一种全长在承压水头以下的锚杆支护体系.pdf

本发明公开了一种全长在承压水头以下的锚杆支护体系，其特征是：包括斜钻入连续墙(7)和基坑岩土层(8)内的外套管(1)，所述外套管(1)内偏圆心处设有锚杆(2)；所述外套管(1)内前段还分别设有封口堵漏注浆管(3)和排气管(4)；所述外套管(1)外端通过预埋钢板(5)和防水卷材(6)封口固定。承压水下锚杆与结构主体施工完全无交叉，且承压水下锚杆支护对基坑边坡稳定性具有足够安全保障，安全系数大于1.5；施工完成后不占用其他分项工程施工空间，故对土方开挖、桩基施工、结构施工等分项工程不造成安全隐患。

1.  一种全长在承压水头以下的锚杆支护体系，其特征是：包括斜钻入连续墙(7)和基坑岩土层(8)内的外套管(1)，所述外套管(1)内偏圆心处设有锚杆(2)；所述外套管(1)内前段还分别设有封口堵漏注浆管(3)和排气管(4)；所述外套管(1)外端通过预埋钢板(5)和防水卷材(6)封口固定。

2.  根据权利要求1所述的全长在承压水头以下的锚杆支护体系，其特征是：所述锚杆(2)由聚乙烯防护套(9)、定位器(10)和若干根钢绞线(11)构成，所述定位器(10)按一定间隔设置，钢绞线(11)沿锚杆(2)长度方向依次固定于定位器(10)的外部卡槽(12)中，自由段钢绞线外套以聚乙烯防护套(9)。

3.  根据权利要求1所述的全长在承压水头以下的锚杆支护体系，其特征是：所述定位器(10)呈圆盘形，定位器(10)外圆上均匀开有若干个弧形卡槽(12)，定位器(10)内部对称开有两个圆通孔。

4.  根据权利要求1所述的全长在承压水头以下的锚杆支护体系，其特征是：所述定位器(10)的圆通孔内分别设有一次兼二次注浆管(13)和三次劈裂注浆管(14)。

5.  根据权利要求1所述的全长在承压水头以下的锚杆支护体系，其特征是：所述锚杆(2)分为有套段锚杆和无套段锚杆，所述有套段锚杆固定于外套管(1)前段，即锚杆自由段，钢绞线(11)外部套有聚乙烯防护套(9)。

6.  根据权利要求1所述的全长在承压水头以下的锚杆支护体系，其特征是：所述无套段锚杆固定于外套管(1)后段，即锚杆锚固段，钢绞线(11)外部不设有聚乙烯防护套(9)。

7.  根据权利要求1所述的全长在承压水头以下的锚杆支护体系，其特征是：所述锚杆(2)与外套管(1)间隙内灌注有水泥净浆(15)。

8.  根据权利要求1所述的全长在承压水头以下的锚杆支护体系，其特征是：所述预埋钢板(5)固定于连续墙(7)墙体内，所述防水卷材(6)固定于预埋钢板(5)外侧，防水卷材(6)外依次固定有台座、承压板(17)与锚具(16)。

9.  根据权利要求1所述的全长在承压水头以下的锚杆支护体系，其特征是：所述锚杆(2)孔口通过插入封口堵漏注浆管(3)进行封口注浆与填塞速凝快硬型堵漏材料封口。

10.  一种根据权利要求1-9所述的全长在承压水头以下的锚杆施工支护体系的操作方法，包括以下步骤：
(1)实际水位观测：锚杆(2)施工前，准确测量坑内及坑外的水位情况，确保坑内水位在锚杆施工工作面以下；通过观察坑外水位与实际施工锚杆孔口 位置的高差，提前预判开孔后水压力的大小，制订相应应急措施。
(2)开孔：地连墙预留有孔洞或后期开孔；填充滤网材料，设置排水沟将过滤后排出的水通过水泵抽排至场外市政雨、污水管网；
(3)跟管钻机成孔：采用双套管跟管钻机跳打成孔，所述双套管包括外套管(1)，内套管，通过内套管合金钻头的旋转和冲击使卵石层松散，高压水通过内套管进入，将卵石从外套管和内套管之间带出，然后外套管(1)跟进，达到成孔目的，钻孔时由多段双套管连续跟进，套管间由管端螺纹连接；
(4)提升内管：成孔之后，外套管(1)不动，由锚杆钻机将内套管分段拔出，拔出过程中，如遇土体回灌进锚杆孔内，需重新打入内套管，按成孔工序重新成孔直至满足要求为止；
(5)安装钢绞线(11)：按照设计要求制作锚杆体，锚索顺直，锚杆(2)自由段钢绞线套以聚乙烯防护套(9)；锚索的表面设置定位器(10)；钢绞线(11)、三次劈裂注浆管(14)均与定位器(10)绑扎牢固，钢绞线(11)笼与一次兼二次注浆管(13)、三次劈裂注浆管(14)同时安装至孔底；将锚杆(2)送入孔内，再由锚杆钻机将锚杆(2)顶进；
(6)一次注浆：灌浆水泥，当水泥浆液从孔口溢出后停止注浆；注浆后浆液面下降时，进行孔口补浆，保证孔内满浆状态；
(7)提升外管与二次注浆：由锚杆钻机将外套管(1)分段拔出，期间每拔出一段外套管(1)，进行二次注浆一次，二次注浆仅限锚杆锚固段；
(8)孔口补浆：外套管(1)全部拔出后，进行孔口补浆；
(9)插入封口注浆管及孔口一次封堵：在孔口插入两根短塑料管，其中一根为封口堵漏注浆管(3)，在伸入末端设置注浆孔，每个注浆截面注浆孔取2个，沿注浆管螺旋布置，孔位安放图钉并采用工程胶布封闭，随深度加大孔径变大间距变小，保证注浆孔从底部向孔口方向依次劈开，另一根为排气管(4)；对孔口进行封堵时，若孔内承压水压力较大，排气管可暂作为孔内泄水的引流通道；孔口封堵先用干海带填塞，然后用速凝快硬型堵漏材料团块迅速塞紧孔口，并用橡皮锤敲击挤压砸实。确认不再漏水后，在孔洞周围外延再刮一层，并及时喷雾养护。
(10)劈裂封口注浆：在一次封堵完成后进行劈裂封口注浆，加压注入双快水泥拌制的净浆；当排气孔流出净浆时，逐步降低注浆压力，并封堵排气孔，直至排气孔内双快水泥净浆凝固；
(11)三次劈裂注浆：二次注浆完成后进行三次劈裂注浆，三次劈裂注浆管(14)在锚杆(2)末端或锚固段的1/3处设置注浆孔，每个注浆截面注浆孔取2个，沿注浆管螺旋布置，孔位安放图钉并采用工程胶布封闭，随深度加大 孔径变大间距变小，保证注浆孔从底部向孔口方向依次劈开；
(12)养护：锚杆(2)养护7天，等待强度硬化；
(13)张拉：采用密封式承压板，使承压面与台座紧密结合；锚杆养护后，进行预应力张拉，锚杆(2)张拉试验合格后进行锚杆(2)张拉锁定，分级加载，张拉端保留，作为应力损失后预备补张拉；
(14)二次封堵：锚杆(2)张拉后产生裂隙，出现细微涌水涌砂状况，可通过密封盒式承压板挤压防水卷材(6)进行封闭。

一种全长在承压水头以下的锚杆支护体系
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，特别是涉及一种全长在承压水头以下的锚杆支护体系。
背景技术
传统建筑施工过程中，基坑支护大多采用“连续墙(咬合桩)+预应力锚杆+混凝土水平内支撑”支护体系，由于混凝土内支撑施工对工程工期、安全、质量均有较大影响，具体影响如下：
(1)工期影响：混凝土内支撑施工期间无法进行其下部土方开挖，且内支撑的存在对后续土方开挖造成严重降效，加之采用内支撑支护需对部分抗拔桩进行设计更改，预计延迟总工期3个月以上。
(2)安全影响：内支撑下土方开挖操作净高仅为4.92m，土方挖掘机易对支护体系造成破坏，带来基坑安全隐患。同时内支撑的存在为材料运输带来极大不便，增加高空坠物风险。
(3)质量影响：内支撑的存在会增加结构插筋的接头、劲性柱焊缝的数量，同时内支撑下钢格构柱需穿底板，导致防水节点处理困难，增加质量隐患。而且，采用内支撑需增大部分抗拔桩桩径，导致抗拔桩处于非最佳受力状态，不利于结构安全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种全长在承压水头以下的锚杆支护体系，采用增加整体1道、局部2道的承压水下锚杆以取代传统内支撑，锚杆其孔口至锚固段全部位于承压水下，并能够满足水下载荷承压要求。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种全长在承压水头以下的锚杆施工支护体系，包括斜钻入连续墙和基坑岩土层内的外套管，所述外套管内偏圆心处设有锚杆；所述外套管内前段还分别设有封口堵漏注浆管和排气管；所述外套管外端通过预埋钢板和防水卷材封口固定。
所述锚杆由聚乙烯防护套、定位器、若干根钢绞线构成，所述定位器按一定间隔设置，钢绞线沿锚杆长度方向依次固定于定位器的外部卡槽中，自由端 钢绞线外包裹聚乙烯防护套。
所述定位器呈圆盘形，定位器外圆上均匀开有若干个弧形卡槽，定位器内部对称开有两个圆通孔。
所述定位器的圆通孔内分别设有一次兼二次注浆管和三次劈裂注浆管。
所述锚杆分为有套段锚杆和无套段锚杆，所述有套段锚杆固定于外套管前段，即锚杆自由段，钢绞线外部套有聚乙烯防护套。
所述无套段锚杆固定于外套管后段，即锚杆锚固段，钢绞线外部不设有聚乙烯防护套。
所述锚杆与外套管间隙内灌注有水泥净浆。
所述预埋钢板固定于连续墙墙体内，所述防水卷材固定于预埋钢板外侧，防水卷材外侧依次固定有台座、承压板与锚具。
所述锚杆孔口通过插入封口堵漏注浆管进行封口注浆与填塞速凝快硬型堵漏材料封口。
本发明还提供了一种全长在承压水头以下的锚杆施工支护体系的操作方法，包括以下步骤：
(1)实际水位观测：锚杆施工前，准确测量坑内及坑外的水位情况，确保坑内水位在锚杆施工工作面以下。通过观察坑外水位与实际施工锚杆孔口位置的高差，提前预判开孔后水压力的大小，制订相应应急措施。
(2)开孔：地连墙预留有孔洞或后期开孔；考虑承压水作用，开孔后需及时填充滤网材料，防止大量涌砂，设置排水沟将过滤后排出的水通过水泵抽排至场外市政雨、污水管网。
(3)跟管钻机成孔：采用双套管跟管钻机跳打成孔，通过内套管合金钻头的旋转和冲击使卵石层松散，高压水通过内套管进入，将卵石从外套管和内套管之间带出，然后外套管跟进，达到成孔目的；钻孔时由11段双套管连续跟进，套管间由管端螺纹连接；
(4)提升内管：成孔之后，外套管不动，由锚杆钻机将内套管分段拔出，拔出过程中，如遇土体回灌进锚杆孔内，需重新打入内套管，按成孔工序重新成孔直至满足要求为止；
(5)安装钢绞线：按照设计要求制作锚杆体，锚索顺直，锚杆自由段钢绞线外套以聚乙烯防护套；锚索的表面设置定位器；钢绞线、三次劈裂注浆管均与定位器绑扎牢固，钢绞线笼与一次兼二次注浆管、三次劈裂注浆管同时安装至孔底；将锚杆送入孔内，再由锚杆钻机将锚杆顶进；
(6)一次注浆：灌浆水泥，当水泥浆液从孔口溢出后停止注浆，注浆后浆液面下降时，进行孔口补浆，保证孔内满浆状态。
(7)提升外管与二次注浆：一次注浆结束后，由锚杆钻机将外套管分段拔出，期间每拔出一段外套管，进行二次注浆一次，二次注浆仅限锚杆锚固段；
(8)孔口补浆：外套管全部拔出后，进行孔口补浆；
(9)插入封口注浆管及孔口一次封堵：在孔口插入两根短塑料管，其中一根为封口堵漏注浆管，在伸入末端设置注浆孔，每个注浆截面注浆孔取2个，沿注浆管螺旋布置，孔位安放图钉并采用工程胶布封闭，随深度加大孔径变大间距变小，保证注浆孔从底部向孔口方向依次劈开，另一根为排气管。对孔口进行封堵时，若孔内承压水压力较大，排气管可暂作为孔内泄水的引流通道。孔口封堵先用干海带填塞，然后用速凝快硬型堵漏材料团块迅速塞紧孔口，并用橡皮锤敲击挤压砸实。确认不再漏水后，在孔洞周围外延再刮一层，并及时喷雾养护。
(10)劈裂封口注浆：在一次封堵完成后进行劈裂封口注浆，加压注入双快水泥拌制的净浆。当排气孔流出净浆时，逐步降低注浆压力，并封堵排气孔，直至排气孔内双快水泥净浆凝固。
(11)三次劈裂注浆：二次注浆完成后进行三次劈裂注浆，三次劈裂注浆管在锚杆末端或锚固段的1/3处设置注浆孔，每个注浆截面注浆孔取2个，沿注浆管螺旋布置，孔位安放图钉并采用工程胶布封闭，随深度加大孔径变大间距变小，保证注浆孔从底部向孔口方向依次劈开；
(12)养护：锚杆养护7天，等待强度硬化；
(13)张拉：采用密封式承压板，使承压面与台座紧密结合；锚杆养护7天后，进行预应力张拉,锚杆张拉试验合格后进行锚杆张拉锁定，分级加载，张拉端保留，作为应力损失后预备补张拉；
(14)二次封堵：锚杆张拉后产生裂隙，出现细微涌水涌砂状况，可通过密封盒式承压板挤压防水卷材进行封闭。
本发明采用上述技术方案所具有的的技术效果是：
(1)节约工期：由于锚杆施工可与土方开挖同时进行，不占用总工时，且锚杆施工占用场地较小，对土方开挖施工及后期结构施工不产生降效问题，对总工期无影响，因此比采用混凝土内支撑支护相对节约工期3个月以上。
(2)安全保障：经过设计单位计算分析，承压水下锚杆支护对基坑边坡稳定性具有足够安全保障，安全系数大于1.5；且施工完成后不占用其他分项工程施工空间，故对土方开挖、桩基施工、结构施工等分项工程不造成安全隐患。
(3)质量保障：承压水下锚杆施工工期短，与结构主体施工完全无交叉，故对后期结构施工质量无影响。
(4)保护环境：本工程承压水下锚杆属于永久性锚杆，施工完成后无需拆 除，不产生相应建筑垃圾，对环境保护不产生影响。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明
图1为本发明的竖向剖面图
图2为图1的A-A处剖面图
图3为图1的B-B处剖面图
图4为本发明外端封口剖面图
其中，1-外套管，2-锚杆，3-封口堵漏注浆管，4-排气管，5-预埋钢板，6-防水卷材，7-连续墙，8-基坑岩土层，9-聚乙烯防护套，10-定位器，11-钢绞线，12-卡槽，13-一次兼二次注浆管，14-三次劈裂注浆管，15-水泥净浆，16-锚具，17-承压板
具体实施方式
如图1所示的一种全长在承压水头以下的锚杆支护体系，包括斜钻入连续墙7和基坑岩土层8内的外套管1，所述外套管1内偏圆心处设有锚杆2；所述外套管1内前段还分别设有封口堵漏注浆管3和排气管4；所述外套管1外端通过预埋钢板5和防水卷材6封口固定。承压水下锚杆与结构主体施工完全无交叉，且承压水下锚杆支护对基坑边坡稳定性具有足够安全保障，安全系数大于1.5；施工完成后不占用其他分项工程施工空间，故对土方开挖、桩基施工、结构施工等分项工程不造成安全隐患。
锚杆2由聚乙烯防护套9、定位器10和若干根钢绞线11构成，所述定位器10按一定间设置，钢绞线11沿锚杆2长度方向依次固定于定位器10的外部卡槽12中，自由端钢绞线外套以聚乙烯防护套9。防护套可以保证自由端钢绞线处于自由状态，不受水泥净浆约束，同时避免水泥净浆灌注过程中对钢绞线11的挤压错位且可以减少岩土层中的水分对钢绞线11的腐蚀，延长了其使用寿命。
定位器10呈圆盘形，定位器10外圆上均匀开有若干个弧形卡槽12，卡槽12能够起到分割定位钢绞线11的作用，其与防护套9的间隙可以保证钢绞线11不发生易位移动；定位器10内部对称开有两个圆通孔内分别设有一次兼二次注浆管13和三次劈裂注浆管14，方便后期施工。
锚杆2分为有套段锚杆和无套段锚杆，所述有套段锚杆固定于外套管1前段，即锚杆自由段，钢绞线11外部套有聚乙烯防护套9。无套段锚杆固定于外套管1后段，即锚杆锚固段，钢绞线11外部不设有聚乙烯防护套9。有套段锚杆用于后期保证自由段钢绞线处于自由状态，无套段锚杆用于后期锚杆与岩土 层的固定。
锚杆2与外套管1间隙内灌注有水泥净浆15，水泥净浆凝固后可以使整体装置稳定固定于岩土层的钻孔中，能够承受支护结构外较大的土体侧向荷载。
预埋钢板5固定于连续墙7墙体内，所述防水卷材6固定于预埋钢板5外侧，防水卷材6外依次固定有台座、承压板17与锚具16。
本发明还提供了一种全长在承压水头以下的锚杆支护体系的操作方法，步骤如下：
(1)实际水位观测：锚杆2施工前准确测量坑内及坑外的水位情况，确保坑内水位在锚杆施工工作面以下。通过观察坑外水位与实际施工锚杆孔口位置的高差，提前预判开孔后水压力的大小，制订相应应急措施。
(2)开孔：地连墙预留有孔洞或后期开孔，孔径150mm；考虑承压水作用，开孔后需及时填充滤网材料，防止大量涌砂，设置排水沟将过滤后排出的水通过水泵抽排至场外市政雨、污水管网。
(3)跟管钻机成孔：采用双套管跟管钻机跳打成孔，钻头直径135mm，外套管1直径150mm，内套管75mm，通过内套管合金钻头的旋转和冲击使卵石层松散，高压水通过内套管进入，将卵石从外套管和内套管之间带出，然后外套管1跟进，达到成孔目的；锚杆2总长度22m，钻孔时由11段2m双套管连续跟进，套管间由管端螺纹连接，历时约90分钟；
(4)提升内管：成孔达设计深度后，外套管不动，由锚杆钻机将内套管分段拔出，历时约10分钟；如遇土体回灌进锚杆孔内，需重新打入内套管，按成孔工序重新成孔直至满足要求为止。
(5)安装钢绞线11：按照设计要求制作锚杆体，锚索顺直，锚杆2自由段钢绞线套以聚乙烯防护套；锚索的表面设置定位器10，定位器10的间距，在锚固段为1.5m，在自由段为2m；钢绞线11、三次劈裂注浆管14均与定位器10绑扎牢固，钢绞线11笼与一次兼二次注浆管13、三次劈裂注浆管14同时安装至孔底；将锚杆2送入孔内，再由锚杆钻机将锚杆2顶进，确保注浆管端部至孔底距离不大于200mm，历时约10分钟；
(6)一次注浆：灌浆水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比0.5，一次注浆量约1000kg，当水泥浆液从孔口溢出后停止注浆；注浆后浆液面下降时，进行孔口补浆，保证孔内满浆状态，历时约20分钟；
(7)提升外管与二次注浆：一次注浆结束后2～3小时，由锚杆钻机将外套管1分段拔出，期间每拔出一段外套管1，进行二次压力注浆一次，边注浆边往外拔出注浆管，拔出长度与外套管拔出量相匹配，注浆压力0.5～0.8MPa，每段注浆以能够稳压1min为终止条件，二次注浆仅限锚杆锚固段，历时约100分 钟；
(8)孔口补浆：外套管1全部拔出后，进行孔口补浆；
(9)插入封口注浆管及孔口一次封堵：在孔口插入两根短塑料管，其中一根为封口堵漏注浆管3(封口堵漏注浆管伸入段端头封死，在伸入支护体背后的末端0.8m内设置注浆孔，孔间距取200mm，每个注浆截面注浆孔取2个，孔径3mm，沿注浆管螺旋布置，孔位安放图钉并采用工程胶布封闭，随深度加大孔径变大间距变小，保证注浆孔从底部向孔口方向依次劈开)，另一根为排气管。对孔口进行封堵时，若孔内承压水压力较大，排气管可暂作为孔内泄水的引流通道。孔口封堵先用干海带填塞里面2/3孔口深，然后用速凝快硬型堵漏材料(水不漏)按1：0.2的质量比调水反复揉捏成团后迅速塞紧剩余的1/3孔口，并用橡皮锤敲击挤压砸实。确认不再漏水后，在孔洞周围外延100mm的范围再刮一层，并及时喷雾养护，历时约20分钟；
(10)封口堵漏注浆：一次封堵完成5～8小时后进行封口堵漏注浆，先用高压水劈开封口堵漏注浆管3端头的图钉孔，然后以0.5～0.8MPa的压力注入双快水泥拌制的净浆，稳压2分钟。当排气孔流出净浆时，逐步降低注浆压力，并堵住排气孔，待排气孔内双快水泥净浆凝固为止。
(11)三次劈裂注浆：二次注浆完成24小时后进行三次劈裂注浆，三次劈裂注浆管14在锚杆2末端6m内或锚固段的1/3处设置注浆孔，孔间距取500mm，每个注浆截面注浆孔取2个，孔径3mm，沿注浆管螺旋布置，孔位安放图钉并采用工程胶布封闭，随深度加大孔径变大间距变小，保证注浆孔从底部向孔口方向依次劈开。三次劈裂注浆采用水：水泥：压浆剂＝150:500:50的素浆，双快水泥参量为水泥量的5％，以2～5MPa压力稳压3分钟，三次劈裂注浆量约2000kg；
(12)养护：锚杆养护7天，等待强度硬化；
(13)张拉：采用密封式承压板，使承压面与台座紧密结合；锚杆养护7天后，进行预应力张拉,锚杆2张拉试验合格后进行锚杆2张拉锁定，锁定值为设计拉力值的70％，分级加载，张拉端保留，作为应力损失后预备补张拉；
(14)二次封堵：锚杆2张拉后产生裂隙，出现细微涌水涌砂状况，可通过密封盒式承压板挤压防水卷材6进行封闭。