特殊地质条件下锚索成孔技术

特殊地质条件下锚索成孔技术

闫佳文、 蒲朝东、 赵阳、 马鑫宇、 牟晓、 卢洋

中建桥梁有限公司 ， 重庆江津 ， 402260

摘要：宏发新时代商业广场项目地层中富含溶洞，11-11剖、12-12剖面土质潮湿，锚索钻进施工排渣困难，出现卡钻、塌孔现象，导致锚索无法成孔。宏发新时代商业广场项目11-11剖、12-12剖面锚索施工采用顶驱钻机锚索施工工艺，该锚索施工工艺解决了地质潮湿锚索钻进施工排渣困难、卡钻、塌孔问题，提高了锚索施工速度，确保了锚索施工质量。

关键词：锚索；注浆；顶驱钻机

1工程概况

1.1工程位置

宏发新时代商业广场项目位于云南省曲靖市富源县永兴路南侧、玉顺街北侧、金华大道东侧、立基大道西侧。项目占地面积约126.4亩，总建筑面积约36万平方米。BD段和EF段基坑支护为永久支护，支护形式为“灌注桩+冠梁+桩间挡板墙+预应力锚索”。

图1：支护平面图

1.2工程地质

根据勘察钻孔揭露地层特征：场地地基土浅层为第四系人工填土，和冲洪积层含砾粉质粘土，往下为三迭系下统飞仙关组（T1f）强风化泥岩、角砾岩、全风化泥岩，基底为二叠茅口组强～中风化灰岩。将岩土层分为六个单元主层及两个亚层，现按工程地质剖面自上而下分述如下：

第①层：杂填土（Q4ml ）、第②层：含砾粉质粘土（Q4al+pl）、第③层：强风化泥岩（T1f）、第③1层：强风化角砾岩（T1f）、第④层：全风化泥岩（T1f）、第⑤层：强风化灰岩（P1m）、第⑥层：中风化灰岩（P1m），该层经钻探控制显示发育有溶洞（隙）。

1.3设计概况

11-11剖基坑全长41.5米，基坑深度9-12m，支护桩为φ1300旋挖桩，桩身锚索为4排，每排间距为2500mm。锚索为由5根15.20mm高强度、低松弛无粘结钢绞线制作而成，钢绞线强度为1860Mpa，锚索角度为25°，从上到下第一排锚索长27米，锚固段长度10米，自由段长度17米；第二排锚索长25米，锚固段长度10米，自由段长度15米；第三排锚索长21米，锚固段长度10米，自由段长度11米；第四排锚索长19米，锚固段长10米，自由段长9米。如图2。

图2：11-11剖锚索布置图

11-11剖基坑全长47.3米，基坑深度7-9.6m，支护桩为1500*1800人工挖孔桩，3#-7#桩身锚索为3排，其余为2排，每排间距为2600mm。锚索为由5根15.20mm高强度、低松弛无粘结钢绞线制作而成，钢绞线强度为1860Mpa，锚索角度为25°，从上到下第一排锚索长25米，锚固段长度10米，自由段长度15米；第二排锚索长22米，锚固段长度10米，自由段长度12米；第三排锚索长19米，锚固段长10米，自由段长9米。如图3。

图3：12-12剖锚索布置图

2 顶驱钻机锚索成孔工艺

11-11剖、12-12剖面土质比较潮湿，锚索钻进施工排渣困难，出现卡钻、塌孔现象导致锚索无法成孔。11-11剖、12-12剖面锚索施工采用顶驱钻机锚索施工工艺，该施工工艺解决了地质潮湿锚索钻进施工排渣困难、卡钻、塌孔问题，提高了锚索施工速度，确保了

锚索施工质量，工艺流程图如下：

图4：顶驱钻机锚索施工工艺流程图

2.1 施工准备

由于顶驱钻机钻杆高，自重大，在作业时需要5米宽操作平台，在钻机就位前使用挖掘机将原地面的软弱土层清除，平整整个场地并夯实做为钻机的施工作业平台，并保证场地有一定硬度以免钻机沉陷或倾斜。若场地软土较厚，硬度不够，则在表面铺设60cm后的砖渣并平整碾压，保证钻机施工作业的安全性。

2.2循环水坑及排水沟挖掘

施工前对、循环水坑、排水沟进行挖掘，并铺设塑料膜，防止下部土体侵蚀。循环水坑体积约1m³，安置3kw污水泵与钻机连接。

图5：循环水坑

2.3 钻机就位

钻机就位时，要事先检查钻机的性能状态是否良好。保证钻机工作正常。通过桩身埋设锚索钢套管的孔位准确确定钻机的位置，并保证钻机稳定，通过角度尺调平以保证钻孔角度，第一根套管掘进后二次检测，使其误差在规范要求内，以确保孔位及锚索角度要求的准确。

2.4 钻机跟套管钻进成孔

（1）钻孔作业。开孔时，先进行套管冲击钻进，再进行钻管冲击钻进，并同步加压注水，每钻进40—60mm加压注水清渣一次，并配合钻杆在套管内反复挤压，便于循环水带出钻渣，钻孔施工必须全程采用跟管钻进，防止循环水对孔壁进行侵蚀，钻孔深度必须预留0.5—0.8米的成渣段。

（2）进尺速度。钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度：由硬地层钻到软地层时,可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时,要减速慢进；对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率；砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加水压和清孔次数。

图6：顶驱钻机成孔

2.5 清孔及钻杆移除

清孔需加压完成，钻杆在套管内反复挤压循环水以便于排渣，直至无钻渣排除，拆卸钻杆、钻头，钻机移位，套管保留。

图7：清孔及钻机移除

2.6 安放锚索及一次注浆

制作好的锚索通过钢套管由人工穿入锚索孔，锚索安置到孔底后，通过预设的一次注浆管开始一次注浆。锚索注浆采用水灰比为0.4-0.5的纯水泥浆，水泥强度等级得不低于P.O42.5。锚索一次注浆压力为0.2-0.5Mpa，直到孔口大量返浆方可停止注浆，一次注浆完成，拔除套管。

2.7 二次注浆

二次注浆在一次注浆完成3-4小时后进行，利用预设的二次注浆管对锚固段进行二次高压劈裂注浆，二次注浆压力不小于2MPa, 锚索注浆采用水灰比为0.4-0.5的纯水泥浆，水泥强度等级得不低于P.O42.5。

3锚索施工控制要点

顶冲钻机由于它对各种地质条件适应能力较强，成孔效率高，施工简单易操作等特点，仅是由于水循环等自身的一些特点，需要注意以下几点。

（1）全程必须采用跟管钻进方式进行，且必须保证先进行套管冲击钻进、再进行钻杆冲击钻进，降低循环水对孔壁的侵蚀。

（2）钻孔深度必须预留0.5—0.8米的成渣段。

（3）套管移除必须在锚索安置及首次注浆完成之后。

（4）为避免管内积水对水泥浆液的稀释，水灰比宜在图纸要求的基础上适当加大。

4 应用效果及结论

本工程潮湿地质锚索施工采用顶驱钻机锚索成孔工艺，有效解决了排渣困难、卡钻、塌孔问题，而且锚索张拉抽检全部合格。与传统预注浆再次成孔工艺、跟套管干成孔工艺相比具有节约材料、施工速度快、锚索施工质量高等优点。