利用地质钻机泥浆护壁成孔工艺完成深厚砂层中抗浮锚杆的施工

2015-09-15 264 0

   摘要:现简要分析利用地质钻机泥浆护壁成孔工艺完成深厚砂层中抗浮锚杆的施工工艺。
 
  1工程概况
 
  住宅S1-S12、休闲中心、地下车位工程位于佛山市禅城区丝绸路北侧,由佛山市新德房地产开发有限公司投资兴建。该工程地下二层,局部一层。地上由1栋2层高的休闲中心、2栋7层高住宅(S11-S12)及10栋16层高住宅(S1-S10)组成。总建筑面积73411m2,其中地上49352m2,地下24058m2。负二层地下室面积7600m2,底板面标高为-8.6m,底板厚500mm。
 
  本工程基础为钢筋混凝土预应力管桩基础,设计图纸要求负二层塔楼外地下室车库部位承台设抗浮锚杆,每个承台内锚杆数量2~4根,锚杆总数量240条,锚杆成孔直径为Ф200mm,锚筋4Ф32(HRB335),进入承台或地下室底板锚固长度为1400mm,注浆材料采用普通硅酸盐水泥(标号42.5R)拌制的纯水泥浆,水灰比0.4。锚杆深度约为20~25m。锚杆抗拨力特征值为430kN(安全系数取2,即2×430=极限抗拔力),锚杆入岩深度按以下原则确定:35*L1+65*L2≥430,L1为锚孔进入强风化层深度,L2为锚杆进入中微风化岩的深度。
 
  2场地地质、水文条件
 
  地貌上属珠江三角洲冲积平原带,现地面珠江高程+2.50m~+2.6m,场地地势比较平坦。根据地质勘察报告,本场区由上至下为人工填土层,粉砂、淤泥质粉砂层,中砂层,强风化岩、中风化岩、微风化岩组成。地下水埋深在+0.95~+2.00m。场地地下水主要为第四系潜水,主要富存在粉砂层。场区内地下水含水量丰富,涌水量大。地下水补给来源于大气降雨和地下水循环。
 
  场地内砂层深厚,为松散状粉砂、淤泥质粉砂,中砂层深度由锚杆成孔面下约20m,且基坑支护深层搅拌桩未穿过含水砂层,地下水补给非常丰富。锚杆在较厚砂层施工,容易塌孔。
 
  3主要施工机具
 
  XY-1工程钻机5台,YzB8-注浆泵1台,HJ200灰浆搅拌机1台,电焊15KW1套,Ф200mm三翼无芯组合钻具及Ф200mm岩芯管。
 
  4成孔工艺
 
  4.1施工工艺流程:锚孔定位编号→钻机就位→钻孔→下锚杆→清孔→注浆→二次注浆。
 
  4.2成孔施工:
 
  ①泥浆配制及处理:泥浆采用泥粉、水配制。试钻时泥浆比重按水:泥粉=100:20的比例配制,泥浆相对密度为1.05~1.2,粘度T=17~22S。试钻过程粉砂层出现了不同程度的塌孔,无法正常钻进。根据实际情况对砂层成孔的泥浆密度作了调整,泥浆比重调整为1.3~1.5,粘度T=22~28S。泥浆比重调整后,砂层成孔基本能达到要求。钻孔时采取在现场就地挖泥浆池的施工方法。为了方便锚杆成孔,在基坑内设置临时储浆池。在清孔过程中,将锚孔内排出的泥浆临时存放到泥浆池内。当泥浆池内沉渣淤积到一定程度后,利用泵排至临时储浆池内。所有废浆定期集中处理。
 
  ②钻孔:钻机就位后,根据施工图纸对锚杆孔位进行校核,保证锚杆轴心平面位置误差不得大于85mm,经复核无误后进行钻孔。钻孔机械选用5台XY-1钻机。根据设计图纸、场地工程地质报告提供的地质情况,场区地层内存在较厚的砂层。抗浮锚杆钻孔方法采用回转钻进,循环液护壁的湿作法工艺成孔,如孔内正常状态下钻进采用低压力、中转速、慢钻进、大泵量循环的原则钻孔,确保钻孔顺直,砂土从充盈循环液中随循环液排出。对于不同的地层,采用不同钻进参数。钻进粉砂、淤泥质粉砂层时,采用“慢转速小压力、小泵量”工艺;钻进中砂层时,采用“慢转速小压力、大泵量”工艺;施工时作好成孔原始记录。根据钻进速度、孔口返出的岩粉和钻屑成分、钻进反需压力变化及钻杆钻进时发出的响声等判断地层的变化情况。
 
  ③成孔要求:抗浮锚杆钻孔直径为200mm,根据抗浮锚杆的设计长度要求,判断控制所进入的目的岩层及深度,以保障抗拔锚杆的有效抗拨力,实际钻孔深度比该抗拔锚杆所需长度深0.2m左右即可。由于该场地各地层埋藏深度变化大,钻孔前需掌握地质资料揭示的地层状况,依据钻进状态、地质资料揭示深度或抽芯结果来判断实际到达的地层及进入的有效深度。严格按设计要求控制进入目的岩层的有效深度。钻至目的深度后,在钻具回转状态下继续冲洗孔,然后提出钻具,进入锚杆杆体安装入孔施工环节。钻孔施工过程及时认真填写钻孔原始记录表,尽量详细记录施工时间、钻进状况、地层变化及其它特殊情况。
 
  ④防塌孔措施:循环液宜采用泥粉拌制高浓度泥浆,泥浆比重1.3~1.5。成孔过程循环用高浓度泥浆护壁,以确保在砂层中成孔效果。如遇地下水丰富且流动性大的砂层则在泥浆中渗入适量水泥,以提高浓度确保孔内护壁效果。
 
  ⑤岩样验收及验孔:施工进入强风化、中风化岩层后应及时通知相关单位人员进行岩样判别,终孔验收,经终孔验收后方可进行下一工序施工。

  5锚杆体(钢筋笼)制安
 
  杆体的制作与安装是抗拔锚杆施工的第二道重要工序,杆体制作的质量直接影响杆的质量及可靠性。
 
  5.1杆体制作:杆体材料为4Ф32钢筋,锚杆体钢筋接长采用直螺纹套筒焊接。相邻钢筋接头按50%相互错开,错开长度满足规范要求。抗浮锚杆保护层厚度50mm,杆体4Ф32钢筋骨架采用与Ф48短钢管焊接固定成型,短钢管长度约50mm,钢管沿杆体长度按间距2000mm设置,锚杆体外侧沿杆体按间距2000mm焊接对中支架。对中支架为4Ф8钢筋,长度180mm,以确定杆体在孔内的位置。。
 
  注浆管:注浆管采用直径20mmPVC管材,设二条,一条供一次注浆用,随注浆拨出;一条供二次注浆用,在一次注浆凝固收缩后进行二次注浆,注浆管不拨出。一次注浆管从杆体中间固定杆体的钢管内沿杆体通长设置,二次注浆管由杆体底部上3米处开始设置。
 
  5.2锚杆体安装:经终孔验收后,立即进行锚杆体安装。根据现场实际情况,地下室内塔吊能覆盖的锚杆施工范围,锚杆体制作采取先制作24m长杆体,之后按抗浮锚杆需要长度截取或接驳,成孔后采用塔吊配合下料安装;局部塔吊不能覆盖的锚杆施工范围,锚杆体制作采取先制作6m长杆体,之后按实际需要长度接驳,杆体下料采用成孔机械配合下料安装。
 
  安装入孔内前应检查锚杆组装质量、规格、长度,做好记录,并办理隐蔽验收,验收合格后方可安装。
 
  搬动、装入孔内时应防止扭压、弯曲锚杆体。杆体装入孔内的角度、方向应竖直向下,避免扭转、抖动。入孔后按设计要求调整杆体上端面的水平高度,达到要求后在孔口将抗拔锚杆体固定牢。安装好后进入注浆环节。
 
  如不能顺利有效装入孔内,需查找原因,并作相应处理。抽拨出的抗浮锚杆体需清洗干净,重新组装。
 
  6清孔
 
  钻孔达到岩层深度,锚杆体安装后即进行清孔。清孔用注浆泵和自来水进行,注浆管与预埋好的PVC管连接,对锚杆孔位进行清孔,直到流出清水为止,每个孔清孔时间约1小时30分。
 
  7注浆
 
  当锚杆体安装入孔内并清孔后,即可进行注浆。浆液材料:42.5R普通硅酸盐水泥配制的水泥浆。调配比例:注浆水灰比为0.4,水泥浆液应搅拌均匀,随伴随用,浆液应在初凝前用完,并严防石块,杂物混入浆液。要求:注浆压力1.0MPa,严格按配比要求,注浆充填饱满,量合适。
 
  注浆为常压注浆,采用排水法自孔底向外排水注入,浆液通过装入孔内的注浆管输送至孔底。因水泥砂浆液的比重大于水,在重力及注浆泵推力的作用下,孔内的水被逐渐排出,空间被水泥浆充填,至水泥浆完全溢出孔口。
 
  水泥浆溢出孔口后,在继续送浆的状态下向外逐渐将注浆管拨出,一边拔一边注浆,缓慢进行。拔出过程应保持孔内浆液饱满,注浆管拔至孔口时,封堵孔口加压注浆,压力保持在1.0MPa左右。使水泥浆可充分渗入锚杆周边砂层内,确保注浆施工质量,孔口再次返浆后即可停止注浆。第一次注浆时间约需1小时30分。
 
  第一次注浆完成待水泥初凝后(约4小时),对锚杆进行第二次注浆,注浆压力2.5~3.0MPa。注浆时间约35分钟。

  8工程效果
 
  项目施工锚杆总数量为240条,锚杆验收试验的数目为总锚杆数量的5%,即12根,最大试验荷载为430*2=860kN。本工程锚杆按施工段分两段施工,分两段验收,每个施工段120根。完工后对240条锚杆进行随机抽检,抽检数量12根,锚杆的抗拔力均达到860千牛/根以上,超过了设计要求,表明锚杆抗拔力满足设计要求,施工质量优良。

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