自進式錨桿施工工藝研究

導語：自進式錨桿施工工藝研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：自進式錨桿施工是邊坡加固的常用方案，在破碎不易成孔的地層采用自進式錨桿代替常規錨桿（錨索）是行之有效的支護方式。目前自進式錨桿施工設備及施工工藝注漿效果欠佳，影響了自進式錨桿的施工質量，在碎石層、卵石層等復雜地層中，常規的自進式錨桿施工工藝錨桿很難鉆入預定位置，錨桿長度很難滿足設計要求，常采用潛孔錘鉆機施工自進式錨桿，在完成自進式錨桿鉆進后再注漿，前一個工藝施工的錨桿很難達到設計要求，后一個工藝施工的錨桿注漿固結效果不佳。為克服自進式錨桿施工過程中的這一技術缺陷，在泰安中南財源中央商務區基坑支護工程施工過程中，對自進式錨桿施工工藝進行了優化，成功實現了錨桿成孔、錨桿下放及錨桿注漿同步進行，通過氣、液混合射流注漿提高了錨桿注漿質量。

關鍵詞：自進式錨桿；施工工藝；優化

在基坑支護工程中常會遇到碎石層、卵石層等復雜地層，該類地層穩定性較差，支護難度大，該類地層的基坑邊坡支護常采用錨桿支護，在該類地層中施工錨桿鉆孔成孔難度較大且極易造成塌孔、卡鉆，一旦出現塌孔卡鉆，施工效率將大大降低，若錨桿不能及時施工完成，基坑邊坡的安全難以得到保證[1]。泰安中南財源中央商務區基坑支護工程施工項目的地層較為復雜，影響基坑開挖安全的地層主要有雜填土、含砂粉質粘土、卵石、風化卵石，且基坑大部分坡面垂直開挖，采用樁錨支護形式，在錨桿施工時遇到較大的阻力，很難鉆進至設計深度，錨桿長度很難達到設計要求。為解決鉆進困難，選擇潛孔錘鉆機通過專用機具采用沖擊回轉工藝施工自進式錨桿，但潛孔錘鉆機只能先將錨桿鉆進到位，然后再進行注漿，注漿質量較差；錨桿張拉時，錨桿抗拔承載力不足，無法保證基坑安全[2]。為解決這一問題，我們對影響自進式錨桿施工質量的原因進行了分析，影響施工質量的主要因素是自進式錨桿鉆進過程中不能同時注漿，錨桿施工到設計深度后再注漿，漿液大部分集中到錨桿端部，很難完全擴散到錨桿全孔段，造成錨桿錨固力不足，為解決這一問題，提出：若在鉆孔過程中進行注漿，使得漿液較為均勻地滲透到錨孔區域，然后再進行二次注漿是否可以解決這一問題？經過對機具的加工改造，并經過多次試驗改進，實現了自進式錨桿邊鉆進邊注漿的目標，自進式錨桿的施工質量有了很大的提高。文章以泰安中南財源中央商務區基坑支護工程施工為實例，在自進式錨桿施工過程中對施工機具的改進及施工工藝的優化研究卵石層、碎石層等復雜地層的自進式錨桿施工。

1工程概況

泰安中南財源中央商務區項目場地位于泰安市校場街以西，財源街西首，交通便利，現場地質情況如圖1所示?；痈艣r及支護型式：基坑深度10.10～10.60m，基坑支護總長度451.00m?；由疃?0.10～10.60m，基坑支護總長度451.00m。按照設計要求，該工程基坑支護采用上部放坡加支護樁錨桿支護方案；地下3層車庫基坑和東側臨時基坑采用放坡支護方案。該項目基坑分為三個支護單元，第一支護單元，采用上部放坡加支護樁自進式錨桿支護方案，上部2.10～2.60m，放坡比例1∶0.70（控制冠梁頂標高為140.90m），下部垂直開挖；支護樁樁徑800mm，樁間距1.50m，樁長12.00m，樁頂設截面尺寸為90mm×600mm的鋼筋混凝土冠梁；設兩排錨索，錨索用兩個25a型號槽鋼背靠背連接鎖定；第二支護單元，采用放坡支護方案，放坡比例為1∶1.0；第三支護單元，東側基坑采用放坡支護方案，放坡比例為1∶1.0；地下3層基坑采用放坡支護方案，放坡比例為1∶0.5[3]。文章只介紹第一支護單元自進式錨桿施工工藝改進相關技術流程。

2自進式錨桿工藝優

化2.1方案選擇。該施工區域主要為碎石層、卵石層，工程地質條件較為復雜，施工難度較大，地下水位較高，基坑變形控制難度較大，要求在施工過程中要不斷優化改進施工工藝，以提高工程質量，確保基坑安全[4]。在該項目支護中最初采用的是預應力錨索，回轉鉆機和潛孔鉆機均無法成孔，在成孔施工過程中塌孔卡鉆嚴重，施工無法順利進行。為解決這一問題，項目部進行了多次技術討論，并對影響因素進行分析，自進式錨桿施工是邊坡加固的常用方案，在破碎不易成孔的地層采用自進式錨桿代替常規錨桿（錨索），是行之有效的支護方式，自進式錨桿自帶鉆頭，可自行鉆進自進式錨桿兼有鉆桿和錨桿兩種功能，取消了退鉆桿插錨桿的工序，可避免坍孔而導致返工的現象，錨桿桿體可接長，具有多種規格，使用方便，最終項目部決定選用自進式錨桿來代替常規錨索，該項目中自進式錨桿直徑38mm，壁厚8mm，鉆頭采用65mm合金鉆頭，錨桿連接用長15cm、壁厚8mm的連接套管進行連接[5]。2.2自進式錨桿施工。常規的自進式錨桿是用普通的回轉鉆機在鉆桿上加個變徑接頭（鉆桿接頭變錨桿接頭扣），使錨桿變成鉆桿直接鉆進到位。但該工藝施工效率不高，受現場地質條件制約，進尺較慢，鉆進困難，有的錨桿達不到設計長度，為滿足工程要求，該項目擬采用潛孔鉆機代替常規回轉鉆機施工自進式錨桿，這需要對沖擊器底部鉆頭去掉，換成沖擊接頭，進行沖擊回轉鉆進，這樣可有效解決自進式錨桿進尺慢的問題[6]。常規的潛孔錘鉆機施工自進式錨桿，沖擊器末端不進行改進，只能對自進式錨桿進行沖擊鉆進，將沖擊器底部鉆頭去掉，換成沖擊接頭（底端加上做成錨桿接頭），可實現自進式錨桿的沖擊回轉鉆進[7-9]。通過對鉆具及施工工藝的改進，無法成孔的問題得到有效解決，但注漿效果欠佳，導致錨桿抗拔力無法達到設計要求，為此，成立了提高自進式錨桿施工質量QC小組，小組各成員集思廣益，并聘請院總工及有豐富施工經驗的技術骨干當技術顧問，共同克服這一技術難題，經過長時間的討論，提出：若在錨桿施工過程中同時完成注漿工作，這樣自進式錨桿周邊卵石將會被固結，注漿效果將會大大提升，同時自進式錨桿的抗拔力也將會有所提升[10]。如何實現在在自進式錨桿施工過程中同時完成注漿工作是困擾每一個人的一大技術難題。筆者通過翻閱資料，查閱相關的技術文獻，都未找到相關的施工技術，這就需要項目組共同克服，打破常規施工工藝，優化工藝流程，提高質量，提高效率成為共同的目標[11-12]。經過反復討論，從鉆具入手，改進鉆具，這就有了一種針對復雜地層的自進式錨桿施工專用機具，并將該機具應用到工程實踐中，并取得了很好的效果，該機具是將注漿箱體安裝在沖擊器前端，并用密封條密封，內置軸承，完美地解決了這一技術難題[13]。該項目的施工工藝有三個方面的改進提高：一是用潛孔錘鉆機替代了普通回轉鉆機。二是在沖擊器底部增加了與自進式錨桿專用機具的連接機構（沖擊器花鍵軸與機具的連接）。三是制作了頂端與沖擊器連接并進壓縮空氣、側面輸送注漿液的專用機具，實現了潛孔錘鉆機直接施工自進式錨桿（邊鉆進邊注漿），施工過程中氣液在機具內混合形成了射流注漿，提高了注漿質量[14]。2.3優化后的自進式錨桿施工工藝施工步驟。1）將專用鉆具安裝在沖擊器前端；2）鉆機就位；3）將自進式錨桿通過軸頭安裝在轉軸上；4）啟動空壓機、沖擊器及注漿泵，沖擊器帶動轉軸轉動，并同時施加鉆孔力，鉆孔的同時，注漿泵工作，將漿料通過注漿管注入第二空腔，進而通過注漿孔進入第一空腔，通過第一空腔進入中空的自進式錨桿，然后進入鉆成的孔內，完成注漿[15-16]。自進式錨桿施工機具大樣圖如圖2所示。

3結束語

對自進式錨桿施工機具的改進及自進式錨桿施工工藝流程的優化，是整個項目順利開展的關鍵，以在泰安中南財源中央商務區基坑支護工程中的應用為例，從克服塌孔卡鉆、注漿不均勻、錨桿抗拔承載力不足等方面得出如下結論：1）當遇到碎石層、卵石層等復雜地層時，采用自進式錨桿代替普通錨索是行之有效的施工方案。2）一種針對復雜地層的自進式錨桿施工專用機具能有效解決自進式錨桿施工過程中的不足，實現了錨桿成孔、錨桿下放及錨桿注漿同步進行，通過氣、液混合射流提高了錨桿注漿質量。3）泰安中南財源中央商務區基坑支護工程，采用了自進式錨桿施工專用機具，改進了施工工藝，加快了施工進度，提高了施工效率，節約了施工成本，有效地提高了碎石層、卵石層等復雜地層自進式錨桿施工質量，確保了施工安全和工程質量，并通過了竣工驗收。具有明顯的經濟效益，節約了施工成本12萬元，縮短了施工工期15d。4）一種針對復雜地層的自進式錨桿施工專用機具，自進式錨桿合格率有了明顯的提升，確保了基坑邊坡安全，自進式錨桿專用機具的成功研制不僅對自進式錨桿施工工藝流程進行了優化，還使山東省地礦工程勘察院的技術實力有了更進一步的提升，業主對此次基坑支護工作的過程及結果都非常滿意，肯定了該單位的施工和管理水平，使得該單位在業主的檔案中樹立了良好的形象。5）一種針對復雜地層的自進式錨桿施工專用機具通過氣、液混合射流可有效提高注漿效果，從而減少水泥用量，縮短工期的同時也能減少鉆機的工作時間，從而減少尾氣排放，達到減少尾氣排放的效果，該施工工藝具有很好的環境效益。6）該施工工藝及成果具有很高的推廣價值，不僅可以提高施工質量、減少施工投入、提高施工效率，還能有效提高資源利用率和減少對環境的污染；在接下來的施工過程中將積極推廣該項技術，讓更多項目受益。

作者:楊穎 薛振龍 王國輝 劉兆成 王玉波 單位:山東省地礦工程勘察院