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　　馬鋼一能源總廠六汾河污水處理站工程調(diào)節(jié)池截面尺寸49.200m×47.000m，整個(gè)池體結(jié)構(gòu)分為東、西池平底板(1200mm厚)+墻壁、斜底板(1200mm～600mm厚)+墻壁；平底板底標(biāo)高-9.000m，斜底板底標(biāo)高-9.000m～-4.600m。根據(jù)設(shè)計(jì)藍(lán)圖要求，池體平、斜底板均勻設(shè)置Ø180的抗浮錨桿孔，內(nèi)置5Ø12.0鋼絞線，1：2水泥沙漿灌漿，共計(jì)305根?？垢″^桿樁樁端進(jìn)入中風(fēng)化巖層10m，單根錨桿抗拉拔承載力690KN。

 

　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，考慮到整個(gè)調(diào)節(jié)池的結(jié)構(gòu)本體與抗浮錨桿的施工周期長(zhǎng)短，施工單位同總包單位、設(shè)計(jì)單位共同協(xié)商進(jìn)行反工序施工，先池體結(jié)構(gòu)的施工后施工抗浮錨桿；為此，在前期池體底板結(jié)構(gòu)施工過程中預(yù)留Ø200的預(yù)留孔，作為后期抗浮錨桿施工的導(dǎo)入孔。

 

 

　　2.1前期設(shè)備選型

 

　　2.1.1考慮到抗浮錨桿的施工直接在已施工完成的平、斜底板上進(jìn)行，屬于干作業(yè)施工環(huán)境，應(yīng)盡量避免對(duì)已完砼結(jié)構(gòu)的施工污染；所以平底板施工設(shè)備初步選型為ROC460PC-HF錨桿鉆巖機(jī)；斜底板先使用地質(zhì)鉆機(jī)XY-100型鉆芯取土后，再利用錨桿鉆巖機(jī)入巖鉆孔。

 

　　2.1.2調(diào)節(jié)池底板結(jié)構(gòu)由原先的臺(tái)階式平底板變更為斜底板后，增加了部分斜底板的成孔深度；最大成孔深度為土層15m加上巖層10m，共計(jì)25m。國(guó)產(chǎn)常規(guī)的錨桿成孔設(shè)備一般能達(dá)到的孔深為15m以內(nèi)，隨機(jī)配置9m3空壓機(jī)，無(wú)法滿足本工程的成孔深度要求；因此我們選用了瑞典產(chǎn)履帶式錨桿鉆巖機(jī)，其入巖成孔速度快，入巖速度1.0m/分鐘，成孔深度能達(dá)到30m，隨機(jī)配置27m3空壓機(jī)，基本滿足本工程設(shè)備選型要求。

 

　　2.2工程地質(zhì)情況的確定

 

　　2.2.1通過前期調(diào)節(jié)池底板結(jié)構(gòu)施工過程中土方開挖情況顯示：調(diào)節(jié)池平底板全部座落在⑨-1、⑨-2的強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化石英砂巖上，斜底板座落在水泥土攪拌樁加固后的淤泥質(zhì)軟土地基上；其次，在平底板與巖層之間設(shè)置了厚度600mm的砂墊層。

 

　　2.2.2地下水：本工程地下水分為地表水、基巖裂隙水、以及人工填積土層中的潛水；上述地下水均不同程度地滲入到調(diào)節(jié)池基坑，水位一般在底板頂標(biāo)高上1.0m(約-6.80m)。在調(diào)節(jié)池底板結(jié)構(gòu)施工期間，水位基本維持在上述標(biāo)高，基本穩(wěn)定。

 

　　2.3施工工序

 

　　2.3.1調(diào)節(jié)池平底板抗浮錨桿施工(底板下直接鉆巖成孔)

 

　　錨桿鉆機(jī)定位→鉆機(jī)成孔→下索→注漿→張拉→封錨

 

　　2.3.2調(diào)節(jié)池斜底板抗浮錨桿施工(底板下鉆芯取土后，鉆巖成孔)

 

　　地質(zhì)勘探鉆機(jī)定位→鉆機(jī)取芯成孔→下PVC套管→錨桿鉆機(jī)成孔→下索→注漿→張拉→封錨

 

 

　　3.1施工前期試樁成孔的情況

 

　　先期將錨桿鉆巖機(jī)機(jī)械吊入調(diào)節(jié)池平底板后，進(jìn)行了三根抗浮錨桿樁成孔試驗(yàn).平底板上的錨桿鉆巖機(jī)僅用15分鐘完成平底板入巖深度10m的部分.成孔過程中，錨孔內(nèi)的巖石塊體被錘擊磨碎后，以粉末的型式被高壓送風(fēng)吹至孔口以外.成孔后的數(shù)分鐘內(nèi)，成孔的孔內(nèi)無(wú)積水、雜物，鋼鉸線可直接下至錨孔底端，當(dāng)時(shí)施工作業(yè)隊(duì)未及時(shí)完成注漿工序.

 

　　3.2平底板成孔批量施工情況

 

　　由于先期試樁情況尚可，后期當(dāng)日即開始進(jìn)行平底板抗浮錨桿成孔的批量施工，數(shù)十根樁后，噴出錨桿預(yù)留孔口的全部是帶水的巖石粉末及顆粒；同時(shí)在已成孔的孔內(nèi)發(fā)現(xiàn)有積水不間斷地上冒，直至后期成孔過程中，孔口冒出大量的含水粉細(xì)沙，每個(gè)孔口附近有規(guī)則形成火山口盆地狀的細(xì)沙堆；隨后施工人員緊隨其后組織下索，結(jié)果鋼絞線下至底板下3m處便無(wú)法下沉，任憑輔助措施引孔下索也沒有效果。

 

　　經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)錨孔孔口實(shí)查，冒出孔口的粉細(xì)沙確為前期平底板下的600厚砂墊層。直至后期，當(dāng)平地板一個(gè)新孔位成孔時(shí)，相鄰的已成孔的孔位(無(wú)法下索、注漿的孔位)任不斷冒出粉細(xì)沙+水。

 

　　3.3斜底板成孔批量施工情況

 

　　考慮到斜底板結(jié)構(gòu)下15m約為水泥土攪拌樁加固后的軟弱土地基，施工單位先采用XY100型地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆芯取土，并用Ø160PVC管將成孔的孔位進(jìn)行護(hù)壁；隨后再次使用錨桿鉆巖機(jī)進(jìn)行原孔位的二次鉆巖成孔，結(jié)果孔口不斷冒出巖石粉末顆粒+地下水+加固土體的泥漿，隨后的下索、注漿工序仍無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行。其間錨桿鉆巖機(jī)提升鉆桿過程中，多次發(fā)生卡鉆、無(wú)法提升的問題。

 

　　4施工過程中存在問題的原因分析

 

　　4.1地質(zhì)原因

 

　　4.1.1巖層

 

　　(a)通過地勘報(bào)告以及后期土方開挖結(jié)果顯示，調(diào)節(jié)池底板底部的⑨-1、⑨-2的強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化石英砂巖，礦物成份以石英為主，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，中厚層狀結(jié)構(gòu)裂隙發(fā)育，上部巖體完整程度破碎，巖芯呈碎塊狀或短柱狀，所以錨桿鉆巖機(jī)潛風(fēng)成孔時(shí)，難以徹底錘擊磨碎破碎巖體，再加上遇水，較大顆粒及孔壁周圍破碎程度大的巖體勢(shì)必坍塌涌入錨孔內(nèi)。

 

　　(b)在斜底板地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，巖層與土層有一個(gè)地質(zhì)緩沖交界面。該地質(zhì)過渡區(qū)范圍，巖體破碎，夾帶部分軟弱土體顆粒，再加上遇水，勢(shì)必造成斜底板錨孔徑向范圍孔位坍塌、鉆頭卡鉆等問題產(chǎn)生。

 

　　4.1.2地下水

 

　　(a)本工程施工場(chǎng)地內(nèi)的地下水有上層滯水、潛水以及基巖裂隙水三種類型。上層滯水主要是地表水、施工排放水、大氣降水等；潛水是存在于土層中的滲透水(調(diào)節(jié)池開挖后的基坑斷面顯示主要存在于雜填土層與粉質(zhì)粘土層之間，終日滲流)；基巖裂隙水存在于下伏基巖巖體裂縫中。本工程巖體多為石英砂巖，巖體破碎程度高，更容易形成并滲流裂隙水。

 

　　(b)在上述三種類型的地下水共同作用下，基坑邊坡作業(yè)面敞口未回填時(shí)，地下水位始終保持在調(diào)節(jié)池底板上1.0m。當(dāng)池體底板下鉆成孔時(shí)，瞬間或一段時(shí)間，基坑內(nèi)的積水及水頭壓力高的水位勢(shì)必流向低處；依次類推底板下鉆成孔1個(gè)至數(shù)10個(gè)，地下水頭壓力不斷往低空間消散，范圍逐漸加大；水頭壓力及地下水滲流的動(dòng)力，通過池體底板下的砂墊層孔隙以及成孔后的孔位深度形成了滲流通道，從而帶動(dòng)了滲流通道周邊的巖石、粉細(xì)沙顆粒涌入錨孔孔內(nèi)，最終造成抗浮錨桿孔位坍塌、孔口冒水、粉細(xì)沙。

 

　　4.2設(shè)備選型原因

 

　　4.2.1錨桿鉆巖機(jī)(ROC460PC-HF)工作原理是鉆

 

　　機(jī)以壓縮空氣為動(dòng)力，將壓縮空氣的動(dòng)力轉(zhuǎn)化成機(jī)械力量錘擊破碎巖石的一種動(dòng)力，鉆機(jī)上裝有沖擊器和釬頭；工作過程中，沖擊器不斷沖擊尾部，釬頭上的合金齒不斷錘擊破碎沖擊巖石，減速器產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，使鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)，推進(jìn)汽缸產(chǎn)生軸向力送進(jìn)鉆具進(jìn)行鉆孔；推進(jìn)的同時(shí)利用高壓壓縮空氣吹凈孔內(nèi)巖石殘?jiān)⒎勰?，特別適用于干作業(yè)環(huán)境。所以前期底板開始零星試鉆的時(shí)候，地下水在底板沒有貫通，噴出錨桿孔位的多為巖粉。隨著孔位范圍的延伸，地下水通過各種渠道滲流至已鉆孔位及未鉆孔位的砂墊層區(qū)域，造成后期繼續(xù)鉆孔時(shí)，沖擊破碎的殘?jiān)皫r石粉末無(wú)法吹出鉆孔孔位，以至噴出的全是潮濕的或帶水的粉細(xì)沙；所以錨桿鉆巖機(jī)(ROC460PC-HF)在后期的鉆孔施工過程中是不適用，即使在巖層地質(zhì)的孔位鉆成，提升鉆桿時(shí)，孔位立即坍塌、堵孔，無(wú)法進(jìn)行錨桿施工的下道工序。

 

　　4.2.2XY-100型地質(zhì)鉆機(jī)，采用泥漿護(hù)壁循環(huán)鉆進(jìn)工藝。在第四系填土，沖積層及殘積層采用三翼合金鉆頭，在巖層地質(zhì)中采用合金套管鉆頭。為防止塌孔、縮孔采用自吸式泥漿泵循環(huán)，用泥漿護(hù)壁。在不同土層可采用不同的鉆進(jìn)方法。在粘性土中，以中等速度，稀泥漿鉆進(jìn)尺寸，不得太快；在巖層中用套管鉆進(jìn)時(shí)，低擋慢速稠泥漿鉆進(jìn)。上下鉆孔有時(shí)有很大阻力的易縮徑孔段，采取上下來回反復(fù)劃圓，掃孔以保證孔徑要求。套管鉆進(jìn)抽芯以鉆桿長(zhǎng)度和巖樣控制入巖深度，特別適用于帶水的濕作業(yè)環(huán)境，所以本工程若選用普通的地質(zhì)鉆機(jī)是適用的。

 

　　4.3施工工序原因

 

　　4.3.1調(diào)節(jié)池底板結(jié)構(gòu)施工與抗浮錨桿施工工序的影響

 

　　調(diào)節(jié)池底板結(jié)構(gòu)施工與抗浮錨桿施工順序，如果按照先抗浮錨桿，后池體結(jié)構(gòu)施工，則設(shè)備選型使用的錨桿鉆巖機(jī)可以在干作業(yè)環(huán)境下完成下鉆成孔施工；因?yàn)榭紤]到調(diào)節(jié)池整體施工周期的影響，采取了反工序施工工法(先底板結(jié)構(gòu)，后抗浮錨桿施工)，而當(dāng)時(shí)鉆孔設(shè)備選型使用的錨桿鉆巖機(jī)為沖擊錘潛風(fēng)成孔，不適用于濕作業(yè)(或帶水作業(yè))環(huán)境，因而反工序施工方法無(wú)法組織施工。

 

　　4.3.2砂墊層施工對(duì)抗浮錨桿成孔施工工序的影響

 

　　原設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)池底板下設(shè)置600mm厚砂墊層，主要是考慮池體底板下剛性地基(巖層地質(zhì))與柔性地基(加固后的軟弱土地質(zhì))的承受上部荷載的均勻沉降。當(dāng)砂墊層的施工工序先行施工及后續(xù)的底板結(jié)構(gòu)施工完畢后，這無(wú)形在池體底板下各個(gè)孔位之間形成了地下水的孔隙通道，地下水沿著孔隙通道涌進(jìn)成孔孔位，造成孔位孔壁坍塌。

 

　　4.3.3土方回填施工對(duì)抗浮錨桿成孔施工工序的影響

 

　　調(diào)節(jié)池基坑敞口施工時(shí)，基坑四周本身形成了平衡的降排水通道，當(dāng)調(diào)節(jié)池四周全部、或部分回填時(shí)，造成無(wú)法將由地表水、潛水及基巖裂隙水形成的地下水進(jìn)行有組織的敞口外排，地下水位無(wú)法降至基礎(chǔ)底板砂墊層下，只有通過砂墊層通道滲流進(jìn)錨桿鉆孔孔位，造成孔位積水坍塌。

 

　　4.3.4下索、灌漿施工對(duì)對(duì)抗浮錨桿成孔施工工序的影響

 

　　錨桿樁施工在任何正常的施工組織條件下，只要鉆機(jī)成孔工序完成后，應(yīng)立即進(jìn)行下索、灌漿施工；而本工程先期試樁施工過程中，鉆機(jī)成孔后沒有立即進(jìn)行下道工序的下索、灌漿施工，這無(wú)形中給孔位周邊地下水的水頭壓力提供了消散的空間范圍，以至后續(xù)的地下水貫通、孔壁坍塌范圍不斷增大。同時(shí)在先期的成孔施工順序安排中，應(yīng)先池體底板中部核芯區(qū)域范圍成孔、下索、灌漿工序，再向池體底板四周輻射狀施工，這便于在池體底板下形成防御地下水滲流的核芯區(qū)域，避免孔位與孔位之間的滲流影響。

 

　　5后期施工過程中采取的相應(yīng)對(duì)策

 

　　后期施工過程中，針對(duì)當(dāng)前施工過程中產(chǎn)生的問題，施工單位結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況同時(shí)與設(shè)計(jì)單位共同協(xié)商，采取如下對(duì)策。

 

　　5.1使用壓剪筒壓力型錨桿代替原設(shè)計(jì)的拉力型錨桿，進(jìn)行相應(yīng)的壓剪筒壓力型錨桿二次設(shè)計(jì)與施工組織。

 

　　5.2本工程前期選用的錨桿鉆巖機(jī)潛風(fēng)沖擊錘成孔不適用作業(yè)條件，現(xiàn)采用XY-100地質(zhì)鉆機(jī)組織施工

 

　　5.3鉆機(jī)施工過程中錨索下料、成孔、下索、灌漿等工序連續(xù)施工。

 

　　6結(jié)語(yǔ)

 

　　6.1巖層、地下水等地質(zhì)原因，反工序施工、土方回填、地下水降排以及設(shè)備選型等因素，成為前期抗浮錨桿成孔坍塌的主要原因。

 

　　6.2按照后期調(diào)整后的抗浮錨桿施工設(shè)計(jì)組織施工，于2008年8月21日～2008年9月28日完成全部錨桿樁的成孔、下索、注漿、張拉、封錨施工。

 

　　6.3后期施工的抗浮錨桿，經(jīng)過施工過程中的錨索張拉預(yù)應(yīng)力控制及批量的工程抽驗(yàn)檢測(cè)均符合設(shè)計(jì)及施工規(guī)范的要求。