跟管鉆進(jìn)在圓礫層深基坑支護(hù)中的應(yīng)用范文

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1工程概況與地質(zhì)情況

某工程位于長沙市東塘核心商業(yè)區(qū)，地處鬧市中心，人流、車流均非常大。西緊臨城市主干道韶山路，北臨友誼商城，東臨32層高層居民區(qū)，南臨交通銀行，場地非常狹小。工程地下三層，地上二十八層。基坑最深處達(dá)18m，平面布置如圖1。場地分布巖層（自上而下）：雜填土，厚0-3.6m；粉質(zhì)粘土，層厚2.1-10.5m；圓礫，主要成分為石英及硅質(zhì)巖，粒徑一般1-3cm，最大12cm以上，分選性差，濕，密實(shí)，該層在場地分布連續(xù)，層厚3.2-8m，殘積粉質(zhì)粘土，層厚1.3-4.8m；強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖層厚1、2-5.2m；中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，層厚3.8-12.8m等。地下水類型及巖層富水性：地下水類型主要為賦存于圓礫中的松散巖類孔隙水，地下水主要受大氣降水及鄰區(qū)地下水補(bǔ)給，該含水層地下水水位變幅2-4m。

2基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

工程根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告及項(xiàng)目所處位置施工場地狹小；基坑四周臨建筑和城市主道；地下光纖、電力、管網(wǎng)布置復(fù)雜、重要；地處繁華地段，人流、車流均非常大。支護(hù)方案需安全且便于施工，并減少擾民。針對上述制約條件，確保安全基坑設(shè)計(jì)采用了旋挖樁+旋噴樁止水+錨桿+面層掛網(wǎng)素噴混凝土，形成了一個(gè)共同作用復(fù)合型支護(hù)方式，工程施工完畢保證了基坑的穩(wěn)定性。本文結(jié)合工程施工的難點(diǎn)對圓礫層厚、粒徑大且地下豐富，水位高，采用其它方式錨桿成孔后因塌孔嚴(yán)重，使支護(hù)錨索（桿）達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的抗拔值，圓礫層摩阻力大，極限標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)110kPa，鉆桿極易斷等，最終本程采用此跟管鉆進(jìn)工法能有效解決上述困難。

3錨桿施工

3.1施工條件

結(jié)合本工程實(shí)際情況，錨桿施工前需對旋挖支護(hù)樁和旋噴止水樁及每排錨桿的區(qū)域的土方已挖至可更跟管鉆進(jìn)作業(yè)平臺面。同時(shí)做好錨桿的圖紙審核，確保設(shè)計(jì)合理，尺寸無誤；現(xiàn)場布置合理，便道暢通，確保機(jī)械與人員作業(yè)安全。施工材料已進(jìn)場，材料性能指標(biāo)均已達(dá)到設(shè)計(jì)要求和符合國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)規(guī)范，并按要求進(jìn)行復(fù)檢；

3.2施工準(zhǔn)備

3.2.1施工作業(yè)開始之前，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對邊坡進(jìn)行錨桿孔位試放線與復(fù)測，以確定預(yù)應(yīng)力錨索（桿）的位置符合設(shè)計(jì)；土方開挖的滿足跟管鉆機(jī)施工要求。并進(jìn)行由監(jiān)理和設(shè)計(jì)代表現(xiàn)場確定預(yù)應(yīng)力錨索（桿）的基本試驗(yàn)孔位，完成試驗(yàn)報(bào)告提交有關(guān)監(jiān)理工程師和設(shè)計(jì)代表，待試驗(yàn)報(bào)告批準(zhǔn)并經(jīng)設(shè)計(jì)錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)確認(rèn)或調(diào)整后，方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索（桿）工程施工作業(yè)。

3.2.2試驗(yàn)孔自由段不注漿，錨固段與自由段之間設(shè)置止?jié){袋，錨固段外側(cè)應(yīng)設(shè)排氣管，排氣管伸入錨固段內(nèi)5~10cm，其注漿方法和充滿標(biāo)準(zhǔn)與工程孔相同。

3.3鉆孔方法

3.3.1跟管鉆進(jìn)

3.3.1.1跟管鉆具在施工前應(yīng)逐一檢查沖擊器、穩(wěn)桿器、偏心鉆頭、中心鉆頭、套管、管靴，沖擊器應(yīng)工作正常，并加注機(jī)油潤滑，偏心鉆頭應(yīng)能靈活張開和收攏，張開時(shí)偏心錘頭應(yīng)大于套管靴外徑，連接銷及鎖緊機(jī)構(gòu)應(yīng)牢固，鉆桿與沖擊器和沖擊器與偏心鉆具的連接應(yīng)可靠。

3.3.1.2先用同徑常規(guī)鉆頭先造孔1m左右，給跟管鉆進(jìn)提供定位和導(dǎo)向作用。

3.3.1.3開鉆前，將鉆具組裝好放入帶有套管靴的套管內(nèi)，讓偏心錘頭伸出套管靴，正轉(zhuǎn)張開偏心錘頭進(jìn)行鉆進(jìn)。特別注意偏心跟管鉆進(jìn)時(shí)，在確認(rèn)鉆頭到達(dá)孔底后，先回轉(zhuǎn)，待正常后，再開風(fēng)沖動(dòng)鉆進(jìn)。

3.3.1.4鉆進(jìn)過程中，隨著鉆孔的延伸，邊加鉆桿邊加接套管。

3.3.1.5每鉆進(jìn)0.3~0.5m應(yīng)強(qiáng)風(fēng)吹孔排粉一次，以保持孔內(nèi)清潔。吹孔時(shí)，中心鉆具和上提動(dòng)距離應(yīng)嚴(yán)加控制（以能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)吹孔為限），禁止在鉆進(jìn)過程中向上起拔中心鉆具或來回倒桿。

3.3.1.6鉆進(jìn)結(jié)束或需更換中心鉆具時(shí)，先將孔底殘?jiān)当M，脫開中心鉆具的回轉(zhuǎn)動(dòng)力，停止回轉(zhuǎn)，緩慢提升中心鉆具至偏心鉆頭后背與套管靴前端接觸為止，用管子鉗卡持鉆桿，作反時(shí)針方向回轉(zhuǎn)，同時(shí)緩慢試提中心鉆具，當(dāng)中心鉆具可順利提升時(shí)，表明偏心鉆頭已順利收攏，這時(shí)可按照常規(guī)方法提升中心鉆具，直至全部提出中心鉆具。

3.3.1.7有時(shí)會因孔底殘留巖渣過多，偏心鉆頭回轉(zhuǎn)部分被巖渣卡住而影響偏心鉆頭的收攏。當(dāng)試提幾次仍不能奏效時(shí)，應(yīng)開動(dòng)空壓機(jī)重新對鉆孔進(jìn)行清洗，并使用潛孔錘作短時(shí)間工作，然后再進(jìn)行試提，如此做法直至提出中心鉆具。

3.3.1.8跟管鉆進(jìn)至需要深度后，即可將跟管鉆具提升出孔外。

3.4造孔

3.4.1錨桿測放根據(jù)設(shè)計(jì)圖將錨孔位置準(zhǔn)確測放在坡面上。

3.4.2鉆機(jī)就位開挖土層鉆進(jìn)施工平臺滿足承載要求，準(zhǔn)確安裝固定鉆機(jī)。錨孔開鉆就位縱橫誤差≤±50mm，高程誤差≤±100mm，鉆孔傾角和方向符合設(shè)計(jì)要求，傾角誤差≤±1.0°，方位誤差≤±2.0°。

3.4.3鉆進(jìn)方式錨孔鉆進(jìn)應(yīng)采用跟管鉆進(jìn)，以防鉆孔施工惡化坡體地質(zhì)條件，確保孔壁的粘結(jié)性能；根據(jù)鉆機(jī)使用性能和錨固地層條件嚴(yán)格控制鉆孔速度，以防鉆孔扭曲和變徑，造成下錨困難或其它意外事故。

3.4.4鉆進(jìn)過程鉆進(jìn)過程中應(yīng)對每個(gè)孔的地層變化，鉆進(jìn)狀態(tài)(鉆壓、鉆速)、地下水及一些特殊情況作好現(xiàn)場施工記錄。

3.4.5孔徑孔深鉆孔孔徑、孔深應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。為確保錨孔直徑，要求實(shí)際使用鉆頭直徑不得小于設(shè)計(jì)孔徑。為確保錨孔深度，要求實(shí)際鉆孔深度大于設(shè)計(jì)深度0.2m。錨桿孔徑、孔深等設(shè)計(jì)參數(shù)見下表：

3.4.6錨孔清理鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度之后，必須穩(wěn)鉆1~2分鐘，防止孔底尖滅，達(dá)不到設(shè)計(jì)孔徑。鉆孔孔壁不得有沉碴及水體粘滯，必須清理干凈。鉆孔完成后，原則要求使用高壓空氣（風(fēng)壓0.2~0.4Mpa）將孔內(nèi)巖粉及水體全部清除出孔外，以免降低水泥砂漿與孔壁巖土體的粘結(jié)強(qiáng)度。除相對堅(jiān)硬完整之巖體錨固外，不宜采用高壓水沖洗。若遇錨孔中有承壓水流出，待水壓、水量變小后方可下安錨筋與注漿，必要時(shí)在周圍適當(dāng)部位設(shè)置排水孔處理。

3.4.7錨孔檢驗(yàn)錨孔成造結(jié)束后，須經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行下道工序。孔徑、孔深檢查一般采用設(shè)計(jì)孔徑鉆頭和標(biāo)準(zhǔn)鉆桿在現(xiàn)場監(jiān)理旁站的條件下驗(yàn)孔，要求驗(yàn)孔過程中鉆頭平順推進(jìn)，不產(chǎn)生沖擊或抖動(dòng)，鉆具驗(yàn)送長度滿足設(shè)計(jì)錨孔深度，退鉆要求順暢，用高壓風(fēng)吹驗(yàn)不存明顯飛賤塵碴及水體現(xiàn)象。同時(shí)要求復(fù)查錨孔孔位、傾角和方位，全部錨孔施工分項(xiàng)工作合格后，即可認(rèn)為錨孔鉆造檢驗(yàn)合格。（錨孔底部的偏斜應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，可用鉆孔測斜儀控制和檢測。）

3.5錨桿制作與安裝

3.5.1錨筋體材料錨索為低松弛綱絞線，其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1860N/mm²。

3.5.2錨筋體組裝：錨筋體的組裝應(yīng)遵守下列規(guī)定。①錨筋體組裝必須搭設(shè)組裝平臺，平臺高度不小于30cm。②錨桿組裝時(shí)，鋼筋應(yīng)平直，除油、除銹處理合格。③錨索編束時(shí)，每根鋼絞線需順直、不扭不叉、排列均勻，嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)尺寸下料。鋼絞線要求采用機(jī)械切割，嚴(yán)禁采用電弧切割，并經(jīng)除油和除銹處理合格。鋼絞線按設(shè)計(jì)要求平直編排，沿錨索體軸線方向自由段每1.5m設(shè)置一個(gè)隔離支架，錨固段每1.0m設(shè)置一個(gè)隔離支架，并在錨固段兩隔離支架之間中部設(shè)一道緊箍環(huán)，采用16號鐵絲繞制，不得少于兩圈，保證錨索體保護(hù)層厚度不小于20mm。錨索編束（包括注漿管）應(yīng)捆扎牢固。錨索體自由段應(yīng)按設(shè)計(jì)要求采用塑料套管，與錨固段相交處的塑料管管口應(yīng)密封并綁架。④錨索體完成隔離支架與緊箍環(huán)的組裝后，應(yīng)在其底端接裝導(dǎo)向帽，以便下錨順利。導(dǎo)向帽尺寸應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求制作，尺寸制作誤差≤±5mm，接裝定位誤差≤±20mm。導(dǎo)向帽宜采用鐵絲綁接牢固，不宜采用焊接。

3.5.3隔離支架：隔離支架采用塑料成品支架。

3.5.4塑料套管：塑料套管的材質(zhì)、規(guī)格和型號應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。套管盡量避免剪斷和接頭，如有接頭應(yīng)綁接牢固并作密封處理，確保不產(chǎn)生拉脫和破損現(xiàn)象。

3.5.5注漿管：注漿管需滿足設(shè)計(jì)要求，具有足夠強(qiáng)度，保證在注漿施工過程中注漿順利，不堵塞、爆管或破損拉斷。一次注漿管捆扎在錨筋體中軸部位，注漿管頭部距錨筋體末端宜為50~100mm。若采用二次注漿，須另置注漿管。二次補(bǔ)充注漿管捆扎在防腐塑料套管外側(cè)。

3.5.6錨筋體長度：嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)要求制作，錨固段長度制作允許誤差為±50mm，自由段長度除滿足設(shè)計(jì)要求外，應(yīng)充分考慮張拉設(shè)備和施工工藝要求，一般預(yù)留超長1.0~1.5m。

3.5.7錨筋體安裝：錨筋體入放錨孔前，應(yīng)檢查錨筋體制作質(zhì)量，確保錨筋體組裝滿足設(shè)計(jì)要求，并經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師認(rèn)可。

3.6注漿施工

錨孔鉆造完成后，應(yīng)及時(shí)安裝錨固體并進(jìn)行錨孔注漿，不得超過24小時(shí)。

3.6.1注漿設(shè)備：注漿設(shè)備應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用的注漿材料、注漿方式和注漿壓力，并結(jié)合實(shí)際錨固地層情況，綜合確定選用相應(yīng)注漿設(shè)備。

3.6.2注漿材料：注漿材料依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求確定。錨桿注漿采用M25水泥砂漿。外加劑的品種和摻量應(yīng)由試驗(yàn)確定，漿體配制由試驗(yàn)確定，灰砂比宜為0.8~1.5，水灰比宜為0.38~0.5。

3.6.3原材料要求：水泥使用普通硅酸鹽水泥，細(xì)骨料應(yīng)選用粒徑小于2mm的中細(xì)砂；

3.6.4注漿準(zhǔn)備：注漿準(zhǔn)備工作除嚴(yán)格認(rèn)真?zhèn)渲圃牧吓浔群捅匾O(shè)備外，在注漿作業(yè)開始和中途停止較長時(shí)間再作業(yè)時(shí)，宜用水或水泥漿潤滑注漿泵及注漿管路。

3.6.5注漿漿液：注漿漿液應(yīng)嚴(yán)格按照配合比攪拌均勻，隨攪隨用，漿液應(yīng)在初凝前應(yīng)完，并嚴(yán)防石塊、雜物混入漿液。注漿漿體強(qiáng)度不應(yīng)低于20MPa。

3.6.6注漿結(jié)束：錨孔灌漿作業(yè)一般宜為孔底返漿方式注漿，直至錨孔孔口溢出漿液或排氣管停止排氣時(shí)，方可停止注漿。注漿結(jié)束后，應(yīng)將注漿管、注漿槍和注漿套管清洗干凈。

3.6.7注漿記錄與試驗(yàn)：注漿作業(yè)過程應(yīng)做好注漿記錄。同時(shí)，每批次注漿都應(yīng)進(jìn)行漿體強(qiáng)度試驗(yàn)，且不得小于兩組，保證滿足設(shè)計(jì)漿體強(qiáng)度要求。

3.6.8一次常壓注漿：一次常壓注漿分為錨固段注漿和全段一次性注漿兩種注漿方式，本工程采用全段一次性注漿。

3.7張拉鎖定與封錨

3.7.1張拉鎖定設(shè)備：錨筋的張拉必須采用專用設(shè)備，并在張拉作業(yè)前對張拉機(jī)具設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，錨筋鎖定工作應(yīng)采用符合技術(shù)要求的機(jī)具。對錨桿的張拉鎖定，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，亦可使用簡易張拉方式和相應(yīng)鎖定器具。

3.7.2錨筋張拉：錨筋張拉應(yīng)遵守下列規(guī)定。①錨斜托臺座的承壓面應(yīng)平整，并與錨筋的軸線方向垂直。②錨具安裝應(yīng)與錨墊板和千斤頂密貼對中，千斤頂軸線與錨孔及錨筋體軸線在一條直線上，不得彎壓或偏折錨頭，確保承載均勻同軸，必要時(shí)用鋼質(zhì)墊片調(diào)整滿足。③錨固體與臺座砼強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上時(shí)，方可進(jìn)行張拉。（如為抽驗(yàn)錨孔，應(yīng)在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的條件下，待驗(yàn)收試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行）④錨筋張拉應(yīng)按一定程序進(jìn)行，錨筋張拉順序，還應(yīng)考慮鄰近錨孔的相互影響。⑤錨筋正式張拉之前，應(yīng)取0.1~0.2倍設(shè)計(jì)張拉力值對錨筋進(jìn)行1~2次預(yù)張拉，確保錨固體各部分接觸密貼，錨筋體順布平直。⑥永久錨筋張拉控制應(yīng)力不應(yīng)超過其極限應(yīng)力值的0.6倍，臨時(shí)錨筋張拉控制應(yīng)力不應(yīng)超過其極限應(yīng)力值的0.65倍。

3.7.3錨筋張拉程序：①錨筋張拉宜采用超張拉，超張拉力值為設(shè)計(jì)拉力值的1.1~1.2倍。錨筋張拉力值宜分兩次張拉作業(yè)施加，第一次張拉作業(yè)力值為設(shè)計(jì)張拉力值的一半，第二次張拉作業(yè)直至超張拉力值。每次張拉宜分為5~6級進(jìn)行，除第一次張拉需要穩(wěn)定30分鐘外，其余每級持荷穩(wěn)定時(shí)間為5分鐘，并分別記錄每級荷載對應(yīng)錨筋體的伸長量，并做好記錄。張拉時(shí)錨筋體受力要均勻，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)分析原因，并及時(shí)處理解決。若為壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索或荷載分散型預(yù)應(yīng)力錨索，應(yīng)按照設(shè)計(jì)張拉要求對各單元錨索分別進(jìn)行張拉，當(dāng)各單元錨索在同等荷載條件下因自由段長度不等而引起的彈性伸長差得以補(bǔ)償后，再同時(shí)張拉各單元錨索。②對同一結(jié)構(gòu)單元上的錨筋張拉原則要求同步進(jìn)行，確保結(jié)構(gòu)受力均勻，避免局部變化和相互影響。如果因施工設(shè)備和結(jié)構(gòu)條件限制，亦應(yīng)結(jié)合上述兩次張拉作業(yè)，根據(jù)結(jié)構(gòu)單元受力特點(diǎn)與規(guī)律，按照合理的方式進(jìn)行循環(huán)張拉。

3.7.4錨筋鎖定：錨筋張拉至設(shè)定最大張拉荷載值后，應(yīng)持荷穩(wěn)定10~15分鐘，然后卸荷進(jìn)行鎖定作業(yè)。鎖定使用錨具和夾片應(yīng)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量要求。若發(fā)現(xiàn)有明顯預(yù)應(yīng)力損失，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。

3.7.5錨孔封錨：安裝槽鋼、進(jìn)行封錨如圖2所示。

4施工質(zhì)量

4.1開工前應(yīng)對錨索（桿）進(jìn)行性能試驗(yàn)（破壞性抗拔試驗(yàn)），以確定錨索（桿）的極限承載力，檢驗(yàn)錨索（桿）在超過設(shè)計(jì)拉力并接近極限拉力條件下的工作性能和安全程度，以便在正式使用前調(diào)整錨索（桿）結(jié)構(gòu)參數(shù)或改進(jìn)錨索（桿）的制作工藝，保證施工質(zhì)量；

4.2進(jìn)場的鋼絞線（鋼筋）必須驗(yàn)明其產(chǎn)地、生產(chǎn)日期、出產(chǎn)日期、型號規(guī)格、并核實(shí)生產(chǎn)廠家的資質(zhì)證書及其各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)，同時(shí)必須進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，確保其各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到錨固施工要求；

4.3錨索體鋼絞線表面應(yīng)沒有損傷、沒有銹蝕；

4.4按設(shè)計(jì)要求選擇水泥漿體材料，并對進(jìn)場水泥復(fù)查力學(xué)性能；

4.5錨孔檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（如表1）：錨孔檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

4.6錨索張拉前應(yīng)對張拉設(shè)備進(jìn)行鑒定，張拉過程中應(yīng)仔細(xì)觀察錨索應(yīng)力的變化，如發(fā)現(xiàn)明顯的松弛，應(yīng)分析原因并采取相應(yīng)措施；

4.7壓漿過程中應(yīng)詳細(xì)的記錄水泥漿用量，一般實(shí)際用量應(yīng)高于計(jì)算用量的20%，孔口應(yīng)流出灰漿。如用漿量太大，應(yīng)做好記錄，根據(jù)實(shí)際情況，判別是否由巖層裂隙或空洞造成；

5安全措施

5.1供鉆孔、放索、張拉操作的腳手架平臺，必須牢固可靠，按要求鋪設(shè)腳手板，懸掛安全網(wǎng)，并經(jīng)檢查驗(yàn)收后方可使用。

5.2跟管鉆進(jìn)過程中，必須嚴(yán)格遵守鉆孔操作手冊，避免機(jī)械傷害。

5.3錨索吊裝、下索的作業(yè)區(qū)，嚴(yán)禁其它工種立體交叉作業(yè)。

5.4下錨及張拉施工必須符合有關(guān)安全操作規(guī)程。

5.5張拉操作人員未經(jīng)考核不得上崗，張拉時(shí)必須按規(guī)定的操作程序進(jìn)行，嚴(yán)禁違章操作。

5.6各類錨具在張拉和錨固過程中，不得敲擊或猛烈震動(dòng)，嚴(yán)防錨具失效而飛出傷人。

5.7張拉時(shí)，在千斤頂出力方向的作業(yè)區(qū)內(nèi)，嚴(yán)禁人員進(jìn)入。

5.8為保證安全，錨索運(yùn)輸、下錨及張拉工作一般安排在白天施工。

6結(jié)語

通過跟管鉆進(jìn)工藝能有效的將深厚圓礫層的粒徑大，摩阻力大鉆成困難，地下水水位高且豐富，礫層無粘結(jié)力錨桿成孔后因塌孔嚴(yán)重，使支護(hù)錨索（桿）達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的抗拔值的諸多不利問題均可解決。

作者：劉高強(qiáng) 單位：湖南省沙坪建筑有限公司