浅谈411JK-150锚索钻孔机的应用及相关管理

中图分类号： P634.2 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

基坑支护基本上是每个工程建设项目的必经之路。选择合理的基坑支护工艺及形式，对加快工程建设项目的进度、减少工程建设项目的造价、确保工程建设项目的质量都有着非凡的意义。采用锚索工艺的基坑支护工程，由于其开放式的特质减少了对后续主体施工的工期影响；另外，由于锚索的工程成本比内支撑低廉，对缩减建设成本起了较大作用。现在结合佛山大沥广佛国际商贸城地下空间基坑支护锚索工程，浅谈411JK-150锚索钻孔机的应用及锚索施工相关管理。

二、机械设备性能及工艺概况

“411/JK-150”锚索钻孔机的发动机为172马力、冲击功率为80kgf-m、扭力为800~1600kgf-m。该锚索钻孔机具有打击旋转及回旋扭力功能，具备套管、钻杆同时钻进的能力。该机械有以下优点：

1、套管、钻杆同时钻进的功能可在流砂与水压大的情况下，避免沙土随地下水从套管喷涌，从而起到控砂控水作用。钻进过程产生的废渣由套管内排出，不会因孔壁越洗越大而不能控制。

2、采用套管、钻杆同时钻进，加注水泥浆后下索的工艺，主要有以下优势：

① 套管跟进使钢绞线与泥土完全隔离；② 注浆后下绞线能利用水泥比重原理使水泥浆把污泥水挤出，从而可使钢绞线完全不会粘上污泥，保证锚索体达到最大握裹力。③ 拔套管同时补注水泥浆更能保证锚索体质量。

3、冲击力及扭力能抗击孤石阻挡，并且能在25米以下的深度时快速转动及直接将套管嵌入岩层。解决了普通设备力量不够，需花大量时间进行岩层钻磨，及在锚索体尾部形成水压及气压的问题。

4、具有回旋力及扭力。能满足在钻进深度深，先注水泥浆并在水泥浆初凝状态后拔管的流程下顺利拔出套管的工艺需要。水泥浆达到初凝状态，对防止沙、水喷涌起到关键的作用。

三、项目工程概况及岩土地质概况

本基坑支护工程项目位于佛山市南海区大沥镇广佛国际商贸城中心区，岭南路以西，广佛路与桂和路（即G321与S267）交汇处北侧。项目用地原为厂房，拆除后经人工堆填、平整，场地地形较为平坦。由于五单体项目共同开发三层地下室需要，制定了该基坑支护项目。该基坑长约360米，宽约150米，基坑开挖边线周长约1230米，基坑开挖面积约86000㎡，开挖深度约16.5米。

（一）、场地概况及岩土分层

场地地貌类型为珠江三角洲冲积平原区，原为厂房，拆除后经人工堆填、平整，地面标高为2.12～3.45m，平均2.57m。根据岩土报告揭露，场地地层为第四系人工填土层（Qml）、第四系海陆交互相沉积层（Qmc）、第四系冲积层（Qal）、第四系残积层（Qel）及基岩层--白垩系泥质粉砂岩（K）组成，岩土层自上而下分层如下：

1、人工填土层(Q4ml)。杂色，由粘性土、碎石、砖块及砼碎块等建筑垃圾堆填而成，稍湿，结构松散。本层场地内各钻孔均有揭露。

2、海陆交互相沉积层(Q4mc)本层层面起伏变化较大，根据其颗粒组成及状态特征，自上而下可分为4个亚层，现分述如下：

①淤泥：本层主要为淤泥，局部为淤泥质土。本层分布较广泛。 ②淤泥质土：灰～灰黑色，流塑，饱和，主要由粘粉粒及有机质组成，土质一般不均匀，含粉细砂及少量贝壳碎屑。本层分布较广泛。③淤泥质砂：本层以粉砂为主，含少量细砂。细颗粒呈棱角状，分选性差，混淤泥或间夹薄层状淤泥质土。④细砂：本层以细砂为主，粉砂为次。局部含少量泥质。

3、第四系冲积层（Qal）。本层层面起伏变化较大，根据其颗粒组成及状态特征，自上而下可分为四个亚层，现分述如下：

①粉质粘土：灰黄、褐黄色，可塑，湿，主要由粉、粘粒组成。②细砂：本层以细砂为主，粉砂为次,局部含少量泥质③中砂：本层以中砂为主，粗砂为次。④粗砂：本层以粗砂为主，中砂为次。

4、第四系残积层（Qel）。本层层面起伏变化较大，根据其颗粒组成及状态特征，自上而下可分为两个亚层，现分述如下：

①粉质粘土：棕红色，可塑，很湿，主要由粉、粘粒组成，稍有光泽，摇振反应、干强度、韧性中等，为泥质粉砂岩风化残积土，此层遇水易软化。②粉质粘土：棕红色，硬塑，稍湿，主要由粉、粘粒组成，稍有光泽，摇振反应、干强度、韧性中等，局部砂感强，为泥质粉砂岩风化残积土，此层遇水易软化。

（二）、工程水文地质情况

含水层及水位深度：地下水稳定水位埋深为1.18～5.00m，平均1.87m。地下水主要由第四系土层中的孔隙水和深部基岩裂隙水组成。

岩土层中的淤泥层、淤泥质土层、粉质粘土层为相对隔水层。场地内地下水主要为赋存于淤泥质砂、细砂、中砂、粗砂层的孔隙水及下伏基岩的基岩裂隙水。场地地下水的补给来源主要为大气降水和场地周边河涌的侧向补给。地下水类型可分为上层滞水、孔隙承压水和基岩裂隙水三种。可见本项目基坑支护工程存在土层复杂、地下水丰富等高难度问题。

四、基坑支护方案

基坑支护方式如下：

1、东侧和南侧主要采用1:3放坡。

2、西侧和北侧主要采用800mm厚地下连续墙加锚索的支护方式。锚索打入角度为35°，锚索锚固体入中、微风化岩深度不少于4m。

3、南端处采用钢筋砼内支撑。

4、止水帷幕采用一排φ1000@800大直径搅拌桩止水。搅拌桩进入相对不透水层不小于1.0m。

五、预应力锚索施工

（一）、锚索设计概况

锚索锚固体入中、微风化岩深度不少于4m。

由于本地层含砂且地下水丰富，当施钻过程中易有大量土砂排出，一次注浆拔管后可能因强大的水压将浆体及土砂一并喷出。为防止出现类似状况，特作如下施工方案。

（二）、施工方法及技术措施

1、现场工作平台平整（孔位下60cm～80cm），及排水沟挖掘；

2、在连续墙上标记设计标高及间距；

3、预应力钢绞线制作；

4、施工机具以进口履带式油压跟管钻机按设计位置施作，其附属配备包括：（2M）¢114或¢133套管及P73钻杆、送水泵、注浆设备等；

5、施工方法 ：液压冲击水钻方式，利用水泵可调式冲水，同时设备的液压打击旋转双管，将土或砂挤开，往内钻进，将孔壁内少量的土和砂由套管及钻杆间不到1cm空隙冲出，大量的土砂被挤到旁边，钻孔深度比设计多进50～80cm，然后取出内钻杆。

6、将注浆管置入孔底后开始第一次注浆，直至水泥浓浆由孔口溢出为止；

7、下放钢绞线到孔底；

8、进行套管拔出，每拔三根套管补浆一次，到套管全部拔出补浆到孔口溢浆为止；然后将钢绞线外拔50～80cm。

9、在第一次注浆后3～6小时（依气候等因素而定），实施二次注浆，以5～8包水泥浆或保压2～3Mpa及5分钟为准；

10、水泥浆体养护（时间一般为7～8天）

11、钢绞线按设计要求张拉锁定。

（三）、应急措施

1、开孔后套管与预埋管间冒水冒砂的应急措施：开孔时若水压大，可用无纺布缠在套管上钻进，是无纺布卡在套管外壁与预埋管之间的缝隙，以达到防止冒水冒砂的作用。

2、开孔后钻进过程中套管内冒砂的应急措施：①、由于本机械采用的是双管同时钻进工艺，循环浆液从套管内排渣，双钻头间空隙非常小（只有3mm），能过滤粒径较大排渣，确保泥浆循环，减少大量排渣；②、本机械具有打击旋转功能，能在钻进时将砂土往旁挤开，减少出砂量并能增强土质密实度。

因此，钻进过程中套管内冒砂可能性非常小。

3、拔套管后冒砂的应急措施：可不拔最后一根套管，以免在打破平衡的情况下突然泄压。

4、下锚索后冒砂的应急措施：①、拔出套管后，若出现大量出水同时冒砂的状况下，立即用止水砂袋（遇水自然膨胀）放入孔内，然后用水泥袋封口，将钻机钻杆抵压住水泥袋直到水泥基本凝结；②、在加工钢绞线时，因是套管护壁，所以不用设置一次注浆管。除设置一根二次注浆管外，另从管口预埋一根2米长的注浆管。该2m长注浆管可在水泥袋堵孔时透气排水，并且可在抵压钻杆移开前再作一次补浆用；③、若在二次注浆后还有少量液体流出，用堵漏剂作微部补强。

5、锚索大量涌水涌砂的应急措施：当采用以上四点的措施均无法解决锚索施工过程中的涌水涌砂的问题时，立刻采取回填土方、河砂、压砂包的方式，将涌水涌砂的位置控制住。

六、结语

411JK-150锚索钻孔机解决了本项目复杂的地质条件和地下水丰富的问题。411JK-150锚索钻孔机在本基坑支护工程的成功使用，对以后的推广有着重要的指导意义。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。