[发明专利]一种旋转搅拌式锚管施工方法

摘要

本发明公开了一种旋转搅拌式锚管施工方法，适用于强风化、全风化岩土体、砂土层和粒径小于5 mm的砂卵石层等多种土层，以及适用于含少量粒径小于50 mm的块石类地层土体的基坑支护结构施工，既可以应用于基坑支护时的锚固，也适用于以上相应地质土层的抗浮锚固桩施工；本发明所提供的旋转搅拌式锚管施工方法基于土力学土钉支护体系的计算原理，在既有的土质参数条件下，通过如何加大锚管体体表面积和增大注浆压力提高注浆体对周围土体的压实粘结力方面下功夫，借一次成品等工艺减少对土体的二次扰动来增加锚固体的摩擦阻力，同时通过方法和机具的改进来减少施工难度，并且使之达到传统长土钉施工时不能到达的长度众多优点。

主权项

1.一种旋转搅拌式锚管施工方法，其特征在于，所述旋转搅拌式锚管施工方法包括如下步骤：（1）旋转搅拌式锚管的工程设计土钉锚管支护的设计与一般土钉的设计相似，为发挥旋转搅拌式锚管的作用以适应不同的地层，锚固体直径的选择以施工情况下钢管旋转搅拌时不扭断为原则，一般按以下几方面进行锚管锚固体直径选用，土钉锚管包括锚固体和锚管：1）在软土地层中，锚固体一般应采用大直径；2）硬塑、坚塑粘土、黄土、砂土锚固体直径建议150~200 mm；3）在砂卵石层、强风化、全风化岩层中，锚固体直径建议70~150 mm；具体至本地区的工程，则应先分析工程地质报告，确定适用可行性，其主要从以下几方面考虑：1）工程地质条件适用性；2）基坑开挖深度与总体支护形式是否相适用；3）锚管长度与红线关系，若不能超红线时锚管长度是否足够；4）锚管施工影响范围是否有管线，确定是否能用锚管施工；5）根据地质条件，选择合适的施工孔径或锚固体直径；根据以往本地区设计施工经验确定旋转搅拌式锚管的长度、锚固体直径、锚管的布置形式，并用设计软件进行复合，若不能满足要求和过于保守，则进行调整，直到经济合理并安全可靠；（2）旋转搅拌式锚管的施工准备旋转搅拌式锚管的施工准备从人、材、机和现场施工组织多个方面进行系统的准备，并应对旋转搅拌式锚管影响深度与宽度范围内对基坑周边环境与管线进行调查，明确地下管线的位置、埋深、走向，确定锚管施工是否会对其造成影响；1）人员准备现场施工操作、指挥人员在进入施工现场前应进行三级安全技术交底，明确施工现场安全注意事项，对施工控制节点进行明确，并牢记各节点参数后方可进入施工点进行施工操作；2）机械准备机械准备包括锚管机的检修与调试，水泥浆制备设备的安装、调试，送浆设备的安装调试与送浆管的连接，全部就位后应先进行联机调试，并进一步对用电设备进行用电接线检查、漏保安全性试验检查合格后方可进行正常施工；3）材料准备施工材料主要为钢管、钢筋、水泥，材料进场后按要求送检，送检合格后方可使用；施工材料应准备充足，对水泥应进行防尖防护，减少扬灰；钢材应进行除锈处理，并应堆放整齐；4）现场施工组织现场施工组织包括场内的施工行走路线，与其它施工班组的协调与沟通，确定施工计划，确定旋转搅拌式锚管的施工顺序；（3）旋转搅拌式锚管的制作1）锚管制作采用钢管制作而成，先将钢管一端打扁做成钻头端，并在钢管钻头端沿着钢管的长度方向开2~4个Ф15~Ф26对穿孔，用于钢管搅拌叶片的安装，且相邻两个对穿孔之间两两相互成90度角，对穿孔直径根据用于制作搅拌叶片的钢筋直径确定；另在钢管上对穿孔的前端钻一个Ф10的出浆孔用于水泥浆的喷射注浆；2）根据对穿孔的个数切割相应根数的短钢筋，每段长度根据锚固体直径切成相应长度，并将切割后的短钢筋作搅拌叶片，穿入钢管钻头端对穿孔内并用焊机点焊以防叶片钢筋掉落，形成具有搅拌叶片的搅拌钻头；3）在钢管的另一端焊接两根Ф12~Ф18且长为50的短钢筋，用于钻入锚管时作旋转动力传动耳，短钢筋的长度方向与钢管的长度方向一致且对称布置；（4）水泥浆拌制1）水泥应按品种、强度等级、出厂日期分别堆放，并保持干燥；不同品种的水泥，不得混合使用；2）拌制砂浆用水宜采用饮用水；当采用其他来源水时，水质必须符合现行的行业标准；3）外加剂：可根据工作性能的需要，可以跟水泥混凝土一样加入各种外加剂；4）掺加料：为提高砂浆和易性、降低成本，可掺入石灰、粉煤灰；5）对砂浆强度等级、配合比、搅拌制度、操作规程进行挂牌，使施工人员全面掌握；6）试验员持证上岗，材料员应对材料的进场检验、验收书面记录，计量员掌握计量器具的精度、校验；施工人员应经过培训，并全面掌握投料、搅拌、运输的技术与安全交底内容，操作熟练；7）原材料检验→投料及记录→搅拌→抽样检验→出料运至施工现场；8）向转动的搅拌机中加入适量的水，然后将石灰、粉煤灰等外掺料依次倒入搅拌机内，先搅拌1 min，再加入水泥及其余的水继续搅拌均匀，并达到配合比要求的稠度，搅拌总时间为得少于3 min；9）搅拌桶采用双层搅拌桶，上层制，下层储浆，上下两层采用同轴搅拌进行同时搅拌，避免储浆沉淀、凝固；10）拌制好的水泥浆应在水泥浆初凝之前用完；（5）土方开挖平整坡面土方采用挖机开挖，每段水平开挖不能超过30 m；必要时采用跳挖法施工，开挖深度不得超过分层要求；基坑实际开挖标高应严格按设计图施工，严禁超挖；基坑开挖应根据分段开挖；挖土次序严格遵循“分层开挖，边挖边支护”；挖至坑底标高后，应及时铺设垫层；土方开挖边坡时，不得超挖，更不得将超挖土方重新回填，并不得乱动非开挖土方，以保证土体本身的强度与稳定；要求护坡脚到临时坡脚的工作面宽度不小于6 m，临时土坡的坡度为1:2，以便锚管钻进成孔和锚管安放能顺利进行；采用人工修整，使开挖的坡面达到平整要求；去除松散表土，引出渗水及地下流水，并汇流集中至集水坑；孔洞则可以用块石进行填充；（6）锚固钻机就位钻机就位前，应在修整好的坡面上先施工放样，在基坑壁上标出锚管位置，然后桩机定位；锚固钻机进入施工现场前，应先对施工锚管机行走区域及支护坡面进行平整，对高出地面的桩基进行截除；锚固钻机下至施工面后，应先调整锚固钻机与施工面的距离，一般使锚固钻机中心与施工坡面垂直距离约4米左右，然后支起锚固钻机的四个支腿，使锚固钻机的履带底盘悬空，转动履带底盘，使得履带底盘的履带与施工面平行，为后续锚管施工时减少锚固钻机就位节约时间；同履带调整到位后，收起锚固钻机四个支腿，由履带底盘支撑锚管机，使钻机操作平台可以水平旋转，并转动钻机操作平台，使钻机桅杆与施工面垂直，以保证锚管垂直于坡面；（7）调整桅杆角度与钻机高度锚管的角度与定位确定于锚固钻机的桅杆角度与钻机高度，当钻机就位后，应根据锚管的设计角度调整钻机桅杆的角度，要求桅杆角度与锚管的设计角度偏差不大于1°；桅杆角度通过桅杆支撑油缸进行调整，调整范围从水平0°~垂直90°；并通过调整钻机四个支腿调整钻机高度，使钻机桅杆的前端基本与锚管位置对齐，从而确定锚管的定位；最终要求位置误差小于100 mm，倾角误差小于1°；（8）锚管上机安放锚管，钻头端朝钻进方向，另一端插入钻机回转器中心主轴钻机锚管连接头上，钢管上传动耳对准回转器钻机锚管连接头的卡槽插入，安装固定锚管；（9）锚管对位锚管对位主要通过调节钻机支腿的高度和调节钻机桅杆的高度达成，或也可通过调节桅杆的角度进行少量调节；调整好钻机高度和桅杆角度后，锚管顶端要求的位置误差小于100 mm，倾角误差小于1°；锚管定位钻进时采用轻压力、小转速或不转进行，以防锚管的钻头跑偏，影响锚管定位；（10）锚管钻进、注浆、搅拌1）锚管钻头钻进一定深度后，可开动水泥浆泵，待锚管钻头的出浆孔排出的水泥浆稳定后，开动钻机回转器带动锚管旋转，待锚管头转入至出浆口后，回转器开始加压使锚管钻入土层，并利用锚管前端钻头使注入的水泥浆与土体进行充分的搅拌形成水泥土；2）锚管旋转搅拌喷浆钻入过程中应控制钻进速度及转速，在锚管钻入1米之前一般采用慢速旋转搅拌，轻加压，以保持锚管的稳定，锚管钻进定后可调为高速旋转搅拌，加大压力，加快锚管钻进速度，从而提高施工效率；3）待锚管钻入土层且外部留20～30公分时停止钻进完成单根钢管锚管的施工；（11）锚管钻进到位1）锚管按设计长度钻进到位还差2~4米时可以在保持锚管旋转搅拌转速、保持注浆的情况下适当降低锚管钻进速度，增加锚管前端锚固体的水泥掺量和锚固体对土体的挤压作用，前而提高锚管的抗拔力，保证施工质量，提高支护边坡的稳定性；2）在软土中为提高锚管的抗抗力，也可将锚管正常钻进到位，再将锚管反向拔出2~4米，在拔出的过程中继续喷浆搅拌，并二次进行喷浆搅拌钻进，以提高锚管前端的锚固体强度与直径，提高锚管的抗拔力；（12）完成后施工下一根锚管锚管全长的钢管全部钻进到位后，停止钻进，锚管尾与锚固钻机脱离，钻机动力动移止钻机桅杆中间，移动钻机至下一根锚管位置，进行下一根锚管的钻进施工；（13）锚管水泥土养护锚管锚固体水泥土的养护主要在于控制土方不深度开挖进度，一般为增加锚管的养护时间，喷锚施工时，一般可选择先进行锚管施工，再进行喷锚面层的施工，下一层土方开挖应在上部喷锚施工完成3天后方可进行；（14）抗拔试验抗拔试验由第三方进行试验，根据以往的试验经验，在软土中锚管抗拔力比一般钢管土钉提高一倍以上，而在砂卵石层中锚管的抗拔力非常好，当锚管管体试验至破坏，锚管整体仍未见破坏。