。否则，继续袋内注浆并直到袋内注浆管7上的压力监测读数持续两分钟未降低，则关闭袋内注浆管7的阀门。
根据本发明的一个优选实施例：本发明还包括步骤E；
E、在袋体6内部的注浆体形成强度后，打开袋外注浆管8的阀门，进行袋外二次压力注浆，注浆压力为1.5～2.0MPa，直到袋体6外部注浆量不再增加时，关闭袋外注浆管8的阀门，双管注浆袋装抗浮锚杆施工完成。
必要情况下，运用纤维增强材料+防水帆布袋制作双层囊袋，避免囊袋胀破或服役阶段地下水腐蚀造成囊袋及内部注浆体腐蚀。袋体6在孔口至承压水层形成地层“止水塞”，避免地下水从基坑底部喷出。通过设置袋体6，避免承压水作用下袋内杆体周围水泥流失，使得抗浮锚杆在承压水层形成完整的注浆体。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高承压水头地层双管注浆袋装抗浮锚杆的施工方法，其特征在于：包括高承压水头地层双管注浆袋装抗浮锚杆，高承压水头地层双管注浆袋装抗浮锚杆包括锚杆组件、注浆系统和套管（1），锚杆组件、注浆系统置于套管（1）中；所述锚杆组件包括密封装置（2）、袋体（6）、锚板（11）和若干根锚筋（4），所述锚杆组件顶部与密封装置（2）连接，所有锚筋（4）底部与锚板（11）连接，所述锚杆组件沿长度方向均匀分布设置有若干个限位板（5）；所述注浆系统包括袋外注浆管（8）、袋内注浆管（7）、袋内出浆管（9），所述袋内注浆管（7）与锚筋（4）通过限位板（5）连接固定；所述密封装置（2）包括密封塞（2A）和密封环（2B），所述袋体（6）顶部紧固于密封装置（2）的密封塞（2A）和密封环（2B）之间，所述密封塞（2A）上预留有密封孔（2C），所述密封孔（2C）用于对应紧固密封安装锚筋（4）、袋内注浆管（7）、袋内出浆管（9）；所述袋内注浆管（7）和袋外注浆管（8）均应配置有压力监测装置，所述袋体（6）外部沿长度方向设有若干个绑扎带（3），所述袋体（6）采用高强防渗土工膜或高强复合土工布或高强涂胶无纺布制成，所述袋体（6）材料的抗拉强度在6MPa以上，所述袋外注浆管（8）顶端、袋内注浆管（7）顶端和袋内出浆管（9）顶端均分别设有阀门；所述高承压水头地层双管注浆袋装抗浮锚杆的施工方法如下：
A、平整高承压水头地层区域待施工场地，采用套管（1）跟进成孔至设计深度，在套管（1）中置入锚杆组件并安装注浆系统，调整锚杆组件使之在孔内居中；
B、打开袋外注浆管（8）的阀门，通过袋外注浆管（8）在套管（1）内、袋体（6）外部进行袋外注浆，待浆液从套管（1）顶端的地面流出；提升、拔出套管（1），同时保持袋外注浆管（8）继续补浆，直至套管（1）完全拔出后，关闭袋外注浆管（8）的阀门；
C、打开袋内注浆管（7）与袋内出浆管（9）的阀门，通过袋内注浆管（7）对袋体（6）内部进行袋内注浆，袋体（6）内的空气经过袋内出浆管（9）排出，待袋内出浆管（9）有纯浆流出后，关闭袋内出浆管（9）的阀门；
D、通过袋内注浆管（7）对袋体（6）内部进行袋内压力注浆，注浆压力为1.5～2.0MPa，使袋体（6）充分张开，挤压钻孔周边土体，且无浆液溢出时，停止袋内压力注浆并读取袋内注浆管（7）上的压力监测装置的压力监测读数，若袋内注浆管（7）上的压力监测读数两分钟未降低，则关闭袋内注浆管（7）的阀门，结束袋内注浆；否则，继续袋内注浆并直到袋内注浆管（7）上的压力监测读数持续两分钟未降低，则关闭袋内注浆管（7）的阀门；
E、在袋体（6）内部的注浆体形成强度后，打开袋外注浆管（8）的阀门，进行袋外二次压力注浆，注浆压力为1.5～2.0MPa，直到袋体（6）外部注浆量不再增加时，关闭袋外注浆管（8）的阀门，双管注浆袋装抗浮锚杆施工完成。
2.按照权利要求1所述的一种高承压水头地层双管注浆袋装抗浮锚杆的施工方法，其特征在于：所述绑扎带（3）由胶带或弹性材料制造，所述绑扎带（3）直径比套管（1）内径小2～3cm。
3.按照权利要求1所述的一种高承压水头地层双管注浆袋装抗浮锚杆的施工方法，其特征在于：所述袋内注浆管（7）底端的高度比袋体（6）底端的高度高10～15cm，所述袋外注浆管（8）底端的高度比袋体（6）底端的高度高10～15cm。
4.按照权利要求1所述的一种高承压水头地层双管注浆袋装抗浮锚杆的施工方法，其特征在于：所述密封塞（2A）选用遇水膨胀橡胶材料制成，所述密封环（2B）选用钢材制造。
5.按照权利要求1所述的一种高承压水头地层双管注浆袋装抗浮锚杆的施工方法，其特征在于：所述袋体（6）底端的高度比套管（1）底端的高度高10～20cm，所述袋体（6）直径大于钻孔直径5～10cm。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103669363A (zh) * | 2013-12-31 | 2014-03-26 | 青建集团股份公司 | 一种抗浮锚杆压力注浆装置 |
| CN203701105U (zh) * | 2014-01-21 | 2014-07-09 | 山东正元建设工程有限责任公司 | 一种纤维袋注浆扩体预应力锚杆 |
| CN110685272A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-01-14 | 苏交科集团股份有限公司 | 一种利用斜孔布袋桩治理软基沉降超限的方法 |
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| JP3774886B2 (ja) * | 2000-10-19 | 2006-05-17 | 株式会社ジオフロント | アンカー施工方法 |
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2022
- 2022-04-08 CN CN202210370113.5A patent/CN114658042B/zh active Active
Patent Citations (3)
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