一种水下锚索施工方法与流程

1.本发明涉及锚索施工的技术领域，具体涉及一种水下锚索施工方法。


背景技术：

2.随着生产的发展和城市建设规模的扩大，高层建筑、大型建筑和各类地下设施日益增多，势必出现越来越多的深大基坑工程，在深大基坑工程施工过程中，常用“地连墙+锚索”的方式进行支护。
3.施工锚索对地层要求较高，在砂卵石地层中钻进成孔施工时孔壁易坍塌，尤其是当土层中存在丰富的地下水时，钻进过程中随着地下水持续不断涌出，使土层中大量颗粒流失，造成坑后沉降及变形过大，影响周边建筑及设施的安全。
4.对于含砂量较大地层，采用套管法施工时，由于钻杆端部水压力较大，钻至设计深度后，会出现涌水、涌砂现象，涌出来的砂堵塞套管，造成锚索无法安放到位。
5.当被迫采用“地连墙+内支撑”支护形式时，相较于“地连墙+锚索”支护形式，其施工成本高、施工工期长、对城市污染较重，因此实现水下锚索施工，可以大幅度降低施工成本及缩短施工工期。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明的目的提出了一种水下锚索施工方法，能够保证锚索在水下砂卵石地层中成孔的稳定性，防止孔底涌出来的细砂堵塞套管，实现孔口有效封堵。
7.为了实现上述技术目的，本发明提供了一种水下锚索施工方法，包括以下步骤：
8.s1、在地连墙(1)确定锚索开孔位置，对所述锚索开孔位置进行编号；
9.s2、所述锚索钻机包括锚索钻杆(18)，首节套管(2)和除首节套管(2)外多节套管(5)连接，将所述锚索钻杆(18)插入首节套管(2)和除首节套管(2)外多节套管(5)，使用索钻机在地连墙(1)上对确定的锚索开孔位置进行钻孔；
10.s3、当所述锚索钻机钻进孔深超过首节套管(2)长度时停止；
11.s4、拔出所述锚索钻机的锚索钻杆(18)，逐步后退向所述首节套管(2)和所述多节套管(5)内注射化学浆液，在所述首节套管(2)和所述多节套管(5)内逐步形成封堵体(4)；
12.s5、再次使用所述锚索钻机对步骤s3中的孔继续进行钻孔，利用所述锚索钻机清理所述多节套管(5)内的所述封堵体(4)，当锚索钻机钻进至设定孔深时停止；
13.s6、拔出所述锚索钻杆(18)，向所述多节套管(5)内插入将制作好的锚索、锚索防护套(8)、隔离对中支架(9)、一次注浆管(20)及二次注浆管(21)；
14.s7、通过所述一次注浆管(20)由下往上注入水泥浆，形成锚索注浆体(10)；
15.s8、待水泥浆初凝或水泥浆与水压平衡时后逐节拔出所述多节套管(5)，期间每拔出一节套管，通过二次注浆管(21)进行二次注浆一次；
16.s9、采用遇水膨胀木塞(11)塞入所述地连墙(1)的孔口下端处，然后往所述地连墙(1)的孔内加入速凝快硬性材料形成堵漏体(12)，对所述遇水膨胀木塞(11)进行封堵；
17.s10、注浆管(13)和排气管(14)设置在所述遇水膨胀木塞(11)上，通过所述注浆管(13)和所述排气管(14)注入水泥浆并排出空气，进一步对孔口进行封堵，形成墙后空腔注浆体(15)；
18.s11、终孔。
19.优选地，所述步骤s2中所述首节套管(2)为可抛式套管。
20.优选地，所述步骤s4中化学浆液包括磷酸、水玻璃，注射所述化学浆液时采用压力注浆。
21.优选地，所述步骤s6中隔离对中支架(9)呈圆盘形，隔离对中支架(9)外圆上均匀开有若干个弧形卡槽，隔离对中支架(9)内部对称开有两个圆通孔。
22.优选地，所述隔离对中支架(9)两个圆通孔内分别设有一次注浆管(20)和二次注浆管(21)。
23.优选地，所述步骤s7中水泥浆为双浆液，所述双浆液为水泥-水玻璃浆，所述水泥-水玻璃浆以水泥和水玻璃为主剂，所述水泥和所述水玻璃按设定的比例以双液方式注入，并且加入附加剂所组成的注浆液材料。
24.优选地，在所述水泥浆中加入速凝剂和缓凝剂。
25.优选地，所述步骤s8中二次注浆采用压力注浆。
26.优选地，所述步骤s9中所述遇水膨胀木塞(11)上设有锚索贯穿孔、排气管(14)孔、一次注浆管(20)孔、二次注浆管(21)孔以及注浆管(13)孔。
27.优选地，所述首节套管(2)与所述多节套管(5)之间采用锯齿形连接(3)，所述首节套管(2)与所述多节套管(5)间相互挤压紧密相连。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
29.1、采用可抛式首节套管，实现了下放锚索时套管内部处于密封状态，避免了反涌地下水和中细砂，保证锚索下放到位。
30.2、通过孔口的注浆管和排气管注入水泥浆形成墙后空腔注浆体，能够有效避免地下水以及中细砂从孔口涌出，对施工造成影响。
31.3、通过采用上述施工方法，有效解决了水下锚索施工成孔问题，保证锚索足够的承载力。
32.4、在基坑开挖处于水位以下时，采用采用上述施工方法，基坑实现“地连墙+锚索”支护，相较于“地连墙+内支撑”支护形式，可以大幅度降低施工成本及缩短施工工期。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本发明中所述的水下锚索施工方法流程图；
35.图2为本发明中水下锚索施工装置的整体结构示意图；
36.图3为本发明图2中a-a剖面结构示意图；
37.图4为本发明图2中b-b剖面结构示意图；
38.图5为本发明中水下锚索施工方法步骤s1、步骤s2示意图；
39.图6为本发明中水下锚索施工方法步骤s3示意图；
40.图7为本发明中水下锚索施工方法步骤s4示意图；
41.图8为本发明中水下锚索施工方法步骤s5示意图；
42.图9为本发明中水下锚索施工方法步骤s6示意图；
43.图10为本发明中水下锚索施工方法步骤s7示意图；
44.图11为本发明中水下锚索施工方法步骤s8及后续步骤施工示意图。
45.图中：1、地连墙；2、首节套管；3、锯形形连接；4、封堵体；5、多节套管；6、自由段锚索；7、锚固段锚索；8、锚索防护套；9、隔离对中支架；10、锚索注浆体；11、遇水膨胀木塞；12、堵漏体；13、注浆管；14、排气管；15、墙后空腔注浆体；16、台座；17、锚具；18、锚索钻杆；19、钻头；20、一次注浆管；21、二次注浆管。
具体实施方式
46.下为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.以下结合附图1-11对本技术作进一步详细说明。
48.参照图1，本发明提出了一种水下锚索施工方法，安装可抛式首节套管2和除首节套管2外多节套管5，采用套管跟进钻进方式，锚索钻机钻进至超过设计孔深可抛式首节套管2长度时停止，拔出锚索钻杆18时逐步后退注射化学浆液形成止水作用的封堵体4，再次使用锚索钻机进行钻孔，清理多节套管5内的封堵体4，由于首节套管2内封堵体4仍存在，此时套管内部处于密封状态，能够保证后续自由段锚索6和锚固段锚索7安放到位；通过一次注浆和二次注浆形成锚索注浆体10，在注浆完成后进一步进行孔口封堵12和墙后空腔注浆15，进而终孔。
49.参照图2，首节套管2和多节套管5斜钻入地连墙1，多节套管5圆心处设有锚索，孔口设有遇水膨胀木塞11；所述首节套管2通过锯齿形连接3与多节套管5进行连接，首节套管内2存在封堵体4对孔底和多节套管5内部进行封堵；所述封堵体4为磷酸-水玻璃化学浆液，遇水快速凝结；所述锚索分为自由段锚索6和锚固段锚索7，由隔离对中支架9进行定位；所述遇水膨胀木塞11上设有锚索贯穿孔、排气管14孔、一次注浆管20孔、二次注浆管21孔和注浆管13孔，地连墙孔口加入速凝快硬性材料形成堵漏体12，对遇水膨胀木塞11进行封堵，对孔口进行初步封堵，通过注浆管13和排气管14注入水泥浆并排出空气，形成墙后空腔注浆体15，进一步对孔口进行封堵。
50.参照图3，隔离对中支架9为圆盘形，所述隔离对中支架9按一定间距设置，外圆均有开有若干个弧形卡槽，内部开有两个圆通孔，卡槽起到隔离锚索的作用，其与锚索防护套8可以保证自由段锚索6不发生移动；两个圆通孔分别用来设置一次注浆管20和二次注浆管
21；所述锚索防护套8能够保证自由段锚索6处于自由状态。
51.参照图4，锚固段锚索7由隔离对中支架9进行定位，位于多节套管5后段，不设锚索防护套8，用于后期锚索与土层的固定。
52.参照图3、图4，自由段锚索6、锚固段锚索7和土层间有锚索注浆体10，锚索注浆体凝固后可以使自由段锚索6和锚固段锚索7稳定固定与土层的钻孔中，能够承受地连墙1较大的水平位移；所述锚索注浆体10的水泥浆采用水泥-水玻璃浆，这种浆液克服了单液水泥浆凝结时间长且难以控制、动水条件下结石率低等缺点，提高了水泥注浆的效果，扩大了水泥注浆的适用范围。
53.实施例：本技术实施例公开一种水下锚索施工方法：
54.参照图5，s1、按照设计布置要求，结合现场情况，将锚孔位置准确测放在地连墙1上，并表明锚索开孔位置，对测放并验收合格的锚孔位置进行编号，该编号作为锚索制作编号的依据；
55.s2、安装可抛式首节套管2和除首节套管2外多节套管5，使用锚索钻机采用套管跟进工艺进行钻孔；
56.参考图6，s3、当锚索钻机钻进至设计孔深时继续向前钻孔，直至钻进至超过设计孔深可抛式首节套管2长度时停止；
57.参考图7，s4、拔出锚索钻杆18，逐步后退注射化学浆液，在孔底、首节套管2和多节套管5内逐步形成封堵体4；
58.参考图8，s5、再次使用锚索钻机进行钻孔，利用锚索钻机清理多节套管5内的封堵体4，当锚索钻机钻进至设计孔深时停止；
59.参考图9，s6、拔出锚索钻杆18，向多节套管5内插入将制作好的锚索，锚索防护套8，隔离对中支架9，一次注浆管20和二次注浆管21；
60.参考图10，s7、通过一次注浆管20由下往上注入水泥浆，形成锚索注浆体10；
61.参考图11，s8、待水泥浆初凝或水泥浆与水压平衡时后逐节拔出多节套管5，期间每拔出一节多节套管5，通过二次注浆管21进行二次注浆一次；
62.s9、采用遇水膨胀木塞11塞入地连墙1的孔口下端处，然后往地连墙1孔内加入速凝快硬性材料形成堵漏体12，对遇水膨胀木塞11进行封堵；
63.s10、注浆管13和排气管14设置在遇水膨胀木塞11上，通过注浆管13和排气管14注入水泥浆并排出空气，进一步对孔口进行封堵，形成墙后空腔注浆体15；
64.s11、终孔。
65.在一些优选地实施例中，s2中首节套管2为可抛式，首节套管2通过逐步后退注射化学浆液，使多节套管5内部处于密封状态，加强了孔底的密封性。
66.在一些优选地实施例中，s4中化学浆液包括磷酸、水玻璃，化学浆液遇水迅速凝结，与首节套管2和多节套管5内的泥砂结合形成封堵体4，再次使用锚索钻机进行钻孔，可将多节套管5内涌入的泥沙全部清理干净，便于后期下放锚索。
67.在一些优选地实施例中，s6中隔离对中支架9呈圆盘形，隔离对中支架9外圆上均匀开有若干个弧形卡槽，隔离对中支架9内部对称开有两个圆通孔，隔离对中支架9两个圆通孔内分别设有一次注浆管20和二次注浆管21，为后续锚索注浆提供便利。
68.在一些优选地实施例中，s7中水泥浆为双浆液，采用水泥-水玻璃浆，是以水泥和
水玻璃为主剂，两者按一定的比例以双液方式注入，必要时加入附加剂所组成的注浆液材料，水泥用量与水玻璃用量比例为1:0.05，水泥浆采用水泥-水玻璃浆，这种浆液克服了单液水泥浆凝结时间长且难以控制、动水条件下结石率低等缺点，提高了水泥注浆的效果，扩大了水泥注浆的适用范围。
69.在一些优选地实施例中，所述水泥浆中水灰比为0.5:1，所述水泥浆中加入速凝剂和缓凝剂，采用适当的水灰比，能够保证混凝土和易性的同时保证混凝土强度，在水泥浆中加入速凝剂能够使混凝土迅速凝结硬化，缓凝剂能够降低水化热峰值、延长水化放热时间、改善混凝土的和易性，速凝剂和缓凝剂相辅相成能够扩大水泥浆的适用范围。
70.在一些优选地实施例中，s8中待水泥浆初凝或水泥浆与水压平衡时逐节拔出多节套管5，避免了浆液扩散，逐节拔出多节套管5期间进行二次注浆一次，保证注浆的饱满程度，二次注浆是采用压力注浆。
71.在一些优选地实施例中，s9中遇水膨胀木塞11上设有锚索贯穿孔、排气管14孔、一次注浆管20孔、二次注浆管21孔和注浆管13孔，地连墙孔口加入速凝快硬性材料形成堵漏体12，对遇水膨胀木塞11进行封堵，对孔口进行初步封堵，通过注浆管13和排气管14注入水泥浆并排出空气，形成墙后空腔注浆体15，进一步对孔口进行封堵，能够有效避免地下水以及细砂从孔口涌出。
72.在一些优选地实施例中，所述首节套管2与多节套管5之间采用锯齿形连接3，套管跟进钻孔时首节套管2与多节套管5间相互挤压紧密相连，逐节拔出多节套管5时，首节套管2与多节套管5间可轻易脱开，首节套管2留在孔内保证孔底密封性。
73.在一些优选地实施例中，在锚索钻机下方铺设25mm厚钢板，防止下陷倾斜，保证锚索钻机能够稳定工作。
74.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
75.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种水下锚索施工方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、在地连墙(1)确定锚索开孔位置，对所述锚索开孔位置进行编号；s2、所述锚索钻机包括锚索钻杆(18)，首节套管(2)和除首节套管(2)外多节套管(5)连接，将所述锚索钻杆(18)插入首节套管(2)和除首节套管(2)外多节套管(5)，使用索钻机在地连墙(1)上对确定的锚索开孔位置进行钻孔；s3、当所述锚索钻机钻进孔深超过首节套管(2)长度时停止；s4、拔出所述锚索钻机的锚索钻杆(18)，逐步后退向所述首节套管(2)和所述多节套管(5)内注射化学浆液，在所述首节套管(2)和所述多节套管(5)内逐步形成封堵体(4)；s5、再次使用所述锚索钻机对步骤s3中的孔继续进行钻孔，利用所述锚索钻机清理所述多节套管(5)内的所述封堵体(4)，当锚索钻机钻进至设定孔深时停止；s6、拔出所述锚索钻杆(18)，向所述多节套管(5)内插入将制作好的锚索、锚索防护套(8)、隔离对中支架(9)、一次注浆管(20)及二次注浆管(21)；s7、通过所述一次注浆管(20)由下往上注入水泥浆，形成锚索注浆体(10)；s8、待水泥浆初凝或水泥浆与水压平衡时后逐节拔出所述多节套管(5)，期间每拔出一节套管，通过二次注浆管(21)进行二次注浆一次；s9、采用遇水膨胀木塞(11)塞入所述地连墙(1)的孔口下端处，然后往所述地连墙(1)的孔内加入速凝快硬性材料形成堵漏体(12)，对所述遇水膨胀木塞(11)进行封堵；s10、注浆管(13)和排气管(14)设置在所述遇水膨胀木塞(11)上，通过所述注浆管(13)和所述排气管(14)注入水泥浆并排出空气，进一步对孔口进行封堵，形成墙后空腔注浆体(15)；s11、终孔。2.根据权利要求1所述的一种水下锚索施工方法，其特征在于：所述步骤s2中所述首节套管(2)为可抛式套管。3.根据权利要求1所述的一种水下锚索施工方法，其特征在于：所述步骤s4中化学浆液包括磷酸、水玻璃，注射所述化学浆液时采用压力注浆。4.根据权利要求1所述的一种水下锚索施工方法，其特征在于：所述步骤s6中隔离对中支架(9)呈圆盘形，隔离对中支架(9)外圆上均匀开有若干个弧形卡槽，隔离对中支架(9)内部对称开有两个圆通孔。5.据权利要求1所述的一种水下锚索施工方法，其特征在于：所述隔离对中支架(9)两个圆通孔内分别设有一次注浆管(20)和二次注浆管(21)。6.根据权利要求1所述的一种水下锚索施工方法，其特征在于：所述步骤s7中水泥浆为双浆液，所述双浆液为水泥-水玻璃浆，所述水泥-水玻璃浆以水泥和水玻璃为主剂，所述水泥和所述水玻璃按设定的比例以双液方式注入，并且加入附加剂所组成的注浆液材料。7.根据权利要求4所述的一种水下锚索施工方法，其特征在于：在所述水泥浆中加入速凝剂和缓凝剂。8.根据权利要求1所述的一种水下锚索施工方法，其特征在于：所述步骤s8中二次注浆采用压力注浆。9.根据权利要求1所述的一种水下锚索施工方法，其特征在于：所述步骤s9中所述遇水膨胀木塞(11)上设有锚索贯穿孔、排气管(14)孔、一次注浆管(20)孔、二次注浆管(21)孔以
及注浆管(13)孔。10.根据权利要求1所述的一种水下锚索施工方法，其特征在于：所述首节套管(2)与所述多节套管(5)之间采用锯齿形连接(3)，所述首节套管(2)与所述多节套管(5)间相互挤压紧密相连。

技术总结
本发明提出了一种水下锚索施工方法，涉及锚索施工技术领域，包括以下步骤：钻孔放样；安装首节套管和多节套管，钻孔；钻进至超过设定孔深首节套管深度；拔出锚索钻杆，后退注射化学浆液，孔底、首节套管和多节套管内逐步形成封堵体；使用锚索钻机钻孔，清理多节套管内的封堵体，钻至设计孔深时停止；下放锚索、自由段锚索防护套、隔离对中支架、一次注浆管及二次注浆管；一次注浆，形成锚索注浆体；逐节拔出多节套管，期间每拔出一节套管，进行二次注浆一次；将遇水膨胀木塞塞入地连墙的孔口下端处，对其进行封堵；对孔口进行封堵，形成墙后空腔注浆体；终孔。本发明保证锚索在水下砂卵石地层中成孔的稳定性，防止孔底涌出来的细砂堵塞套管。套管。套管。


技术研发人员：陶连金 高腾飞 焦伯阳 郭飞 孔恒 赵旭 张宇 胡国庆
受保护的技术使用者：北京市政建设集团有限责任公司
技术研发日：2023.08.14
技术公布日：2023/9/20