高边坡预应力锚索套管跟进钻孔技术.doc

高边坡预应力锚索套管跟进钻孔技术

预应力锚索套管跟进钻孔技术是高边坡预应力锚索施工中采用的一种钻孔技术，在高边坡破碎体岩层中钻孔的一种新工艺。结合工程实际，就预应力锚索套管跟进钻孔技术在高边坡防护施工中的应用谈一些看法。
一、工程概况
思南加气站为粉砂质泥岩，钙质胶结，岩石呈碎块状，其中1-20号抗滑桩段右侧有一破碎层，边坡高陡，稳定性较差，如不采取适当防护措施，有塌空的可能。为保证边坡的稳定，特对其进行边坡加固处置。本工程采用预应力锚固技术，边坡第一、二、三、四级分别设置预应力锚索加固边坡。预应力锚索采用套管跟进钻机成孔，成孔直径 200mm。锚索大约长度 45m其中自由段长 约35m，锚固段长 10m。每级边坡设置为2-4排预应力锚索。边坡均为大片石和石渣回填，所以质地不均，结构松散，不能被钻头冲击成粉状碎块后排出，造成阻力增大，钻机无法旋转。钻进过程的扰动，造成已成孔段塌孔，钻具卡死，无法收回。岩体结构松散，差异较大，造成钻进过程中导向不准，钻杆弯曲断裂，无法成孔。因此边坡锚索采用跟套管钻进工艺，通过试验表明能够成孔，成孔质量完全满足设计要求。
二、施工技术要点
1、施工工艺流程
搭设钻机操作脚手架→安设钻机→对准孔位和方位→套管跟进钻孔→清水冲渣→拆除钻杆→验收→孔内置入锚索→一次注浆→二次注浆→张拉和锁定→封锚。
2、钻孔
钻具组成：套管（长度为2米标准节和1米的调整节，接长采用丝扣联结）、管靴、潜孔锤冲击器、偏心钻头、空心钻杆、拔管器。

（1）安设钻机。挖土并大致整平场地，调整钻孔机钻臂架的水平位置、高度、方位和倾角，使钻杆和套管夹具对准孔位，调整方位和倾角符合设计要求。安设自来水，将进水管与水源接通，将出水管与钻孔机上进水管接通。
（2）安装第一节钻杆和第一节套管。第一节钻杆和第一节套管的前端镶有钻头，后端为丝扣。将钻杆插入套管中，置于钻臂架上，前端对准坑壁。开动钻机，动力头正转，先安装第一节钻杆，再安装第一节套管。
（3）注水钻进。打开水泵，动力头同时带动钻杆和套管液压回转钻进。当遇有砂卵石层或较硬土层时，采用液压回转和冲击双作用钻进。当第一节钻杆和套管钻到位后，将套管与动力头旋松脱开，然后前后抽动钻杆用水清渣，水清后停止泵水。再将钻杆与动力头旋松脱开。
（4）安装第二节钻杆和第二节套管，钻进清查，安装以后各节钻杆和套管，直至钻到设计要求深度，清渣至水清，停止泵水。
（5）拆卸钻杆。将钻杆逐节拉出拆除。
（6）施工要点：
钻机脚手架要满足安全操作要求，要能承受钻进过程中的振动冲击等荷载。
钻机、钻具、套管在施工前要反复检查，有裂纹和丝扣滑丝的钻杆和套管一律不能使用。
造孔过程中，通过复杂地段轻压、慢钻、反复吹扫，缓慢通过。发现有突进和卡钻现象一定查明原因，排除故障后才能进行施工。勤检查钻杆、套管、管靴的外观情况，发现有裂纹和其他异常应更换，以防止钻杆、套管和管靴断裂无法钻进的情况发生。
造孔完成退钻具时，动作一定要缓慢，以防操作力度过大，损坏偏心钻头和管靴。
拔出套管时，液压千斤顶顶升时要慢，用力均匀，以防止套管从丝扣处断裂。

3、锚索体制作
（1）钢绞线用砂轮切害机下料，下料长度就包括锚索的设计长度、腰梁外侧到坑壁距离、垫板厚度、锚具长度和千斤顶张拉需要的预留长度。
（2）自由段抹黄油，套蛇皮塑料管保护套，用塑料胶带缠绕塑料管保护套与钢绞线连接处。
（3）钢绞线按设计要求的根数编束并用隔离支架定位，隔离支架间距保持在1.5～2.0m范围内。
4、注浆及套管拆卸
（1）将制作好的钢绞线束置入孔内到预定深度。
（2）注浆水泥浆宜采用42.5级水泥。
（3）一次注浆水泥浆的水灰比宜为0.45～0.50，采用低压注浆，注浆压力一般宜为0.3mpa左右，注浆水泥量为20kg/m左右。
（4）一次注浆管可用dn20塑料管，置于钢绞线束外侧。
（5）注浆前，连接一次注浆管，临时封闭二次注浆管管口。
（6）一次注浆时应一次将水泥浆注满后，再分次拆卸套管，分次补浆，最后拔出注浆管，再补浆。
（7）套管拆卸也为逐节拆卸，但套管为边旋转边拉出，并控制拉出速度。最初两节套管，拉出速度宜为0.6m/min，其余各节套管拉出速度宜为1.2m/min。

（8）套管拆卸过程中的补浆次数，应根据孔长确定，但至少在拆卸四节套管，总计8m长后应补浆一次。
（9）二次注浆管宜用dn20钢管，采用丝扣连接，锚索自由段范围内不打孔，其余部位钻6mm对口孔，间距500～600mm左右，孔口用多层胶带缠绕封口，末端用丝堵封口。二次注浆管置于钢绞线束中间，即穿入隔离支架中心孔内。
（10）二次注浆宜采用水灰比0.45～0.55的水泥浆，一般应在一次注浆体强度达到5mpa时进行。常温下约在一次注浆后7～8h间。二次注浆采用高压劈裂注浆，注浆压力宜控制在2.5～5.0mpa之间。一次注浆和二次注浆的总注浆水泥量不宜小于70kg/m。
5、张拉锚索
（1）穿锚①清理干净锚具、工作夹片及钢绞线表面，夹片及锚具锥孔无泥砂等杂物。②将钢绞线按周边序和中心序顺序理出，穿入锚具，套上夹片。③推锚具与钢垫板平面接触。④用尖嘴钳、改刀及榔头调整夹片间隙，使其对称。
（2）张拉操作。①初始循环张拉：将钢绞线逐根拉直，并按设计应力的10%锁定，再逐根分序张拉至设计应力δ的1/4锁定，张拉按照先中间后周边对称分序张拉的原则进行。单根张拉δ/10（稳定后锁定）→δ/4（稳定3min）。②第一循环张拉：初始张拉结束后，在δ/4荷载的基础上，继续加载至δ/2荷载锁定。δ/4→δ/2（稳定3min，稳定后锁定）。③第二循环张拉：第一循环张拉结束，在δ/2的基础上继续加载至3δ/4锁定。δ/2→3δ/4（稳定3min，稳定后锁定）。④第三循环张拉：第二循环张拉结束后，在3δ/4荷载的基础上继续加载至δ锁定。3δ/4→δ（稳定4min，稳定后锁定）。δ→1.δ（稳定5min，稳定后锁定）。⑤具体张位力及对应的张拉压力，在锚索张拉时根据张拉系统的率定值13确定。
（3）补偿张拉。①在锁定3d后或锚索应力损失基本稳定后，若锚索锁定的张拉力低于规定的设计值，对锚索进行补偿张拉，以满足设计永久赋存力的要求。②补偿张拉程序：实际张拉力（稳定2min）。
6、封锚
（1）使用砂轮切割机切除钢绞线，锚具外留存15cm。
（2）用黄油保护锚具及外留钢铰线，浇筑c20砼封闭锚头，砼保护厚度不小于10cm。
三、施工质量控制措施
1、锚索造孔控制
（1）安装钻机时，用水平仪和罗盘调平钻机。
（2）用罗盘调整好钻机开孔角度。
（3）钻进过程中随时校核钻机所处状态，保证成孔质量。
（4）对于地质情况比较复杂的地层，采取先固结灌浆，再扫孔钻进。
2、锚索体制作控制
（1）制作前先对钢铰线进行检查，保证所用钢铰线外包皮无破损、缺皮情况。
（2）制作时根据每组所需钢铰线长度进行下料，保证钢铰线能完全满足锚索体制作要求。
（3）编锚过程中对于剥皮段必须清洗干净，做到无油、无锈。对于螺栓连接部分必须紧固。隔离架、对中架必须按设计要求制作。
3、注浆质量控制
（1）灌浆前检查灌浆设备是否完好，防止灌浆中断。
（2）孔口必须有浓浆排出。
（3）浓浆排出后关闭排气管纯压5min结束。
4、施工变形监测与预报
在高边坡工程施工期间，坡体变形监测与预报工作十分重要，一般采用地表简易观测法和重要工程专业仪器监测法，必要时开展动态预报工作，施工变形监测与预报，可以指导动态设计，确保施工安全并且检验工程效果。另外为保证工程的质量、安全，应制定合理的完善的质量、安全保证措施。
四、结束语
锚索套管跟进施工，采用清冲渣，不需制备泥浆，大大减少了泥浆对环境的污染。确保工程质量。因采用套管护壁，在流砂、涌泥等地层中成孔形状得到了保证，有效防止了塌孔、水泥浆体中夹有泥砂等现象，从而保证了水泥浆锚固体的形状、强度和握嚢力，同时确保了支护工程的工程质量。