浅析预应力锚索施工在硬岩层中成孔施工工艺

浅析预应力锚索施工在硬岩层中成孔施工工艺

吴振江 ,李冬 ,胡彪

（中国建筑第四工程局有限公司  广东 东莞 523000）

[摘要]本文结合桑园社区银贵路回迁房项目基坑支护，简单介绍了预应力锚索施工时遇到地下硬岩，如何成孔的施工工艺。通过项目实践证明，遇到毛石等硬岩层时，常规钨金钻头无法钻透，需要使用金刚石合金钻头穿透硬岩层，并通过风炮头+空压机将管中岩石震碎冲排出管后成孔，确保锚索施工。

[关键词]锚索，硬岩，金刚石合金钻头，风炮头，空压机

1、工程概况

1.1工程整体概况

桑园社区银贵路回迁房项目位于东莞市东城街道桑园社区，项目西侧临近已建办公楼和厂房，东临居民区，南临市政路，北临桑园广场，占地面积约为1.2万㎡，总建筑面积约为6.7万㎡，拟建3栋住宅楼，最大建筑高度为99.95m。

1.2基坑支护设计概况

本项目基坑深度为8.2~12.4m，支护总周长为447.5m，支护面积约为12184㎡，采用灌注桩+预应力锚索+支撑梁的支护形式。本基坑分为7个剖面，其中AB、BC、DE、EF段剖面分别设有4排预应力锚索，CD、FG段剖面分别设有3排预应力锚索，GA段剖面设有2排预应力锚索。

本工程场地原为池塘，由大量的土回填而成，回填已有10余年之久。

图1基坑支护平面图

2、存在问题

锚索机在施工EF段（位于场地南侧）首排锚索至水平距离约20m时，出现钻头难以钻入，钻头磨损严重且无法成孔的情况。通过现场多次调整锚索入孔角度，仍无法成孔。

3、分析原因

（1）该处位于用地红线以外，无勘察报告资料，暂无法确定地下障碍物。

（2）常规锚索机钻头为钨金钻头，可穿透强风化岩层，难以进入中风化、微风化、和未风化等硬岩层。

（3）据了解，场地南侧以外20m左右为原池塘堤坝，堤坝由毛石堆砌而成，厚度约4~5m。

4、处理方案

根据现有了解信息，基本确定该地下障碍物为堤坝。毛石属于未风化岩，强度高，钨金钻头无法穿透该岩层，因此在堤坝处无法继续成孔。为保证锚索施工能顺利穿透堤坝并成孔，现需要将常规钨金钻头更换成金刚石合金钻头钻穿堤坝层，再通过风炮头+空压机将管内石块冲碎并全部排出管外。

5、施工工艺

锚索孔位测量、放线定位→锚索机钻杆就位→锚索机在外套管上安装金刚石合金钻头，钻透堤坝层→在外套管内安装风炮头和对应转杆，端部连接至大功率空压机→风炮头钻至岩面，利用炮头锤击和高气压将石块冲碎成石渣，并通过气压将石渣排出套管→取出风炮头和内部转杆，继续利用套管和金刚石合金钻头转至设计深度。

（1）锚索机外部套管为高压防爆空心管，在钻进土层过程中需一直注水，泥水通过套管不停转动从管内排出。钻至堤坝处后，钻杆前进的速度明显减慢。

（2）当外部套管穿透堤坝后，在动力头处断开外部套管并在内部接入风炮头和对应的转杆，安装足够数量转杆后，将风炮头钻至套管内岩石处，转杆尾部接入空压机。风炮头处设有两个出气孔和高强度钨钢珠，通过转杆转动，在高压冲击和风炮头锤击双作用下，将套管内的岩石冲碎成石渣，并通过高压将石渣冲排出套管外，直至将管内石渣全部排出。

（3）当套管内的石渣全部排出后，取出风炮头和内部转杆，动力头重新接上外部套管，利用金刚石合金钻头继续钻进成孔，直至到达设计要求。

图2钨金钻头                              图3锚索机动力头

图4金刚石合金钻头                              图5风炮头

图6风炮头进气口                               图7空压机

图8套管内接入风炮头                      图9高压冲排套管内石渣

6、注意事项

（1）锚索机钻孔前，必须检查钻机定位情况，保证钻机的定位精度。

（2）锚索机外部套管钻至硬岩层时，要低速低压推进,钻进过程中一定要控制转速，以免速度过快导致钻头过度磨损不利于钻进。

（3）当使用风炮头和空压机冲排套管内石渣时，施工人员严禁正对套管，需远离喷射范围，保证安全距离。

（4）使用风炮头破除套管内石块时，尽量控制推进速度，不宜过快，防止碎石卡住钻头处。

7、结语

以上硬岩层中锚索成孔工艺，在桑园社区银贵路回迁房项目基坑支护锚索施工过程中，取得了较好效果，有效保证了工期和施工质量，同时也取得了良好的社会经济效益。

参考文献

[1]《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》(GB50086-2015)，住房和城乡建设部.

[2]《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22-2005),中国工程建设标准化协会.

[3]《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)，住房和城乡建设部.