富水泥巖地層抗浮錨桿收渣降塵及洗孔工藝改進(jìn)

岳大昌, 唐延貴

(成都四海巖土工程有限公司, 四川成都 610041)

抗浮錨桿是設(shè)置于建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)底部，將上浮力傳遞到穩(wěn)定的巖土層，用以抵抗地下水對(duì)建(構(gòu))筑物上浮力的構(gòu)件。相比于尺寸較大的抗浮樁，抗浮錨桿因其施工速度快、造價(jià)低，且能有效滿足建筑物對(duì)抗拔承載力的要求等優(yōu)勢(shì)而廣泛應(yīng)用與地下抗浮工程中。

1 抗浮錨桿施工

在泥巖地層中施工抗浮錨桿時(shí)，通常采用潛孔鉆沖擊鉆孔，在鉆孔過(guò)程中會(huì)不斷產(chǎn)生很多粉塵和泥屑，隨著壓縮空氣排出鉆孔，隨風(fēng)四處飄散，對(duì)周邊環(huán)境造成的污染，同時(shí)對(duì)操作人員的身體健康也形成了嚴(yán)重的危害。鉆孔返出大量鉆渣(圖1)，由于地下水作用，成孔過(guò)程產(chǎn)生的鉆渣與水混合后形成泥漿，在鉆孔結(jié)束后，通常用人工采用編織袋裝袋(圖2)，然后用吊裝設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)至場(chǎng)地外，留下的泥漿由水泵抽至沉淀池處理后排放。容易造成水環(huán)境污染，施工現(xiàn)場(chǎng)泥漿較多，后期錨桿安裝和注漿的質(zhì)量不易保證。

圖1 鉆孔返出鉆渣

圖2 鉆渣收集

鉆渣和水混合附著在鉆孔壁上，形成厚厚的泥皮(圖3)，嚴(yán)重影響錨固體與巖體的錨固力，通常采用的洗孔方式為將氣近伸入孔底，然后加入壓縮空氣，通過(guò)水將沉渣帶出，同時(shí)對(duì)孔壁有清洗作用，但停止供氣后，部分泥漿返入孔內(nèi)，影響錨固體與土體的粘結(jié)力。

圖3 鉆孔內(nèi)地下水和泥皮

關(guān)于收渣降塵及洗孔，在國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)中有部分介紹，如在文獻(xiàn)[1]中，對(duì)錨桿降塵采用水管噴水降塵；文獻(xiàn)[2]中對(duì)錨孔清渣采用控制漿液的相對(duì)密度保證返渣效果，采用在黏土泥漿中加入水泥，去除錨固體與周圍巖土體之間的泥皮；文獻(xiàn)[3]采用高壓空氣清孔，清除孔內(nèi)巖屑和泥渣；文獻(xiàn)[4]采用清水洗孔，有大顆粒時(shí)用泥漿洗孔。但這些介紹均較為簡(jiǎn)單。

為了解決在富水泥巖地層施工抗浮錨桿時(shí)鉆孔和清渣過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵和泥漿飛濺擴(kuò)散污染問(wèn)題，避免二次收集清理廢渣工序，保證鉆孔清渣質(zhì)量，在工程中不斷摸索以及對(duì)施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不斷總結(jié)，逐步總結(jié)和改進(jìn)，形成了富水泥巖地層抗浮錨桿收渣降塵及洗孔技術(shù)。

2 抗浮錨桿施工新工藝

2.1 收渣降塵

抗浮錨桿收渣降塵裝置(圖4)為一開(kāi)口料斗，料斗的容積大于單孔鉆渣松方體積，料斗主要作用裝渣；在料斗中間設(shè)置中心管，中心管內(nèi)徑略大于鉆頭直徑，高度大于開(kāi)口料斗高度，中心管作用是防止返出的鉆渣再返入鉆孔內(nèi)，在中心管上方設(shè)置擋板，擋板與中心管上口之間留8～10 cm縫隙，使鉆渣鉆渣從鉆孔返出后，進(jìn)入料斗。

使用時(shí)，用鉆機(jī)桅桿壓住料斗底部，用鉆機(jī)扶正器壓住擋板，將鉆頭從中心管中插入，在開(kāi)口料斗上用麻袋全覆蓋(圖5)。鉆孔時(shí)，鉆渣從中心管返出后，在鉆機(jī)破巖鉆進(jìn)的過(guò)程中，產(chǎn)生大量巖屑、灰塵，氣壓將其從中心管吹出孔外，遇擋板后向四周擴(kuò)散，當(dāng)麻袋封閉后，鉆渣便掉入斗中。避免巖屑、灰塵飛揚(yáng)影響施工人員施工和污染環(huán)境，裝置集土滿(或成孔完成)后，拔出鉆具，叉車配合移走裝置，并運(yùn)至制定堆土場(chǎng)地棄渣，隨后可清洗鉆孔。

目前，該裝置已取得實(shí)用新型專利《一種抗浮錨桿收渣降塵裝置》(專利號(hào)：ZL 2017 2 1662296.9)[1]

2.2 洗孔

洗孔主要有三個(gè)方面：其一、孔壁采用高壓水水平射流，

圖4 收渣降塵裝置

圖5 收渣降塵裝置使用

洗掉孔壁附著泥皮；其二、用正循環(huán)用水流帶出孔底殘?jiān)黄淙?、將返出的泥漿通過(guò)回收裝置，將水進(jìn)入泥漿池，通過(guò)絮凝和沉淀，再利用沉淀后的水再洗孔，減少含泥漿污水的排放量。

圖6 洗孔噴頭

3 工程概況

項(xiàng)目位于成都市武侯區(qū)航空路交匯處，該項(xiàng)目設(shè)三層地下室，地下室占地面積約12 307 m2，需設(shè)置抗浮錨桿的地下室面積約9 022 m2。該項(xiàng)目南區(qū)地下室設(shè)置抗浮錨桿3 521根，錨桿直徑為250 mm，抗浮錨桿有效長(zhǎng)度不小于7.5 m，單根錨桿的軸向抗拔力標(biāo)準(zhǔn)值Nak≥370kN?？垢″^桿錨固段地層為泥巖，為強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化，紫紅色、暗紅色，厚層狀，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。局部裂隙較發(fā)育，部分裂隙中充填黑色氧化物膜，或可見(jiàn)灰白色礦物。巖體結(jié)構(gòu)基本完整，構(gòu)造層理較清晰，巖體完整程度為較破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。泥巖中存在大量的基巖裂隙水。本工程有以下幾特點(diǎn)：

(1)錨孔直徑大。在成都的抗浮錨桿孔徑通常為150 mm，而本項(xiàng)目孔徑為250 mm，每孔鉆渣0.37 m3,換算成松方，約0.45 m3。

(2)地下水豐富。在鉆孔過(guò)程中，從鉆桿內(nèi)向鉆頭提供的壓縮孔氣會(huì)阻止地下水進(jìn)入鉆孔，只要停止向鉆孔內(nèi)通高壓空氣，地下水會(huì)迅速進(jìn)入孔內(nèi)，從而將鉆渣形成泥漿。

(3)泥皮厚。由于地下水的作用，將鉆渣形成泥漿，附著在孔壁上，嚴(yán)重影響錨固體與巖體的摩擦力。

4 施工工藝

施工工藝流程為：測(cè)量定位→安放收渣斗→安放鉆機(jī)→鉆孔→鉆機(jī)移機(jī)→吊裝收渣斗→洗孔→安放錨桿桿體及注漿。

(1)測(cè)量定位。根據(jù)施工圖鉆桿的坐標(biāo)，用GPS或全站儀進(jìn)行測(cè)放，測(cè)放后用油漆標(biāo)注或用鋼筋定點(diǎn)。

(2)安放收渣斗。用吊裝設(shè)備將鉆渣斗吊起，將中心管的中心與錨桿孔位重合。

(3)安放鉆機(jī)。放好收渣斗后，用鉆機(jī)桅桿將收渣斗壓住，將鉆桿放入中心管，調(diào)整鉆桿，使其垂直，再將麻袋覆蓋在收渣斗上，使其作覆蓋。

(4)鉆孔。通過(guò)鉆桿向沖擊器加壓，開(kāi)始加壓縮空氣，使沖擊器對(duì)混凝土墊層沖擊破碎，同時(shí)慢速旋轉(zhuǎn)開(kāi)始鉆進(jìn)，當(dāng)鉆進(jìn)0.5 m左右后，可正常鉆進(jìn)，每鉆進(jìn)0.5～1.0 m時(shí)，停止鉆進(jìn)，通過(guò)鉆桿向孔底吹壓縮空氣，同時(shí)不斷反復(fù)升降鉆桿，向鉆渣從孔底吹出，防止鉆渣沉積過(guò)多造成卡鉆，換鉆桿時(shí)，將收渣斗中間的鉆渣向鉤到收渣裝置周邊。鉆孔過(guò)程中不能停止供氣，換上鉆桿時(shí)，要迅速安裝，安排安成立即供氣，減少地下水涌入鉆孔，盡量讓鉆渣為干燥狀態(tài)，便于運(yùn)輸。當(dāng)?shù)叵滤貏e豐富時(shí)，從鉆孔返出的水連同泥漿一起裝在收渣降塵裝置內(nèi)，多余的水流出，裝置內(nèi)僅泥漿。

(5)鉆機(jī)移機(jī)。當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)鉆孔深度后，反復(fù)吹孔內(nèi)殘?jiān)?，結(jié)束后，取下覆蓋在收渣斗上的麻袋，小心提升鉆桿，將鉆機(jī)移到下一鉆孔位置。

(6)吊裝收渣斗。用吊裝設(shè)備(吊車、塔吊、叉車等均可)裝收渣斗吊起，吊起同時(shí)安排人員對(duì)孔周邊的少量的渣土收集，裝至收渣斗內(nèi)，然后運(yùn)至場(chǎng)地內(nèi)的堆土場(chǎng)。

(7)洗孔。當(dāng)一定區(qū)域成孔完成后，在鉆孔口部安裝回水收集裝置，然后用4.5 kW的污水泵抽水向鉆孔內(nèi)洗孔，洗孔時(shí)采用φ50 mm膠管，管端頭加工讓水流水平射流的洗孔噴頭，從孔口下放至孔底，反復(fù)2～3次，可將孔壁洗干凈，孔壁洗好后，將噴嘴卸下，將水管放至孔底，用高壓水流沖孔底，讓水返出排放至沉淀池(泥漿池)中，在沉淀池(泥漿池)中投放一定比例的有機(jī)高分子絮凝劑和沉淀劑，洗孔水經(jīng)沉淀后，可循環(huán)用于洗孔，洗孔時(shí)間以孔口返出清水為止，洗完后，用干凈清水鉆孔再清洗一次，置換出含絮凝劑和沉淀劑的水。

(8)安放錨桿桿體及注漿。洗完孔后立即放入錨桿，調(diào)整桿體高度，使之滿足設(shè)計(jì)要求，用鋼筋焊接支架固定。桿體安放好后盡快注漿，注漿管伸到孔底，從孔底向上返漿，待漿液達(dá)到鉆孔深度的2/3時(shí)，向孔內(nèi)投放碎石，使之形成結(jié)石體。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)工程實(shí)踐，富水泥巖地層抗浮錨桿收渣降塵及洗孔施工技術(shù)是可行的。

(1)收渣降塵裝置能有效地將錨孔鉆渣收集起來(lái)，便于集中運(yùn)輸，同時(shí)能將粉塵控制在裝置內(nèi)，有效地避免了揚(yáng)塵，在地下水特別豐富時(shí)，也能將鉆渣干的部分收集在裝置內(nèi)，便于運(yùn)輸。

(2)洗孔采用正循環(huán)大流量循環(huán)水洗孔，洗孔后孔壁干凈，錨桿錨固力有保證同時(shí)洗孔效率高，污染較小。