绵阳综合管廊及市政道路工程——卵石地层锚杆套管跟进成孔施工技术应用

邵军锋 周榆翔 李兵

中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 611730

摘要：卵石地层中卵石含量及粒径较大，成孔和清孔困难，易卡钻，钻进扰动造成塌孔，钻具卡死。综合管廊基坑边坡支护在卵石地层中的锚杆及综合管廊口部结构需穿卵石层的抗浮锚杆应用套管跟进成孔施工技术。锚杆套管跟进成孔施工技术解决了卵石地层中不易成孔问题，保证了土钉墙锚杆和抗浮锚杆的施工质量。

关键词：综合管廊基坑及口部结构；卵石地层；锚杆套管跟进成孔；施工技术应用

1．工程概况

绵阳科技城集中发展区核心区综合管廊及市政道路建设工程（PPP）项目地下综合管廊及基础设施（创业大道西延线、绵安第二快速通道、永青路、龙界路），绵阳综合管廊及市政道路项目之一的绵安快速通道起点接普明北路，终点安州区规划道路。道路全长14.34km，城市主干路，设计车速40Km/h，双向六车道。沿道路左侧布置地下综合管廊，为预制拼装综合管廊结构，地下综合管廊工程长度为 14.34 公里，根据不同需求采用矩形三舱、四舱断面。承建的绵安第二快速通道K10+137～K14+337段共计4.2km，主要包含市政道路工程、排水工程、综合管廊工程、景观绿化工程、照明工程、交安工程等。

2．综合管廊及基坑设计情况

综合管廊为地下一层建筑，标准部分覆土厚3.2米，埋深7.2m，设计使用年限100年，主要采用钢筋混凝土分片装配整体式结构，局部区段采用现浇钢筋混凝土结构。综合管廊主要采用三舱和二舱，三舱断面为7.8×3.3米、两舱4.85×3.3米；管廊建筑基坑为明挖基坑，基坑最大深度7.38m，基坑呈倒梯形断面，管廊基坑底宽根据综合管廊舱室布置按照三舱管廊基坑底宽10.5m，二舱管廊基坑底宽7.55m，基坑两侧按照1：0.5放坡，边坡采用土钉墙支护；综合管廊口部位置在筏板基础上设置抗浮锚杆，部分综合管廊段处于卵石地层。

3．卵石地层锚杆成孔解决方案

综合管廊处于卵石地层段，根据地勘资料和开挖揭示情况，其中卵石含量及粒径较大，结构松散，不能被钻头冲击成粉状碎块后排出，造成阻力增大，钻机无法旋转，钻进过程的扰动，导致已成孔段塌孔，钻具卡死，无法成孔。因此，绵安第二快速通道综合管廊基坑边坡支护在卵石地层中的锚杆及综合管廊口部结构需穿卵石层（砂砾石层）的抗浮锚杆应用套管跟进成孔施工技术。

4．施工安排

4.1 施工段划分

绵安第二快速通道K10+137～K14+337段，基坑分段分层开挖、支护、底板垫层施工、防水施工、墙板安装、底板施工、顶板安装及现浇段按流水进行施工，各工种相互配合，混凝土工程配备足够的模板及工具来保证施工的连续和均衡；开挖段按照50m为一个分段长度进行分层开挖支护。在施工空间安排上考虑了立体交叉施工，分阶段分重点进行组织，在施工中注重施工工序及时穿插。

4.2套管跟进成孔施工工序

工
艺流程：搭设钻机操作脚手架→测定孔位→钻机安装就位→安装钻具→钻孔→成孔后吹扫排渣（喷水降尘）→拆除钻具钻杆→推放锚杆→拔套管→锚杆注浆→验收。

套管跟进成孔工艺流程图

5．锚杆套管跟进主要施工方法

套管跟进成孔工艺主要针对部分锚杆穿越卵石地层等易塌陷、卡钻的地层时，应用套管跟进成孔施工技术确保锚杆孔成孔。

5.1套管跟进造孔工艺

钻进采用潜孔钻，该钻机的特点是扭矩及顶升压力大，钻具配套适应性强，成孔深且质量高。配套钻具为套管跟进的潜孔锤和偏心钻头，潜孔锤利用高压空气为动力做功。 

钻具组成：套管（长度为2米标准节和1米的调整节，接长采用丝扣联结）、管靴、潜孔锤冲击器、偏心钻头、空心钻杆、拔管器。 

工作原理：套管跟进是通过潜孔锤锤击连接在套管上的管靴，同步跟进。套管的主要作用是护壁，防止在成孔过程中对岩体扰动掉块，另一个作用是套管直径较钻杆大，刚度较好，防止钻杆弯曲，提高成孔质量和成孔率。套管加工为定型产品。 

工艺流程：搭设钻机操作脚手架→测定孔位→钻机安装就位→安装钻具→钻孔→成孔后吹扫排渣（喷水降尘）→拆除钻具钻杆→推放锚杆→拔套管→锚杆注浆→验收。

（1）测定孔位：坡面开挖至锚杆孔位标高以下30～50cm时留设作业平台，阀板基础开挖至基础高程，复核每排锚杆的标高、按设计要求进行布孔，在空位做明显标识，孔位允许偏差±50mm。

（2）钻机就位

根据锚杆孔位，钻机就位校正角度，保证施钻过程中成孔质量，对淤泥质场地应换填或铺设木板等保证钻机在施钻过程中不发生移位。

钻机：由于全孔用空气潜孔锤套管跟进成孔，选用ZSL-100全液压履带式钻机，该设备的具体性能如下：钻机给进力和起拔力大，钻机配有低速大扭矩动力头双回旋机构，具有双层滑动导轨，能实现孔口近距离钻进，加接钻杆方便，具有液压升降机构，能方便的对正孔位。套管跟进钻头：根据设计图纸要求的成孔尺寸结合市场上成型产品的规格，套管跟进采用下表中的套管和材料。

（3）套管安装

安装前先检查套管直径，要求直径偏差小于10mm。然后先安装第一节钻杆，安装好后安装首节带牙套管，然后将带牙套管对准所要施工的锚杆孔位，最后用罗盘仪按设计图纸要求调整好钻孔角度，角度偏差±1°。

（4）终孔验收

成孔的质量直接影响到锚杆的锚固效果，钻孔深度达到设计要求后，由相关人员对孔深进行验收，并作详细、完整的钻孔记录。

（5）清孔

用钻杆配合钻头来回清孔，清除浮渣至孔底，用高压气从孔底向孔口清理钻渣，防止堵孔，孔口喷水，保证湿法作业降尘，减少对环境的影响。

（6）锚杆制作

综合管廊基坑边坡锚杆为单根钢筋锚杆，锚杆下料制作严格按设计要求下料，钢筋宜采用切割机切断。加工好的锚杆杆体存放在钢筋棚成品堆放区；钢筋长度偏差不大于20mm，钢筋按设计长度裁好后，每隔2m用Φ6钢筋制作定位支架，安装锚杆前交错焊接在锚杆上，以确保锚杆处于钻孔中心部位。

抗浮锚杆为4根一束的锚筋束，钢筋采用切割机切断，钢筋接长采用直螺纹套筒连接，对中支架采用市场统一制式对中支架，支架间距1.5m。组装前应清除表面的油污和浮锈，杆体制作完成应尽快安排使用，不宜长期存放。

（7）锚杆安装

①锚杆放入钻孔之前，对加工质量及锚杆孔平面位置、孔径、深度及钻孔倾角、水平方向角经相关人员检测合格后，方可放入钻孔，锚杆插放时应避免插体扭压和弯曲，插体入孔内深度不应小于锚杆长度的95﹪，亦不得超深，以免外露长度不足。若达不到设计深度，应重新钻孔。

②锚杆安装前先将注浆管（Φ50PVC花管）穿过各对中支架中间的塑料架线环后，放置在锚杆中间；注浆管管头离锚杆头部5～10cm，并用胶带包扎，防止安装锚杆时堵塞注浆管，下放过程中应避免杆体扭转、弯折及各部件松脱。锚杆安装就位后即可拔除套管。

③锚杆插入钻孔：插入锚杆杆体时应将灌浆管与杆体同时放入钻孔底部，一般情况要求清孔后，立即插放杆体，插入时将锚杆支架的一面向下方。

（8）注浆

①灌浆前应对细集料进行检查，不得出现石子等杂物，防止机器的堵塞，并应检查注浆泵、管路及接头的牢固程度，防止浆液冲出伤人。

②向下倾斜的钻孔内注浆时，采用压浆机将M30水泥砂浆注入锚孔，注浆需按孔位自下而上进行。灌浆压力控制在0.4MPa～0.8MPa。注浆时注浆管应插至孔底5～10cm处注浆要保证砂浆（水泥浆）饱满，不得有里空外满的现象。

③注浆设备拌制的浆液需大于现场砂浆（水泥浆）需求，水泥浆水灰比控制在0.5～0.55，采用注浆管应能在1h内完成单根锚杆的连续注浆。

④浆液硬化后不能充满锚固体时，应进行补浆，注浆量不得小于计算量。

⑤砂浆（水泥浆）拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆（水泥浆）要在初凝前用完，注浆结束后，应将外露的钢筋、注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净，同时做好注浆记录。

⑥浆体强度检验用的试块每台班制作2组试块，每组不应少于6个试块。

（9）锚杆拉拔试验

土钉质量检测：注浆固结强度达到10MPa后进行土钉验收试验，验收试验的土钉数量不少于总数的1%，抗拔承载力检测值不小于土钉轴向拉力标准值的1.3倍。

抗浮锚杆验收试验：验收试验锚杆的数量取每种类型锚杆总数的5%，且不得少于3根，锚杆试验时极限承载力大于2倍设计值。

①待砂浆（水泥浆）达到设计强度后，才能进行锚杆拉拔试验。

②试验前应对试验仪器进行标定，并将其置于稳定、平整的岩层上。在该段所有锚杆任意选定作为试验对象。试验时，应保证试验器材与锚杆连接牢固，防止拉拔过程中出现安全事故。

③应按照规范要求匀速加压或松压，不得一步到位，且加压时施工人员不得正对锚杆且不能站在试验仪器下方，防止拉拔过程中出现安全事故。

④锚杆拉拔力根据设计及规范要求施加荷载，当锚杆抗拔力不符合要求时候，可用加密锚杆的方法予以补强。

5.2施工要点

①钻机、钻具、套管在施工前要反复检查，有裂纹和丝扣滑丝的钻杆和套管一律不能使用。

②造孔过程中，通过复杂地段轻压、慢钻、反复吹扫、缓慢通过。发现有突进和卡钻现象一定查明原因，排除故障后才能进行施工。勤检查钻杆、套管、管靴的外观情况，发现有裂纹和其他异常应更换，以防止钻杆、套管和管靴断裂无法钻进的情况发生。

③造孔完成退钻具时，动作一定要缓慢，以防操作力度过大，损坏偏心钻头和管靴。

6．套管跟进成孔施工技术应用效果

本工程在卵石地层中的综合管廊基坑边坡支护锚杆及综合管廊口部结构的抗浮锚杆应用套管跟进成孔技术施工后，通过锚杆拉拔试验，土钉和抗浮锚杆施工质量满足规范和设计要求。选用ZSL-100全液压履带式钻机，降低了施工人员的工作强度，节约了大量人工和时间成本。湿法作业降尘，保护了周边环境。本工程锚杆应用套管跟进成孔施工技术，施工质量受控、安全可靠、经济合理。施工管理重点：首先根据地层选择成孔方法和机械；配备人员、材料和机械；合理安排施工顺序；管控好施工过程质量；做好安全防护措施。

结束语：通过应用套管跟进成孔技术施工的锚杆，有效的解决了成孔难、清孔难、卡钻、塌孔、钻孔深度不够、成孔率低、质量不受控等难题，降低了施工人员劳动强度，加快了施工效率，保证了施工质量，降低了施工成本在卵石地层中应用套管跟进成孔施工技术安全可靠。

参考文献：

[1] 绵阳科技城集中发展区核心区综合管廊及市政道路建设工程（PPP）项目岩土工程详细勘察报告，A2017-0771。

[2] 绵阳科技城集中发展区核心区综合管廊及市政道路建设工程（PPP）项目绵安第二快速通道基坑支护，20-62-0206。

[3] 中华人民共和国国家标准《综合管廊基坑支护》17GL203-1，中国建筑标准设计研究院，2017。

[4] 中华人民共和国国家标准《城市综合管廊工程技术规范》GB50838-2015 ，中华人民共和国住房和城乡建设部，2015。

[5]《建筑施工手册》第五版，中国建筑工业出版社，2012；

作者简介：

邵军锋：（1985-05-09），男，中国水利水电第七工程局有限公司第三分局，高级工程师，本科，从事施工技术与管理工作。