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跟管钻进及土工布包裹无粘结预应力锚索施工工法预应力锚索施工技术目前主要应用于边坡治理工程，在水利水电、公路、铁路、矿山等施工领域均有广泛的应用。传统的锚索施工较多的应用于岩石边坡，在地质条件复杂的崩塌堆积体及深厚覆盖层的边坡中应用较少，究其主要原因有两个，一是锚索造孔困难，二是注浆困难，难以将锚索自由段注满。采用跟管钻进可有效解决锚索钻孔困难的问题，采用土工布包裹自由段进行注浆，有效地控制了浆液的扩散范围，成功地解决了自由段注浆难的问题。该项施工技术于xx年成功的在xx水电站左岸2＃山梁抢险锚索中应用，同时该项施工技术是水利水电集团公司2006年度科技进步特等奖《700m级高陡边坡及堆积体开挖与锚固施工技术研究》的主要研究课题之一，获得了评审专家组的高度评价，认为总体上达到了国际领先水平，填补了我国大规模堆积体锚索施工的空白。1．特点跟管钻进及土工布包裹无粘结预应力锚索施工具有以下特点：1）钻孔施工工艺复杂，技术难度大，对钻孔操作人员素质要求高。2）与传统的钻孔工艺相比，增加了套管护壁，解决了松散堆积体中易塌孔、成孔难的问题，提高了施工进度。3）对施工机具配置要求相对较高。4）采用土工布加细帆布制作止浆包，注浆时，浆液中的水分可以泌出，而水泥颗粒不能通过，从而形成对钢绞线的有效握裹及保护，同时控制了浆液的扩散范围，节约了水泥用量，降低了成本。5）为松散覆盖层及崩塌堆积体边坡提供了一种成熟、快速的处理方法，具有较高的实际应用价值。2．适用范围本工法适用于地质结构复杂的崩塌堆积体及松散覆盖层锚索施工。3．工艺原理3.1跟管钻孔分为偏心跟管及同心跟管两种方式，二者在工艺原理上略有不同。偏心钻具主要由三部分组成，稳杆器、偏心钻头和中心钻头，其工作原理为：正常钻进时，通过冲击器的震动冲击作用，带动偏心钻具进行钻孔，钻进时由于离心力及摩擦力的作用，偏心轮朝外偏出从而达到扩大孔径的目的，再通过稳杆器的冲击带动套管跟进，钻孔产生的岩粉通过稳杆器上的键槽吹出孔内。钻孔结束时，通过反转，使偏心轮收拢提出套管，套管留在孔内护壁而成孔。同心跟管：通过中心钻头及套在中心钻头外的同心套冲击破碎岩石造孔，同时利用同心套的扩孔作用将套管带入孔内，同心套内设键槽，到基岩后，中心钻头反转通过同心套中退出。同心跟管能较好的解决偏心跟管钻进时因地质结构复杂而造成的卡钻及孤石钻进问题，减小孔内事故发生的频率，更加有利于施工操作，提高钻孔工效。跟管结束后换用常规钻头钻至设计孔深。3.2注浆技术止浆包至少可以保证0.3～0.5MPa的灌浆压力。用密度为400g/m²长丝土工布外套细帆布包裹索体的办法制成止浆包。两者的特点：土工布有厚度，透水不透浆，但抗磨性能差；细帆布同样透水不透浆，且表面光滑，抗磨性能良好。土工布、细帆布均用手提缝纫机缝制密实、牢固，包裹直径为孔径的1.1～1.2倍，止浆包两端止浆处的钢绞线、注浆管之间用土工布紧密包裹，而外层由土工布、细帆布组成的止浆套用铅丝绑扎牢固，以免在穿索过程中产生滑动，造成止浆包失效。在进行锚固段注浆时，浆液通过止浆包充浆管进入止浆包，使止浆包先行膨胀，达到止浆效果。由于堆积体物质存在疏松甚至架空，自由段注浆量大，且存在注不满的可能，质量无法保证。所以同样采用土工布外套细帆布包裹无粘结式锚索自由段，包裹长度可到自由段尾部，包裹直径也为孔径的1.1～1.2倍，且与止浆包土工布、细帆布连为一体，从而对锚索的自由段形成全长包裹，达到完全控制灌浆扩散范围的目的。4.工艺流程该工法进行锚索施工时的工艺流程如图1所示。图1：锚索施工工艺流程图5.操作要点5.1钻孔施工5.1.1施工准备跟管钻进锚索施工均在边坡上进行，一般均需搭设施工平台，施工平台采用脚手架钢管搭设，其搭设必须满足安全施工需要及相关规范的要求，根据设计的孔位及钻孔方位，由测量放出孔位点。5.1.2钻孔方法将钻机对准孔位点，固定牢固，按设计的钻孔角度及方位进行跟施工准备、测量放孔钻孔钢绞线检测下索清孔下料锚索制作锚索运输机具标定、锚具检验外锚头保护试件制备、养护、检测浆液制备灌浆材料检验封孔灌浆张拉张拉台座砼浇筑筑内锚固段灌浆配合比设计埋件安装立模砼拌制拔管管开孔，跟管的孔径管靴部位的穿过孔径不小于设计内锚段的孔径要求，套管跟进至基岩内，换用普通的全断面钻头继续钻进至终孔深度。跟管钻进有偏心跟管和同心跟管两种方法，是锚索钻孔施工过程中的难点和重点，其施工过程的主要要点如下。（1）偏心跟管钻进是目前进行堆积体锚索钻孔最常用的跟管钻进方法，偏心钻具主要由三部分组成，稳杆器、偏心钻头和中心钻头（如图2所示），对于一般常见的堆积体来说，偏心跟管钻孔工艺是一种比较成熟的跟管钻进方法，施工过程中应特别注意以下关键技术工艺的操作过程：偏心轮中心钻头管靴套管稳杆器冲击器图2：偏心跟管钻具结构图1）偏心跟管钻具在施工前应逐一检查冲击器、稳杆器、偏心钻头、中心钻头、套管、管靴，冲击器应工作正常，并加注机油润滑，偏心钻头应能灵活张开和收拢，张开时偏心锤头应大于套管靴外径，连接销及锁紧机构应牢固，钻杆与冲击器和冲击器与偏心钻具的连接应可靠，套管和套管靴无裂纹，凡有影响强度的缺陷不能使用。2）可先用同径常规钻头先造孔1m左右，给跟管钻进提供定位和导向作用。3）开钻前，将钻具组装好放入带有套管靴的套管内，让偏心锤头伸出套管靴，正转张开偏心锤头进行钻进。特别注意偏心跟管钻进时，在确认钻头到达孔底后，先回转，待正常后，再开风冲动钻进。4）钻进过程中，随着钻孔的延伸，边加钻杆边加接套管。5）每钻进0.3～0.5m应强风吹孔排粉一次，以保持孔内清洁。吹孔时，中心钻具和上提动距离应严加控制（以能实现强风吹孔为限），禁止在钻进过程中向上起拔中心钻具或来回倒杆。6）钻进结束或需更换中心钻具时，先将孔底残渣吹尽，脱开中心钻具的回转动力，停止回转，缓慢提升中心钻具至偏心钻头后背与套管靴前端接触为止，用管子钳卡持钻杆，作反时针方向回转，同时缓慢试提中心钻具，当中心钻具可顺利提升时，表明偏心钻头已顺利收拢，这时可按照常规方法提升中心钻具，直至全部提出中心钻具。7）有时会因孔底残留岩渣过多，偏心钻头回转部分被岩渣卡住而影响偏心钻头的收拢。当试提几次仍不能奏效时，应开动空压机重新对钻孔进行清洗，并使用潜孔锤作短时间工作，然后再进行试提，如此做法直至提出中心钻具。8）跟管钻进至需要深度后，即可将跟管钻具提升出孔外。（2）同心跟管钻进偏心跟管钻具由于其结构上的特点，在钻进过程中极易卡钻，遇大孤石时由于围岩阻力的增大，极大地限制了偏心轮的扩孔效果，有时甚至偏心轮无法偏出，钻孔不进尺，即使缓慢进尺，所钻孔的断面形状也会呈椭圆形而非圆形，钻孔的有效孔径有随孔深增加而减小的趋势，这样一来，钻孔越深、阻力越大，一旦阻力超过套管及管脚的强度，极易导致套管或管靴接头处疲劳损伤而断裂、脱落。同心跟管钻具的基本结构如图3所示：同心套中心钻头套管管靴冲击器图3：同心跟管钻具结构图同心跟管钻进的优点在于：较好地解决了在孤石中跟管钻进困难的问题，同时由于是同心全断面钻进，卡钻事故发生的可能性会远小于偏心跟管钻进，冲击器的有效冲击频率会大大提高，能有效保证在孤石中钻进时的跟管速度，且由于有效钻孔孔径得到了充分的保证，跟管阻力也会大大减小，大大地增加了一次跟管钻进的深度，同时也使套管管靴等材料的使用寿命大大增加。无论采用何种方法进行跟管钻进，由于地质条件的复杂性，跟管材料的缺陷及人为因素的影响不可避免的会发生各种孔内事故，一般而言，地层中孤块石越多、结构越复杂、跟管深度越大发生孔内事故的可能性越大，各种常见的孔内事故及其处理方法如表1所示。表1：跟管钻进常见孔内事故及处理方法表事故类型原因事故预防措施操作应注意事项处理方法管靴及套管断裂（脱开）a、连接处强度低，长时间锤击管靴疲劳工作b、钻采用精细焊接工艺，提高管靴连接出的焊接强度；注意操作，确保钻孔的精度；加套管时必a、拧紧所有丝扣连接部位b、钻进时随时注意观察孔内情连同管靴套管从孔内一起拔出，更换后重新跟进，若无效，则需重开孔孔偏斜过大c、套管振松须拧紧丝扣连接部位况，一般情况下严禁反转c、注意控制钻孔风压，严禁超高压风操作钻头、钻杆或钻具某部位断（破）裂掉于孔内a、操作不当，钻孔时风压过高b、孔内卡钻时处理不当c、产品质量本身有问题下钻时注意检查钻具；遇不良地层时要细心操作，卡钻时不能急于求成，应耐心通过卡钻部位，钻进时控制好钻进速度，控制好孔斜控制好钻进风压、遇孔内卡钻时耐心操作，多上下活动钻具；钻机一定要固稳，控制好钻孔偏斜用事故打捞工具（公锥、母锥）进行打捞；若偏心套破裂断于孔内，可用磁铁将碎块吸出；若在软层部位，打捞无效，可试用小钻头将掉于孔内的东西挤开。钻具卡于孔内，转不动或不能上下活动主要是由于地质原因所致，钻孔成孔差，塌孔严重或灌浆处理后扫孔进尺快造成进风口堵死而抱钻在不良部位，细心操作，注意控制钻压及钻进速度，若不跟管时多上下活动钻杆，预防卡钻，灌浆后待凝时间达到要求后再扫孔，扫孔时注意控制钻进速度注意控制扫孔进尺速度，防止钻头通气阀堵死利用钻机的正反转功能来回活动钻具；用千斤顶顶松卡于孔内的钻具；用反打冲击器先振松埋于孔内的冲击器，尔后用千斤顶拔出，若无效，则应用反丝钻杆将孔内钻杆返出后重新开孔5.2锚索制安5.2.1预应力锚索的制作（1）在施工现场编搭设编锚锚平台。（2）下料：按设计施工图纸要求的尺寸或实际钻孔深度下料，采用砂轮片切割机切割下料，实际切割下料长度等于有效钻孔深度加张拉机具所需预留长度之和。（3）除去内锚固段范围内钢铰线外的PE塑料管并清除干净钢铰线上的油脂。将处理过的钢绞线按不同孔深分组顺直排列在制作平台上。按设计锚索结构图编制锚索，设置隔离支架，在锚索的底部端头套上导向帽。根据要求顺直安装灌浆管排气管，制作止浆包。止浆包制作直接关系到后期灌浆效果的好坏，是本工法的操作要点之一，其结构图如图4所示，止浆包后端用土工布和细帆布包裹至孔口。至孔底细帆布土工布张拉段浆管12＃铅丝绑扎锚固段排气管细铁丝绑扎钻孔孔壁土工布细帆布土工布止浆包充浆管锚固段灌浆管带皮钢绞线细铁丝绑扎图4：止浆包结构示意图5.3.2锚索安装（1）一般采用人工运输下索，各支点间距不得大于2.0m，转弯半径不得小于5.0m，运输过程中对锚索结构不得有损坏。（2）人工推送时，对位要准确，用力要均匀，不得使锚索体转动，防止在推送过程中损伤锚索配件。对无法下入的锚索，须退出，检查处理后重新下索。（3）锚索下到设计孔深后，检查排气管与灌浆管是否畅通，如若不通时就拔出锚索体处理畅通后重新安放。管路畅通后，准备锚固段灌浆。5.3.3拔管锚索下至预定孔深后，即可用拔管机将跟进套管拔出。5.3.4锚固段灌浆（1）锚索孔采用纯水泥浆进行灌注，浆液的配比经试验确定。（2）内锚固段灌浆应在锚索入孔后24h内完成，首先进行止浆包充浆，充浆压力为0.3MPa，使止浆包挤紧孔壁，然后立即进行内锚段灌浆，待回浆管返出浓浆，返浆比重等于进浆比重时，根据设计要求进行屏浆后结束灌浆。5.3.5张拉台座浇筑内锚段灌浆后即可浇筑垫座混凝土，其配合比由试验结果确定。浇筑前将孔口松动岩块凿除，将台座基面清洗干净，与钻孔同轴预埋钢套管、钢垫板、钢筋、二期灌浆管及设计图纸要求的其它埋件。垫座结构与具体规格施工图纸要求执行,在立模浇筑前应将锚固段灌浆管顺孔口处切断，同时将张拉段灌浆管从导向管中的预留钢管中穿出混凝土锚墩，张拉段排气管与导向管焊接穿出混凝土锚墩。5.3.6锚索的张拉（1）锚索张拉在内锚段浆体及张拉台座混凝土达到设计强度后进行。（2）先进行单根预紧张拉，然后整体张拉，预紧张拉由中心向外逐层对称张拉，使各根钢绞线应力值一致。（3）张拉时千斤顶的安装轴线必须与锚索轴线一致，锚环夹片和锚索体接触部位不得有泥砂、锈蚀或其他污物，张拉分级加载按设计要求控制，加载速率要平缓，卸载速率也要平缓。（4）张拉过程中，每级张拉荷载下持压稳定5min，达到安装吨位后持压稳定10min即可锁定。锁定时，通过缓慢卸荷放张，将张拉力由工具锚传递给工作锚。锁