碎石土層全套筒鋼筋錨桿鋼管可回收施工技術研究

羅仲亞

（廣州市第二建筑工程有限公司廣州510045）

1 概述

在基坑工程、邊坡防護中，常采用鋼筋錨桿支護方式，在錨桿成孔施工過程中，當場地存在較厚碎石土層時，按常規(guī)鉆孔成孔方法容易塌孔，危害支護安全；此外，注漿時因碎石土層孔隙率高、連通性好，滲透系數(shù)高，容易出現(xiàn)“跑漿”現(xiàn)象，導致漿體流失嚴重，材料損耗大且造成施工困難。這種情況下，目前普遍采用的處理方案是使用全套筒鋼管輔助成孔施工，即在成孔時邊鉆孔邊頂進鋼管，防止成孔過程中遇碎石層塌孔。然而這種方法中鋼管套筒不再取出，導致工程成本大幅增加，且鋼套筒降低了錨桿與土層的粘結力、一定程度會影響錨桿整體的抗拔能力［1］。為了保證施工效果，控制工程成本，下文就如何改良全套筒鋼筋錨桿施工技術、實現(xiàn)鋼套筒可回收、提高注漿質(zhì)量進行簡要闡述。

2 案例背景

某施工項目位于廣州市黃埔區(qū)，邊坡支護設計主要采用鋼筋錨桿+噴射混凝土面，場地存在較厚碎石土層，按常規(guī)方法鉆孔成孔時出現(xiàn)塌孔、卡鉆等現(xiàn)象，注漿時因碎石層孔隙連通性較好，出現(xiàn)明顯的“跑漿”現(xiàn)象，導致漿體流失，浪費材料，且造成施工困難。如何有效地解決碎石土層成孔難、容易跑漿的問題，并能有效控制施工成本，成為該項目急需解決的問題。

對于此類情況，目前普遍采用的處理方案是使用全鋼管套筒成孔施工［2］，防止遇碎石層塌孔，鋼套筒不再取出。然而，這種方法導致增加工程成本，且降低了錨桿與土層的粘結、一定程度影響錨桿的抗拔能力。經(jīng)研究決定采用一種碎石土層可回收全套筒鋼筋錨桿施工技術，以解決本工程的實際問題。該技術施工效果良好，具有不卡鉆、鋼套筒可回收等優(yōu)點。

3 施工工藝原理及技術特點

3.1 施工工藝原理

本施工技術將傳統(tǒng)的鉆孔成孔改良為采用潛孔錘沖擊成孔，配合全套筒護壁跟進，能避免出現(xiàn)卡鉆、塌孔現(xiàn)象，有效成孔。成孔后在套筒內(nèi)放入直徑相接近的波紋管套管（管壁預鉆多個出漿孔），用鉆機反向旋轉(zhuǎn)拉拔取出鋼套筒實現(xiàn)套筒可回收。制作及安放鋼筋錨桿、多根注漿管，錨桿端部包裹砂漿塊（用于減少注漿體初凝前在孔底的滲流）。注入純水泥漿，若注入的水泥漿量已大于成孔容積的1.2 倍以上仍未見漿體溢出，立即采用同時注入水泥漿和水玻璃的方法加強漿體固化效果，直至漿體從孔口溢出為止，并實施二次灌漿施工工藝［3］。

3.2 技術特點

本施工技術具有如下特點：

⑴ 采用潛孔錘沖擊成孔，避免卡鉆的問題，同時壓入鋼套管，通過鋼套管支撐著孔壁防止塌孔，安裝波紋管后通過反向旋轉(zhuǎn)拉拔的方式拔出鋼套管，實現(xiàn)鋼套管的重復利用。

⑵ 采用波紋管套管（管壁預鉆多個出漿孔）置換鋼套管，其優(yōu)點是比鋼管價格便宜、便于加工、摩擦力大、抗壓能力好，能有效防止塌孔。

⑶ 通過粘結性高、低流動性的砂漿包裹錨桿底端后再注入水泥漿，使錨桿于波紋管內(nèi)末端形成一定的封堵效果，降低錨桿注漿時漿體在孔底的流失速度，提高注漿質(zhì)量，節(jié)約工程材料；根據(jù)注漿情況選擇性使用水玻璃改善水泥漿的滲流情況，可以起到一定的速凝作用，減少漿體在碎石層之間的流失，節(jié)約工程材料。

⑷ 當孔底的注漿管出現(xiàn)堵塞的情況時，采用中部的備用注漿管注漿，避免由于注漿管堵塞造成額外損失。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程（見圖1）

圖1 工藝流程Fig.1 Flow Chart of Construction Process

4.2 主要實施步驟

⑴ 施工準備：具備錨桿施工作業(yè)面，施工機械設備、材料準備就緒。

⑵ 采用潛孔錘沖擊成孔并壓入鋼套管：采用潛孔錘沖擊成孔，避免卡鉆，成孔同時壓入鋼套管，通過鋼套管支撐孔壁防止塌孔（見圖2）。

圖2 潛孔錘成孔并壓入鋼套筒示意圖Fig.2 The Hammer Struck a Hole and Pressed into the Steel Pipe

⑶ 安放波紋套管：移除鉆機，取出潛孔錘，安裝波紋管至設計深度，波紋管管壁預鉆多個出漿孔，波紋管外徑略小于鋼套筒內(nèi)徑（見圖3）。

圖3 放置波紋管剖面示意圖Fig.3 Schematic Diagram of Placing Bellows

⑷ 反向旋轉(zhuǎn)拉拔取出鋼套筒，實現(xiàn)鋼套筒可回收（見圖4）。

圖4 波紋管置換鋼套筒示意圖Fig.4 Replace the Steel Pipe with a Bellows

⑸ 制作錨桿鋼筋及注漿管：按設計及規(guī)范要求制作錨桿鋼筋，鋼筋四側采用細鋼絲固定4 根注漿軟管，其中2 根軟管安裝深度到達孔底（用于注水泥漿、水玻璃各1根），另外2根軟管安裝深度為成孔中部位置（用于注水泥漿、水玻璃各1根），當出現(xiàn)深管堵管時作為備用（見圖5）。

圖5 鋼筋錨桿與注漿管安裝剖面示意圖Fig.5 Installation Drawings of Reinforced Anchor Rod and Grouting Pipe

⑹ 制作端頭、安放錨桿

采用砂漿（水泥∶砂= 1∶2～1∶1.5）包裹錨桿端頭，其目的是減少注漿時漿體在孔底滲流過大，提高注漿效果［4］，錨桿安放在波紋管內(nèi)（見圖6）。

圖6 鋼筋錨桿端部包裹砂漿及放入孔內(nèi)示意圖Fig.6 Schematic Diagram of Mortar Wrapped at the end of the Anchor Rod and Placed in the Hole

⑺ 注漿：注入純水泥漿，水灰比為0.8～0.9，注漿壓力2.0～3.0 MPa。漿體設計強度不低于25 MPa。若注漿量大于1.2 倍孔道容積仍未見漿體溢出，同時注入水泥漿和水玻璃（水∶水玻璃=1∶0.4～0.6），直至漿體從孔口溢出［4-6］。

⑻ 二次注漿：在第1次注漿后水泥漿初凝24 h后進行劈裂注漿（二次注漿）。注漿使用預留在孔內(nèi)的注漿管，將注漿泵管接在外露的注漿管上，壓入水泥漿進行劈裂注漿，使前期注漿錨固體和地層在高壓下產(chǎn)生裂縫并再次被水泥漿填充。由于劈裂作用使?jié){液向周圍地層擠壓滲透，形成直徑較大的錨固體并提高了錨桿周圍地層的力學性能，大大提高錨桿的承載能力［7-9］。

4.3 操作要點

⑴ 潛孔錘開孔直徑需略小于鋼套管，潛孔錘沖擊成孔，同時壓入鋼套管。此法可避免卡鉆，通過鋼套管支撐孔壁，有效防止塌孔。

⑵ 波紋管外徑略小于鋼套筒內(nèi)徑，方可實現(xiàn)置換鋼套筒。

⑶ 拉拔鋼套筒時應反向旋轉(zhuǎn)，緩緩拔出。

⑷ 為防止出現(xiàn)堵管，安放錨桿鋼筋同時安裝4根注漿軟管（2用2備）。

⑸ 注漿。若注漿量大于1.2 倍孔道容積仍未見漿體溢出，同時注入水泥漿和水玻璃，能起到一定的速凝作用，直至漿體從孔口溢出。

5 技術關鍵點與技術創(chuàng)新點

5.1 技術關鍵點

5.1.1 安裝注漿軟管

注漿軟管分布在錨桿鋼筋四側采用細鋼絲固定，其中孔底的水玻璃、水泥漿注漿管為主用，中部的水玻璃、水泥漿注漿管為備用，注漿時先用主用注漿管注漿，如果注漿順利，備用注漿管無需使用，當出現(xiàn)注漿管堵塞的情況，采用中部的備用注漿管注漿。為了保證注漿效果，注漿管應先安裝在錨桿鋼筋上，再與錨桿鋼筋一同伸入到鋼管套內(nèi)，到達設計位置。

5.1.2 反向旋轉(zhuǎn)拉拔鋼套筒

本技術采用光滑的鋼套筒，鋼套筒以一定穩(wěn)定速率緩慢地通過反向旋轉(zhuǎn)拉拔的方式拔出，防止置換其的波紋管被帶出。

5.1.3 砂漿包裹

通過砂漿包裹錨桿端部塞入波紋管中，防止后期水泥漿注漿時漿體的流失，保證了注漿效果。

5.2 技術創(chuàng)新點

⑴ 采用潛孔錘沖擊成孔，避免卡鉆的問題，同時壓入鋼套管，通過鋼套管支撐著孔壁防止塌孔，安裝波紋管后通過反向旋轉(zhuǎn)拉拔的方式拔出鋼套管，實現(xiàn)鋼套管的重復利用。

⑵ 通過低流動性的砂漿包裹錨桿后再注入水泥漿，使錨桿端部與碎石層之間形成包裹物，減少注漿時漿體在碎石層之間的流失，提高注漿質(zhì)量，節(jié)約工程材料。根據(jù)注漿情況選擇性使用水玻璃改善水泥漿的滲流情況，可以減少漿體在碎石層之間的流失，提高注漿質(zhì)量，節(jié)約工程材料。

⑶ 當孔底的注漿管出現(xiàn)堵塞的情況，采用中部的備用注漿管注漿，避免由于注漿管堵塞造成額外損失。

6 結語

我國幅員遼闊，在建筑工程施工過程中會遇到各種不同的惡劣地質(zhì)環(huán)境，常規(guī)施工技術時常難以滿足施工環(huán)境要求，需要我們不斷得更新技術以適應施工環(huán)境，并推動我國工程建設的發(fā)展。本文以工程項目在基坑工程的邊坡防護中，鋼筋錨桿支護成孔施工遇到較厚碎石土層的情況為例，按常規(guī)鉆孔成孔方法容易塌孔，危害支護安全且注漿時容易出現(xiàn)“跑漿”現(xiàn)象［10］。本文詳細介紹了改良全套筒鋼筋錨桿施工技術、實現(xiàn)鋼套筒可回收施工工藝、保證支護安全。在我國的現(xiàn)代化建設過程中，工程難題會不斷地涌現(xiàn)，但在廣大工程技術人員的不懈努力下，終究會被克服。