自進(jìn)式錨桿施工工藝優(yōu)化

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摘要：自進(jìn)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(jìn)式錨桿代替常規(guī)錨桿（錨索）是行之有效的支護(hù)方式。目前自進(jìn)式錨桿施工設(shè)備及施工工藝注漿效果欠佳，影響了自進(jìn)式錨桿的施工質(zhì)量，在碎石層、卵石層等復(fù)雜地層中，常規(guī)的自進(jìn)式錨桿施工工藝錨桿很難鉆入預(yù)定位置，錨桿長度很難滿足設(shè)計要求，常采用潛孔錘鉆機(jī)施工自進(jìn)式錨桿，在完成自進(jìn)式錨桿鉆進(jìn)后再注漿，前一個工藝施工的錨桿很難達(dá)到設(shè)計要求，后一個工藝施工的錨桿注漿固結(jié)效果不佳。為克服自進(jìn)式錨桿施工過程中的這一技術(shù)缺陷，在泰安中南財源中央商務(wù)區(qū)基坑支護(hù)工程施工過程中，對自進(jìn)式錨桿施工工藝進(jìn)行了優(yōu)化，成功實現(xiàn)了錨桿成孔、錨桿下放及錨桿注漿同步進(jìn)行，通過氣、液混合射流注漿提高了錨桿注漿質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：自進(jìn)式錨桿；施工工藝；優(yōu)化

在基坑支護(hù)工程中常會遇到碎石層、卵石層等復(fù)雜地層，該類地層穩(wěn)定性較差，支護(hù)難度大，該類地層的基坑邊坡支護(hù)常采用錨桿支護(hù)，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(xiàn)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(wù)區(qū)基坑支護(hù)工程施工項目的地層較為復(fù)雜，影響基坑開挖安全的地層主要有雜填土、含砂粉質(zhì)粘土、卵石、風(fēng)化卵石，且基坑大部分坡面垂直開挖，采用樁錨支護(hù)形式，在錨桿施工時遇到較大的阻力，很難鉆進(jìn)至設(shè)計深度，錨桿長度很難達(dá)到設(shè)計要求。為解決鉆進(jìn)困難，選擇潛孔錘鉆機(jī)通過專用機(jī)具采用沖擊回轉(zhuǎn)工藝施工自進(jìn)式錨桿，但潛孔錘鉆機(jī)只能先將錨桿鉆進(jìn)到位，然后再進(jìn)行注漿，注漿質(zhì)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(jìn)式錨桿施工質(zhì)量的原因進(jìn)行了分析，影響施工質(zhì)量的主要因素是自進(jìn)式錨桿鉆進(jìn)過程中不能同時注漿，錨桿施工到設(shè)計深度后再注漿，漿液大部分集中到錨桿端部，很難完全擴(kuò)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(jìn)行注漿，使得漿液較為均勻地滲透到錨孔區(qū)域，然后再進(jìn)行二次注漿是否可以解決這一問題？經(jīng)過對機(jī)具的加工改造，并經(jīng)過多次試驗改進(jìn)，實現(xiàn)了自進(jìn)式錨桿邊鉆進(jìn)邊注漿的目標(biāo)，自進(jìn)式錨桿的施工質(zhì)量有了很大的提高。文章以泰安中南財源中央商務(wù)區(qū)基坑支護(hù)工程施工為實例，在自進(jìn)式錨桿施工過程中對施工機(jī)具的改進(jìn)及施工工藝的優(yōu)化研究卵石層、碎石層等復(fù)雜地層的自進(jìn)式錨桿施工。

1工程概況

泰安中南財源中央商務(wù)區(qū)項目場地位于泰安市校場街以西，財源街西首，交通便利。基坑概況及支護(hù)型式：基坑深度10.10～10.60m，基坑支護(hù)總長度451.00m。基坑深度10.10～10.60m，基坑支護(hù)總長度451.00m。按照設(shè)計要求，該工程基坑支護(hù)采用上部放坡加支護(hù)樁錨桿支護(hù)方案；地下3層車庫基坑和東側(cè)臨時基坑采用放坡支護(hù)方案。該項目基坑分為三個支護(hù)單元，第一支護(hù)單元，采用上部放坡加支護(hù)樁自進(jìn)式錨桿支護(hù)方案，上部2.10～2.60m，放坡比例1∶0.70（控制冠梁頂標(biāo)高為140.90m），下部垂直開挖；支護(hù)樁樁徑800mm，樁間距1.50m，樁長12.00m，樁頂設(shè)截面尺寸為90mm×600mm的鋼筋混凝土冠梁；設(shè)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(hù)單元，采用放坡支護(hù)方案，放坡比例為1∶1.0；第三支護(hù)單元，東側(cè)基坑采用放坡支護(hù)方案，放坡比例為1∶1.0；地下3層基坑采用放坡支護(hù)方案，放坡比例為1∶0.5[3]。文章只介紹第一支護(hù)單元自進(jìn)式錨桿施工工藝改進(jìn)相關(guān)技術(shù)流程。

2自進(jìn)式錨桿工藝優(yōu)化

2.1方案選擇

該施工區(qū)域主要為碎石層、卵石層，工程地質(zhì)條件較為復(fù)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(yōu)化改進(jìn)施工工藝，以提高工程質(zhì)量，確保基坑安全[4]。在該項目支護(hù)中最初采用的是預(yù)應(yīng)力錨索，回轉(zhuǎn)鉆機(jī)和潛孔鉆機(jī)均無法成孔，在成孔施工過程中塌孔卡鉆嚴(yán)重，施工無法順利進(jìn)行。為解決這一問題，項目部進(jìn)行了多次技術(shù)討論，并對影響因素進(jìn)行分析，自進(jìn)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(jìn)式錨桿代替常規(guī)錨桿（錨索），是行之有效的支護(hù)方式，自進(jìn)式錨桿自帶鉆頭，可自行鉆進(jìn)自進(jìn)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(dǎo)致返工的現(xiàn)象，錨桿桿體可接長，具有多種規(guī)格，使用方便，最終項目部決定選用自進(jìn)式錨桿來代替常規(guī)錨索，該項目中自進(jìn)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(jìn)行連接[5]。

2.2自進(jìn)式錨桿施工

常規(guī)的自進(jìn)式錨桿是用普通的回轉(zhuǎn)鉆機(jī)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(jìn)到位。但該工藝施工效率不高，受現(xiàn)場地質(zhì)條件制約，進(jìn)尺較慢，鉆進(jìn)困難，有的錨桿達(dá)不到設(shè)計長度，為滿足工程要求，該項目擬采用潛孔鉆機(jī)代替常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)施工自進(jìn)式錨桿，這需要對沖擊器底部鉆頭去掉，換成沖擊接頭，進(jìn)行沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，這樣可有效解決自進(jìn)式錨桿進(jìn)尺慢的問題[6]。常規(guī)的潛孔錘鉆機(jī)施工自進(jìn)式錨桿，沖擊器末端不進(jìn)行改進(jìn)，只能對自進(jìn)式錨桿進(jìn)行沖擊鉆進(jìn)，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(xiàn)自進(jìn)式錨桿的沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)[7-9]。通過對鉆具及施工工藝的改進(jìn)，無法成孔的問題得到有效解決，但注漿效果欠佳，導(dǎo)致錨桿抗拔力無法達(dá)到設(shè)計要求，為此，成立了提高自進(jìn)式錨桿施工質(zhì)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(jīng)驗的技術(shù)骨干當(dāng)技術(shù)顧問，共同克服這一技術(shù)難題，經(jīng)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(jìn)式錨桿周邊卵石將會被固結(jié)，注漿效果將會大大提升，同時自進(jìn)式錨桿的抗拔力也將會有所提升[10]。如何實現(xiàn)在在自進(jìn)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(shù)難題。筆者通過翻閱資料，查閱相關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)，都未找到相關(guān)的施工技術(shù)，這就需要項目組共同克服，打破常規(guī)施工工藝，優(yōu)化工藝流程，提高質(zhì)量，提高效率成為共同的目標(biāo)[11-12]。經(jīng)過反復(fù)討論，從鉆具入手，改進(jìn)鉆具，這就有了一種針對復(fù)雜地層的自進(jìn)式錨桿施工專用機(jī)具，并將該機(jī)具應(yīng)用到工程實踐中，并取得了很好的效果，該機(jī)具是將注漿箱體安裝在沖擊器前端，并用密封條密封，內(nèi)置軸承，完美地解決了這一技術(shù)難題[13]。該項目的施工工藝有三個方面的改進(jìn)提高：一是用潛孔錘鉆機(jī)替代了普通回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。二是在沖擊器底部增加了與自進(jìn)式錨桿專用機(jī)具的連接機(jī)構(gòu)（沖擊器花鍵軸與機(jī)具的連接）。三是制作了頂端與沖擊器連接并進(jìn)壓縮空氣、側(cè)面輸送注漿液的專用機(jī)具，實現(xiàn)了潛孔錘鉆機(jī)直接施工自進(jìn)式錨桿（邊鉆進(jìn)邊注漿），施工過程中氣液在機(jī)具內(nèi)混合形成了射流注漿，提高了注漿質(zhì)量[14]。

2.3優(yōu)化后的自進(jìn)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(jī)就位；3）將自進(jìn)式錨桿通過軸頭安裝在轉(zhuǎn)軸上；4）啟動空壓機(jī)、沖擊器及注漿泵，沖擊器帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)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(jìn)而通過注漿孔進(jìn)入第一空腔，通過第一空腔進(jìn)入中空的自進(jìn)式錨桿，然后進(jìn)入鉆成的孔內(nèi)，完成注漿。

3結(jié)束語

對自進(jìn)式錨桿施工機(jī)具的改進(jìn)及自進(jìn)式錨桿施工工藝流程的優(yōu)化，是整個項目順利開展的關(guān)鍵，以在泰安中南財源中央商務(wù)區(qū)基坑支護(hù)工程中的應(yīng)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(jié)論：1）當(dāng)遇到碎石層、卵石層等復(fù)雜地層時，采用自進(jìn)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(fù)雜地層的自進(jìn)式錨桿施工專用機(jī)具能有效解決自進(jìn)式錨桿施工過程中的不足，實現(xiàn)了錨桿成孔、錨桿下放及錨桿注漿同步進(jìn)行，通過氣、液混合射流提高了錨桿注漿質(zhì)量。3）泰安中南財源中央商務(wù)區(qū)基坑支護(hù)工程，采用了自進(jìn)式錨桿施工專用機(jī)具，改進(jìn)了施工工藝，加快了施工進(jìn)度，提高了施工效率，節(jié)約了施工成本，有效地提高了碎石層、卵石層等復(fù)雜地層自進(jìn)式錨桿施工質(zhì)量，確保了施工安全和工程質(zhì)量，并通過了竣工驗收。具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約了施工成本12萬元，縮短了施工工期15d。4）一種針對復(fù)雜地層的自進(jìn)式錨桿施工專用機(jī)具，自進(jìn)式錨桿合格率有了明顯的提升，確保了基坑邊坡安全，自進(jìn)式錨桿專用機(jī)具的成功研制不僅對自進(jìn)式錨桿施工工藝流程進(jìn)行了優(yōu)化，還使山東省地礦工程勘察院的技術(shù)實力有了更進(jìn)一步的提升，業(yè)主對此次基坑支護(hù)工作的過程及結(jié)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(yè)主的檔案中樹立了良好的形象。5）一種針對復(fù)雜地層的自進(jìn)式錨桿施工專用機(jī)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(jī)的工作時間，從而減少尾氣排放，達(dá)到減少尾氣排放的效果，該施工工藝具有很好的環(huán)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(zhì)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(huán)境的污染；在接下來的施工過程中將積極推廣該項技術(shù)，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