岩石锚杆基础在山区基础施工中的应用

2014-09-02马建伟艾春辉李荣升

机电信息 2014年30期

关键词：锚孔钻杆钻机

马建伟艾春辉李荣升

(河北省送变电公司输电施工三分公司，河北石家庄 050000)

岩石锚杆基础在山区基础施工中的应用

马建伟艾春辉李荣升

(河北省送变电公司输电施工三分公司，河北石家庄 050000)

岩石锚杆基础是通过锚杆与岩石的结合特性来承载上部杆塔的下压力和上拔力，现简要介绍了岩石锚杆基础的应用特点及施工流程，并对具体的施工方案进行了研究探讨。

岩石锚杆基础；施工；山区

0 引言

上都电厂至承德站Ⅲ回500 kV线路工程第Ⅴ标段全长45.998 km，几乎全线位于高山峻岭，山区施工运输极为困难，在施工过程中，华北电力设计研究院在部分中风化及微风化岩石地基上采用了岩石锚杆基础，该基础可以充分发挥岩石的力学性能，从而大大地降低基础材料的耗用量及基础的土石方量，也极大地减少了运输的工程量，在山区工程中具有明显的经济效益和社会效益。

1 岩石锚杆基础的应用特点

(1) 岩石锚杆基础由于充分发挥了岩石的力学性能，具有较好的抗拔性，特别是上拔和下压地基的变形比其他类基础都小。

(2) 岩石锚杆基础采用机械钻孔，避免了人凿和爆破作业对基础周围基面及植被的损害。

(3) 岩石锚杆基础由于充分发挥了岩石的力学性能，从而大量地降低了基础材料的耗用量，与岩石嵌固式基础相比混凝土用量可减少70%左右。特别是在运输困难的高山地区，更具有明显的经济效益。

(4) 岩石锚杆基础的施工弃渣、基面开方量少，有利于环保。

(5) 岩石锚杆基础施工机械化程度高，提高了施工速度和效率，可以缩短施工工期。

2 岩石锚杆基础施工流程

岩石锚杆基础施工流程如图1所示。

图1 岩石锚杆基础施工流程示意图

3 施工方案概述

3.1 施工前对人员、设备及材料的要求

(1) 施工所用工器具、仪器仪表等应有计量合格证。特种作业人员必须持证上岗。开工前由项目部组织现场工程管理、安全等部门对所有施工人员进行技术、质量、安全等交底，确保施工人员对设计图纸、基础施工措施等有充分的理解。

(2) 主要设备及工器具如表1所示。

表1 主要设备及工器具

(3) 锚杆基础材料要求：

1) 锚杆：按设计要求使用M45×5 880地脚螺栓。

2) 混凝土强度：基础采用强度等级为C30的细石混凝土。

3) 水泥：采用不低于42.5矿渣硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

4) 水：使用饮用水。

5) 砂：中粗砂，含泥量不大于5%。

6) 石子：细石，粒径5～15 mm，含泥量不大于2%。

3.2 线路复测及分坑

按照设计图纸进行线路复测，核实现场地形是否与设计相符。按照基础分坑手册所给数据进行分坑放样。

3.3 上部承台基坑的开挖

本工程锚杆式基础上部为掏挖式承台，下部为锚孔。在分坑结束后进行上部基坑的开挖，开挖时随时注意地质条件是否与设计相符。掏挖式承台基坑开挖完成后，项目部会同设计、监理对基坑进行验槽，符合设计要求后方可进行下道工序。

3.4 坑底整平与钻孔位置的标记

由于岩石基坑开挖后坑底凹凸不平，不利于钻机的固定及锚孔位置的标识，故上部承台基坑开挖到设计深度时在基坑底部铺设2 cm厚的素混凝土并整平(在完成灌孔后铲除)，然后按设计要求精确标识锚孔位置。

3.5 转机就位找正与固定

在钻机就位前各控制桩应完整无缺，复查地脚螺栓、立柱中心、承台中心根开尺寸、转角度数、基础和锚杆高差、孔间距等，并保证钻杆的水平投影垂直于坑壁。钻机就位找正先通过水平尺或经纬仪操高差的方法对机架机身进行操平，然后在钻机的钻杆正、侧面用坠陀垂吊法进行粗找，再利用细线将坠陀在钻杆下端中心部位系住，待坠陀稳定后，检查钻杆顶部中心、坠陀的尖部、桩孔的中心是否在同一铅垂线上，通过微移找正，直至钻杆顶部中心、钻杆下端中心、桩孔中心在同一条铅垂线上，最后利用钻机的自身重力与液压系统固定好钻机的支腿、机架和机身，使钻机在工作过程中不产生晃动，以保证成孔的垂直度。

3.6 钻孔与钻杆垂直度的控制

(1) 开钻前，必须经过监理工程师及现场质检员的同意后方可开钻。成孔后经监理及质检员检查，签字后，才能进行下道工序。钻进时应根据地质情况控制钻进速度，防止因为钻杆下降速度过快、岩石破碎过慢造成蹩钻或潜孔钻机的移动。遇到障碍物时应停钻，等情况清楚后再钻进或采取相应措施。

(2) 钻进时必须平稳施钻，龙头与主钻杆不允许有大的摆动，钻进速度不宜过快，以免强行进钻造成孔的弯曲变形或倾斜。钻进过程中，必须对钻进速度、孔深、地层换层、特别是持力层等做好详细、清楚和全面的记录。若发现实际地层地质与设计勘测资料不相符，应做好准确记录并及时向监理和设计报告。记录必须与实际工序同步，如实填写。当钻进过程中出现潮湿地质结构层时，如钻进时无粉尘吹出现象，必须停钻，待设计到现场进行处理。钻孔的深度以钻杆进深深度为控制依据，当钻孔达到设计深度时，应空钻出土，以减少拔钻时的阻力，然后拔出钻杆。

(3) 钻杆垂直度的控制：采用双经纬仪加水平尺控制的方法控制钻杆的垂直度。在顺线路方向及横线路方向各架设一台经纬仪，在钻杆就位及开挖时用来观察钻杆的垂直度。采用磁性水平尺，在调整钻杆时吸附在钻杆上，配合经纬仪控制钻杆的垂直度。钻杆每下降20 cm调整一次，以保证锚孔的垂直。

3.7 孔深和垂直度的检查及清孔

(1) 在锚孔钻挖完成后，检查成孔深度及垂直度是否符合设计要求。方法1：采用与孔径相同直径顺直的管材，并在管材上做与孔深相同的印记，探入孔底，如进出顺畅，并达到孔深印记，孔深和垂直度符合要求；方法2：按照设计尺寸量取锚孔的中心点，用激光对准器从中心点水平往孔壁移动，当对准器产生的激光与下部孔壁重合时，量取上部对准器与锚孔上部坑壁的距离l，然后量取锚孔的深度h。计算锚孔的倾斜度是否符合设计及规范要求。

(2) 如孔深和垂直度符合设计要求，即可进行成孔清洗。因在钻孔时经过高压气流的冲刷，故只剩下孔内壁粘附的土块及石粉需要清洗。清洗方法：在直径14 mm的钢筋上绑扎好布条用来做清洗孔的主要工器具“拖把”。在清洗时注意不能有水滴落，保证“拖把”的湿润即可。每次清洗时用干净的水冲洗“拖把”，以保证清洗的洁净度。当清洗“拖把”的水不再有杂物沉淀时，则孔已清洗干净。如不慎将杂物或水弄进孔内，要用高压气枪吹出，重新清洗锚孔。

3.8 锚孔灌浆

在完成地脚螺栓固定及找正后可以进行灌孔。灌孔用的砂石料及水泥必须经过有资质的实验室检验，符合规范要求才能使用。严格按照配合比拌制混凝土。为保证混凝土的流动性，防止粘挂内壁，在搅拌时稍微增加水的比重。混凝土搅拌好后，用小铲将混凝土送入锚孔内，沿孔周围对称填入，每填入300 mm高时，用直径14 mm的钢钎捣固，混凝土须捣固密实，使锚杆与孔壁及混凝土之间紧密结合。在下料过程中须严格计算300 mm高度时的填充量，实际操作过程中每300 mm高度填充量不得小于计算量，如在300 mm高度灌孔结束时，混凝土剩余较多，则证明混凝土密实度不够或有漏捣，需要重新捣固。

3.9 进坑底部素混凝土清理及承台模板支立、浇制

在完成灌孔后，清理底部剩余的混凝土残渣及平整承台底部找平时的素混凝土，以保证混凝土与岩石的粘连。清理完成后进行上部承台模板支立。因为上部模板较短，容易出现涨模现象，采取上部加压的方式固定。承台模板固定结实后，按常规施工进行承台混凝土的浇制及养护。