富水泥巖地層抗浮錨桿收渣降塵及洗孔工藝改進

岳大昌, 唐延貴

(成都四海巖土工程有限公司, 四川成都 610041)

抗浮錨桿是設置于建(構)筑物基礎底部，將上浮力傳遞到穩定的巖土層，用以抵抗地下水對建(構)筑物上浮力的構件。相比于尺寸較大的抗浮樁，抗浮錨桿因其施工速度快、造價低，且能有效滿足建筑物對抗拔承載力的要求等優勢而廣泛應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，通常采用潛孔鉆沖擊鉆孔，在鉆孔過程中會不斷產生很多粉塵和泥屑，隨著壓縮空氣排出鉆孔，隨風四處飄散，對周邊環境造成的污染，同時對操作人員的身體健康也形成了嚴重的危害。鉆孔返出大量鉆渣(圖1)，由于地下水作用，成孔過程產生的鉆渣與水混合后形成泥漿，在鉆孔結束后，通常用人工采用編織袋裝袋(圖2)，然后用吊裝設備轉運至場地外，留下的泥漿由水泵抽至沉淀池處理后排放。容易造成水環境污染，施工現場泥漿較多，后期錨桿安裝和注漿的質量不易保證。

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，通過水將沉渣帶出，同時對孔壁有清洗作用，但停止供氣后，部分泥漿返入孔內，影響錨固體與土體的粘結力。

圖3 鉆孔內地下水和泥皮

關于收渣降塵及洗孔，在國內文獻中有部分介紹，如在文獻[1]中，對錨桿降塵采用水管噴水降塵；文獻[2]中對錨孔清渣采用控制漿液的相對密度保證返渣效果，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[3]采用高壓空氣清孔，清除孔內巖屑和泥渣；文獻[4]采用清水洗孔，有大顆粒時用泥漿洗孔。但這些介紹均較為簡單。

為了解決在富水泥巖地層施工抗浮錨桿時鉆孔和清渣過程中產生的粉塵和泥漿飛濺擴散污染問題，避免二次收集清理廢渣工序，保證鉆孔清渣質量，在工程中不斷摸索以及對施工經驗進行不斷總結，逐步總結和改進，形成了富水泥巖地層抗浮錨桿收渣降塵及洗孔技術。

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；在料斗中間設置中心管，中心管內徑略大于鉆頭直徑，高度大于開口料斗高度，中心管作用是防止返出的鉆渣再返入鉆孔內，在中心管上方設置擋板，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，進入料斗。

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

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

2.2 洗孔

洗孔主要有三個方面：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、用正循環用水流帶出孔底殘渣；其三、將返出的泥漿通過回收裝置，將水進入泥漿池，通過絮凝和沉淀，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

項目位于成都市武侯區航空路交匯處，該項目設三層地下室，地下室占地面積約12 307 m2，需設置抗浮錨桿的地下室面積約9 022 m2。該項目南區地下室設置抗浮錨桿3 521根，錨桿直徑為250 mm，抗浮錨桿有效長度不小于7.5 m，單根錨桿的軸向抗拔力標準值Nak≥370kN。抗浮錨桿錨固段地層為泥巖，為強風化和中風化，紫紅色、暗紅色，厚層狀，泥質結構，塊狀構造。局部裂隙較發育，部分裂隙中充填黑色氧化物膜，或可見灰白色礦物。巖體結構基本完整，構造層理較清晰，巖體完整程度為較破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。泥巖中存在大量的基巖裂隙水。本工程有以下幾特點：

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

(2)地下水豐富。在鉆孔過程中，從鉆桿內向鉆頭提供的壓縮孔氣會阻止地下水進入鉆孔，只要停止向鉆孔內通高壓空氣，地下水會迅速進入孔內，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：測量定位→安放收渣斗→安放鉆機→鉆孔→鉆機移機→吊裝收渣斗→洗孔→安放錨桿桿體及注漿。

(1)測量定位。根據施工圖鉆桿的坐標，用GPS或全站儀進行測放，測放后用油漆標注或用鋼筋定點。

(2)安放收渣斗。用吊裝設備將鉆渣斗吊起，將中心管的中心與錨桿孔位重合。

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

(4)鉆孔。通過鉆桿向沖擊器加壓，開始加壓縮空氣，使沖擊器對混凝土墊層沖擊破碎，同時慢速旋轉開始鉆進，當鉆進0.5 m左右后，可正常鉆進，每鉆進0.5～1.0 m時，停止鉆進，通過鉆桿向孔底吹壓縮空氣，同時不斷反復升降鉆桿，向鉆渣從孔底吹出，防止鉆渣沉積過多造成卡鉆，換鉆桿時，將收渣斗中間的鉆渣向鉤到收渣裝置周邊。鉆孔過程中不能停止供氣，換上鉆桿時，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，便于運輸。當地下水特別豐富時，從鉆孔返出的水連同泥漿一起裝在收渣降塵裝置內，多余的水流出，裝置內僅泥漿。

(5)鉆機移機。當達到設計鉆孔深度后，反復吹孔內殘渣，結束后，取下覆蓋在收渣斗上的麻袋，小心提升鉆桿，將鉆機移到下一鉆孔位置。

(6)吊裝收渣斗。用吊裝設備(吊車、塔吊、叉車等均可)裝收渣斗吊起，吊起同時安排人員對孔周邊的少量的渣土收集，裝至收渣斗內，然后運至場地內的堆土場。

(7)洗孔。當一定區域成孔完成后，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洗孔，洗孔時采用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高分子絮凝劑和沉淀劑，洗孔水經沉淀后，可循環用于洗孔，洗孔時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，調整桿體高度，使之滿足設計要求，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，待漿液達到鉆孔深度的2/3時，向孔內投放碎石，使之形成結石體。

5 結束語

通過工程實踐，富水泥巖地層抗浮錨桿收渣降塵及洗孔施工技術是可行的。

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

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