砂泥富集地域抗浮锚杆施工综合技术应用

砂泥富集地域抗浮锚杆施工综合技术应用

王万刚

中国五冶集团有限公司 四川成都 610000

摘要：施工前应处理好砂泥富集地域，并布置排水沟及降水井点以保证基坑开挖过程中不出现雨水涌入导致地面积水的情况，并结合现场地质条件制定支护方案，选择适当钻孔深度及直径，以免因钻孔深度过大或过小而造成孔内事故。利用旋挖钻在桩基工程施工中，强化安全防护措施及质量控制，做好一切准备，以便在施工地域内地层水位下降，土体疏干，避免地下水入渗，确保桩体结构的稳定性。针对长钢筋笼起吊难度大的特点，吊环可以设计为可拆卸式便于现场工作人员进行拆装作业，并要考虑混凝土浇筑过程中受水分影响大等特点。对既有钻机进行了合理改进，以原钻杆支撑桁架杆为主要承重构件制造了适合超长钢筋笼的起架系统，本发明能够在保证原设备性能和费用不变的情况下，完成大体积混凝土大体积灌注桩工程中的施工操作。本实用新型采用锚杆定位支架将钢护筒用可调整角度的旋转卡箍进行固定，避免钢护筒出现偏移现象，确保钢护筒一直保持垂直，方便后期检修。

关键词：基础；锚杆；定位；降水；搅浆池；施工技术

1   工程概况

成都龙门绣苑是抗浮锚杆桩基础工程，有锚杆3000多根，满足建筑使用要求的同时，保证岩土工程勘察报告中确定的土层位置满足设计要求，以免在基坑开挖过程中造成地面沉陷的不良现象。本工程地质属砂土、淤泥等富集区，钻孔灌注桩难以成孔，对孔壁稳定性不利，锚杆钻机换合金钻头采用空气动力撞击岩层入岩施工过程中易发生断锚[1-4]，造成钻机回转器的破坏或者打桩船下沉，此外，泥浆中所含的大量泥沙很容易堵塞钻杆，使得钻进速度变慢，影响正常工作的进行。同时锚杆钢筋笼属于长而细的钢筋笼，通常长度可达10余米，成孔后需起重机适时吊起安装方能继续投入使用，在砂层较厚的土层中进行成孔作业时由于埋深较深通常用潜水泵抽水灌混凝土，辅之高压水枪清洗以防堵管事故，传统的钻具无法满足复杂地层的需求[5-8]，人工很少能赤手空拳地安装和拆除，且极易出现安全事故。钻机需要经常启停对操作人员工作强度大，浆液配合比得不到保证，注浆质量受到影响，从而会导致施工难度大，质量不可控[9-12]。

项目部为解决上述难题，采用技术革新的方式，对砂泥富集地域抗浮锚杆的施工提出新的综合工艺方法以解决这一问题。

2  工艺特点

在施工时对锚杆搅浆池成孔使用，成孔后桩位定位和钢筋笼的安装都有很高的要求，应严格遵守规范。同时还需配备一定的泥浆供应设备才能保证施工的顺利进行。在建设中除了要确保质量之外，还必须兼顾经济效益与工期的影响，使其达到经济上的合理性，在满足工程要求的前提下，节省开支，确保工程质量不受损害，达到设计图纸和合同规定的要求。

3 具体实施

3. 1 锚杆快速定位支架

以解决锚杆安装过程中锚杆孔位不能快速定位，减少了重复测量放线过程，减轻了工人劳动强度和缩短了施工进度并提高了工作效率，国内应用较多的是利用现场的钢筋废料断头加工一套锚杆快速定位托架（见图1），这种方法在现场操作简便，快速。这种定位方式更加直观，便于观察钢筋笼的安装部位，还能避免二次装夹造成的误差，可根据需求调整长度，使其能够适应各种直径尺寸锚具的安装，基本上是一次性安装就位。本设备获国家实用新型专利授权。

图1 定位支架

1）锚杆快速定位支架包括底座，支撑杆和夹持杆，所述夹持杆是空心圆管且其上开有多个圆孔以固定锚杆，夹持杆包括两个半圆环，每一个半圆环上开设有若干螺纹孔。本实用新型在需要对锚杆进行拆卸或者装配时，只要将旋转手柄扳动，放松旋转手柄就可将夹紧杆中的螺栓取出，换上新紧固螺丝。支撑杆与底座，支撑杆与夹持杆通过安装有一对耳板的销轴相互铰接。所述耳板中的一耳板装设于支撑杆的末端且可相对支撑杆沿轴向运动，耳板中的另一耳板设置于夹持杆的中部且可沿支撑杆滑动。本实用新型的有益效果是：本实用新型通过将重物置于底座内并保持水平，此时可将夹持杆与支撑杆脱离，而通过销轴与两块耳板的卡合使得定位支架与支撑头紧密套合。

2）通过支撑杆与夹持杆对支架进行角度调节，从而使本实用新型能够适用于各种直径尺寸的锚杆，并且在需要对定位支架倾斜程度进行调节时，只要将螺栓旋松就可以进行。之后利用销轴将定位支架整体角度锁紧从而迅速控制锚杆的位置，且可根据实际条件转动，同时在待支护部位出现位移时还可及时有效地控制。

3）使用时待钻机成孔和清孔完成后，固定定位支架上夹持杆并旋紧紧固螺栓再使钻具穿入钻头孔内，将其固定在钻套上，然后将定位支架底部插入钻套中，最后松开紧固螺栓使定位支架稳固。对此夹持杆中心是桩孔中心，钻杆插入中子源孔时，首先旋转钻机，使钻机轴线在水平方向，然后用扳手松开锁紧螺母，为了防止钻机倒转，从而确保钻进时不发生偏斜。

3. 2 深厚淤泥富水地层抗拔锚杆防塌孔施工方法

为了使锚杆钻孔在该工程砂泥富集地质条件下降低坍塌量，需及时采取必要措施处理地基土。因土质疏松或含气，易造成地面塌陷，同时随时间推移，地下水位持续升高，这一切均可造成地表沉陷和建筑物及其附近构筑物的正常使用功能的损害。在修建抗拔锚杆之前，需要对现场进行治理，针对不同土层的条件采取相应的施工技术措施来减少地下水，并在淤泥区采取加固措施来预防地面沉降。

1）截断了外界进入锚杆施工场地的水。

2）锚杆施工场地四周开挖排水沟和布置降水井。

3）锚杆施工场地的中间设置有降水井。锚杆施工前一周的抽水作业使得基坑内和基坑外的水位降到最低，再把抽水泵放入坑内。

4）围绕锚杆桩位开展注浆加固作业。采用灌浆方法使成孔液在一定浓度范围内或者形成连续浆脉后，根据设计要求制备水泥浆体，最终采用泥浆搅拌法注入固结后的混凝土结构中。

5）取加固体标准试块进行抗压试验以检验抗压强度满足设计和规范要求。如果因环境气候等加固体强度迅速增加，就需要及时采取    措施进行补救，加快锚杆施工，避免加固体强度过大而 影响支护效果。

6）在入岩钻孔过程中注入水来降低钻头撞击岩石所产生的噪声与振动。

3.3 大长锚杆钢筋笼安装

锚杆大长钢筋笼的安装是在原有钻机机械基础上进行合理改进，采用新的液压系统进行自动化作业，使得作业更安全、可靠。本实用新型降低了给吊装钢筋笼另配一台起重机械所需成本，在降低工人劳动强度的前提下提高工作效率并避免意外。

按要求安装钢筋笼的长度加工了1榀钢结构桁架。

2）桁架的顶部内侧设置有电动卷扬机，电动卷扬机为起吊设备并牵引至对应位置。卷扬机通过电动机传动驱动减速机旋转，减速机输出轴的一端与链轮连接，另一端通过减速箱及传动轴与卷筒中钢丝绳轮连接。平支架上设一定滑轮，滑轮内穿入钢丝绳且两端系在钢索轮和钢丝架的两侧。

3）电动卷扬机上的电线由顶部的顺行架引到钻机的动力系统上。本实用新型在电机与减速器间设置过载保护装置以避免过载对电气设备造成损害，电缆采用绝缘软线缠绕保护，然后通过绞盘的中心孔铺设以确保架体的稳定性。

4）所用斜拉钢丝绳以及定滑轮处钢丝绳直径与桁架最大高度综合考虑钢筋质量与受力情况，选取适当大小，并进行理论分析与计算获得斜拉索拉力值。

5）在钻孔或吊装安装操作中，钻机须开启机身四角的四个液压支撑。

6）吊装装置的连接件选择了连接支脚和各吊点的加强板进行焊接来提高结构强度，可通过螺栓和焊接进行连接（见图2,3）。

图 2    吊装装置加工

图3 加设吊装装置后的锚杆钻孔安装一体机械

3.4 搅浆池施工方法

常规水泥浆搅浆池是利用开挖基坑后砌砖砌块作为基础结构再向砖砌体中注入混凝土或砂浆建造墙体及水池，这一作法虽简便实用，却有很多缺点，因为该工程地质砂泥较多，地基强度不高，水泥掺量较小，容易沉淀，为克服上述缺点，研究了一种新的高效搅浆装置—组合式搅拌机。本实用新型比传统搅拌设备成本低，在提高搅拌池处理速度的前提下，能迅速投入运行，并能有效避免泥浆中有大量泥渣产生，不影响浆液配合比和改善锚杆加固体质量(见图4)。

图4 一种富水流沙淤泥地质中搅浆池

它是用薄皮钢板和钢筋支承，经加工制成圆筒形并以转动的方式向其内部注入水泥砂浆而构成封闭的整体，因水泥的强度高、流动性好，本实用新型能够很好地充填在圆筒状结构中，且形状恒定，此外抗渗能力强，使得处理后的池体为封闭性容器，避免了外界环境对于灌浆过程的扰动，且不会因为淤泥与流砂等软弱土质侵入而产生渗水现象。本实用新型利用混凝土材料制成搅拌桶替代传统搅拌设备，在节省成本的前提下降低工人劳动强度，加入支护系统可确保施工安全并提高锚杆桩质量可靠度。

钢板按浆液的需量加工为圆形筒体；挖基坑，筒体垂直嵌在坑的底部，加固处理；所述筒体的底部浇注有混凝土底板；沿筒体上方浇注水泥砂浆，构成环形护圈。

4 质量控制注意要点

1）注浆管应采用镀锌铁丝等加锚杆钢筋捆扎安装在锚杆桩孔中，以免因锈蚀而削弱锚固力，注浆管中注入的水量不宜过多、过多，防止气泡的产生而影响正常工作，注水量不应大于总浆量50%，避免堵管事故发生，最后从桩孔中冒出注浆液浓度密度符合设计要求时再移走。

2）注浆时需要保证水泥浆液在沉淀流失之后，及时进行补充。

3）钻孔时由专人做钻入记录，确保每一个步骤都准确无误。

4）钻岩样在经过清孔过程中，将孔底返出岩芯和地勘报告进行对比分析，如发现异常要及时处理以保证符合设计标准。

5）锚杆钢筋注浆完成之后，在混凝土灌注之前，需将未凝水泥浆层清除干净。

5 结语

该施工技术不只是应用在抗拔锚杆工程上，它同样应用在土木结构建筑和地下洞室这类地基加固工程上，本实用新型提高锚杆桩的施工质量，在确保工程质量的前提下，节约人力物力，降低施工难度，并有效降低砂泥富集地区成孔桩孔壁坍塌量的增大，本实用新型加快了施工进度，提高了结构承载力，确保结构的长期稳定性，杜绝或缓解了因地基承载力欠缺而带来的负面影响，使得建筑物更安全，更可靠，具有良好的社会经济效益。

该技术采用现场普通材料制作设备，通过对已有钻孔灌注桩的改造，较好地解决了传统桩基质量缺陷问题，降低了因机械使用而带来的燃料消耗和污染问题，对于节能和环境可持续发展具有积极的促进作用。

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