一种富含砂地层水下锚杆施工方法与流程
1.本技术涉及水下锚杆施工的领域，尤其是涉及一种富含砂地层水下锚杆施工方法。
背景技术：
2.基坑支护是为保护地下主体结构施工和基坑周边环境的安全，对基坑周壁采用的临时性支挡、加固、保护与地下水控制的措施。常见的基坑支护的方式有排桩支护、锚杆支护以及混凝土支护等方式，由于锚杆支护的方式工期最短、成本最低，因此广泛被广泛应用。
3.对于砂地层来说，砂地层处土质种类包括砂砾层、卵石层、黏土层和坚石层，地质情况较为复杂。且砂砾层、卵石层以及坚石层处由于空隙较大，富含承压水。当采用锚杆支护的方式对砂地层处的基坑进行支护时，由于承压水丰富，锚杆成孔会导致成孔处孔壁易塌陷，采用套管法施工也会使承压水和砂砾从套管内涌出，从而造成地面塌陷等问题，因此对于富含砂地层的土质通常无法使用锚杆进行支护。
技术实现要素：
4.为了解决富含砂地层处基坑在锚杆支护时会产生涌水涌沙的问题，使得砂地层能够采用锚杆支护，从而缩短砂地层处基坑施工的工期和降低施工成本，本技术提供一种富含砂地层水下锚杆施工方法。
5.本技术提供的一种富含砂地层水下锚杆施工方法采用如下的技术方案：一种富含砂地层水下锚杆施工方法，包括以下步骤：步骤1：在基坑周边埋设止水帷幕；步骤2：在止水帷幕上钻孔；步骤3：采用套管跟进工艺在砂地层上钻孔，同时向孔内喷射护壁泥浆，直至达到设计孔深；步骤4：成孔后向孔内注入初级洗沙泥浆进行洗沙，洗沙完成后，一边继续注射初级洗沙泥浆一边逐步拔出钻机内套管；步骤5：向外套管中插入锚杆同时下注浆管，从锚杆底部开始注射注浆液，完成后逐节拔出外套管。
6.通过采用上述技术方案，通过埋设止水帷幕，对基坑周边进行围挡支撑和定型。对止水帷幕钻孔时能够避免一开始钻孔就由于地质原因而产生涌水涌沙，从而造成孔壁坍塌的情况发生。使钻孔的孔口处有一定支撑力不易变形。且一旦孔内塌陷，通过止水帷幕处的孔洞也可重新进行钻孔，加快钻孔效率；另外通过护壁泥浆一方面能够渗入孔壁处的地层内，阻隔孔壁附近的承压水和砂砾穿过孔壁进入孔内，对孔壁进行支撑以免孔壁塌陷。另一方面由于砂地层地质较软，钻孔时就容易发生抱钻的情况，致使钻头无法转动，护壁泥浆能够润滑和冷却钻头，从而改善钻
头抱钻，加快钻孔速度。此外钻孔时会产生泥渣，护壁泥浆与泥渣接触会带动泥渣一同从孔内排除，以便于钻机钻孔。在整体上解决富含砂地层处基坑在锚杆支护时会产生涌水涌沙的问题，使得砂地层能够采用锚杆支护，从而缩短砂地层处基坑施工的工期和降低施工成本。
7.优选的，在步骤2中，在砂地层上钻孔时的钻孔直径为150毫米，喷射护壁泥浆时，护壁泥浆的注浆压力范围为2到4兆帕，注浆流量为每小时15立方。
8.通过采用上述技术方案，钻孔的孔径控制在150毫米，能够在最大限度内降低孔壁在施工时破裂的概率，护壁泥浆的注浆压力和注浆流量的范围使护壁泥浆在注射时，在实现护壁泥浆及时与孔壁接触以免孔壁塌陷的前提下，提高护壁泥浆与孔壁接触面积的均匀程度，从而加强孔壁的结构强度。
9.优选的，在步骤3中，当转孔过程中堵钻时，采用振动锤将钻头和土层震离，随后钻杆进水将钻头中的堵塞物冲出钻头，待反水后继续施工。
10.通过采用上述技术方案，由于砂地层地质较软，在钻孔时砂地层内的泥沙会堵塞钻头处的钻口，致使护壁浆液无法注射入孔内，为了解决上述情况，通过振动锤将钻头和土层震离，为钻头后续将堵塞物冲出提供空间，清水进入钻头内部，将堵塞物冲出，当清水将堵塞物冲出孔口时再继续施工，以加强钻头处堵塞物的清理效果。
11.优选的，在步骤4中，当初级洗沙泥浆无法将外套管内砂砾洗净时，采用终极洗沙泥浆对外套管内进行洗沙，所述终极洗沙泥浆的浓度高于初级洗沙泥浆。
12.通过采用上述技术方案，由于成本问题，会先使用初级洗砂泥浆进行洗沙。但如果初级洗沙泥浆洗沙后外套管内残余沙量较高时，对后续锚杆支撑强度会造成影响，因此需要对外套管内再次洗沙，此时用高浓度的终极洗沙泥浆再次进行冲洗，从而进一步减少外套管内砂砾残留数量，同时节省成本。
13.优选的，所述初级洗沙泥浆的水灰的配置比为0.5。
14.通过采用上述技术方案，根据钻孔处的地质原因配比初级洗沙泥浆，对于富含砂地层来说，初级洗沙泥浆的水灰等比例配置，在达到外套管洗沙基本要求的前提下，初级洗沙泥浆的水灰配置成本较低，性价比较高。
15.优选的，所述注浆液的水灰的配置比范围为0.55至0.6。
16.通过采用上述技术方案，根据钻孔处的地质原因以及孔深，配比注浆液，对于富含砂地层来说，注浆液的水灰的配置比范围为0.55至0.6，在这个范围内成型的注浆体与砂地层的连接强度和支撑强度较佳。
17.优选的，所述终极洗沙泥浆的水灰配置比为0.6。
18.通过采用上述技术方案，在低浓度洗沙泥浆的水灰的配置比例的基础上选用终极洗沙泥浆的水灰配置比，根据低浓度洗沙泥浆冲洗后的残余沙量为参考依据，在保证洗沙效果的前提下，终极洗沙泥浆的水灰配置比为0.6成本较低。
19.优选的，在止水帷幕上钻孔时采用金刚石钻头。
20.通过采用上述技术方案，金刚石钻头在磨透止水帷幕时，具有较小的径向震动，因此能够降低止水帷幕在孔口周围出现裂缝，导致止水帷幕漏水的概率。
21.优选的，所述护壁泥浆的泥浆比重范围为1.5至1.8。
22.通过采用上述技术方案，通过膨润土本身具有吸附性和粘结性，有助于护壁泥浆
渗入孔壁处的土层以阻隔泥沙进入孔内，同时有助于护壁泥浆粘接钻孔处产生的泥渣，从而带动泥渣一同移出钻孔。cmc能够增强护壁泥浆对孔壁的支撑能力，从而降低孔壁塌陷的概率。
23.优选的，所述注射终极洗沙泥浆、初级洗沙泥浆和注浆液时均采用压力注浆，注浆压力范围为1兆帕至4兆帕，注浆压力由大变小。
24.通过采用上述技术方案，采用压力注浆对从终极洗沙泥浆、低浓度洗沙泥浆和注浆液提供初始加速度；注浆压力由大变小，对于终极洗沙泥浆、低浓度洗沙泥浆来说能够加强对孔底处的残留砂砾的冲洗力度，从而提高终极洗沙泥浆、低浓度洗沙泥浆的洗沙效果，且随着终极洗沙泥浆、低浓度洗沙泥浆在孔内流动，注浆压力逐渐变小，减缓终极洗沙泥浆、低浓度洗沙泥浆的流动速度，避免冲洗力度过大缩短终极洗沙泥浆、低浓度洗沙泥浆在孔壁处流动时间，从而影响洗沙效果；对于注浆液来说，从孔底开始注浆能够起到防止孔底处出现返沙返水的效果，且开始的冲击力度越大对孔底处的防护效果越好，随着注浆压力的逐渐减小，减缓注浆液在孔底的流动速度，从而延长注浆液与孔壁的接触时间，从而提高注浆效果以及提高锚杆和砂地层的连接强度。
25.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.通过埋设止水帷幕，对基坑周边进行围挡支撑和定型。在止水帷幕上钻孔能够避免一开始钻孔时就由于地质原因而产生涌水涌沙，从而造成孔壁坍塌的情况发生，使钻孔的孔口处不易变形；另外通过护壁泥浆一方面能够渗入孔壁处的地层内，阻隔孔壁附近的承压水和砂砾穿过孔壁进入孔内，以免孔壁塌陷。另一方面护壁泥浆能够润滑和冷却钻头，从而改善钻头抱钻，在整体上解决富含砂地层处基坑在锚杆支护时会产生涌水涌沙的问题，使得砂地层能够采用锚杆支护，从而缩短砂地层处基坑施工的工期和降低施工成本。
26.2.当堵钻时，通过振动锤将钻头和土层震离，随后清水进入钻头内部，将堵塞物冲出，直至清水将堵塞物冲出孔口时再继续施工，以加强钻头处堵塞物的清理效果；3.如果初级洗沙泥浆洗沙后外套管内残余沙量较高时，需要对外套管内再次洗沙，此时用终极洗沙泥浆在进行冲洗，从而进一步减少外套管内砂砾残留数量，同时节省成本。
附图说明
27.图1是本技术一种富含砂地层水下锚杆施工流程工艺图。
具体实施方式
28.以下结合附图1对本技术作进一步详细说明。
29.本技术实施例公开一种富含砂地层水下锚杆施工方法，包括以下步骤：步骤1：在基坑周边埋设止水帷幕。对基坑周边进行围挡支撑和定型。
30.步骤2：在止水帷幕上钻孔，为尽量避免由于钻孔造成孔壁周围出现裂缝而漏水的现象发生，在止水帷幕上采用金刚石钻头进行磨孔，钻孔时的钻孔直径为150毫米。
31.在止水帷幕钻孔时能够避免一开始钻孔就由于地质原因而产生涌水涌沙，致使孔壁坍塌的情况发生。且一旦孔内塌陷，通过止水帷幕处的孔洞也可重新进行钻孔，加快钻孔效率。
32.步骤3：采用套管跟进工艺在砂地层上钻孔，同时向孔内喷射护壁泥浆，护壁泥浆的泥浆比重范围为1.5至1.8。
33.护壁泥浆为由水、膨润土和cmc混合泥浆混合形成的泥浆。喷射护壁泥浆时，护壁泥浆的注浆压力范围为2到4兆帕，注浆流量为每小时15立方，直至达到设计孔深。
34.其中膨润土本身就具有吸附性和粘结性，能够渗入孔壁处的地层内，阻隔孔壁附近的承压水和砂砾穿过孔壁进入孔内，以免钻孔内涌水涌沙的现象发生；且钻孔时产生的泥渣能够与护壁泥浆一同从孔口流出钻孔，以避免抱钻的现象发生。cmc能够对孔壁进行支撑，从而降低孔壁塌陷的风险。以便于解决富含砂地层处基坑在锚杆支护时会产生涌水涌沙的问题，使得砂地层能够采用锚杆支护。
35.且护壁泥浆的注浆压力和注浆流量的范围使护壁泥浆在注射时，在实现护壁泥浆及时与孔壁接触以免孔壁塌陷的前提下，提高护壁泥浆与孔壁接触面积的均匀程度，从而加强孔壁的结构强度。
36.另外由于砂地层地质较软，在钻孔时容易发生堵钻。为解决这个问题，在堵钻时采用振动锤将钻头和土层震离，使得钻头和土层之间有一定间隙，随后钻杆进水将钻头中的堵塞物冲出钻头，冲出的堵塞物随着水流流出孔口即为反水现象，待反水后可继续施工。
37.步骤4：成孔后孔内会含有少量砂砾，而砂砾含量会影响后续锚杆和砂地层的连接强度，因此需要将孔内砂砾洗出。
38.首先，根据钻孔周围的土质配比初级洗沙泥浆，初级洗沙泥浆的水灰的配置比为0.5。使得初级洗沙泥浆在保证洗沙效果的同时节省成本。
39.其次，向孔内注入初级洗沙泥浆进行洗沙，洗沙完成后，一边继续注射初级洗沙泥浆一边逐步拔出钻机内套管。
40.再者，当初级洗沙泥浆洗沙后外套管内依旧残余较多沙量，无法将外套管内砂砾洗净时，需要配置浓度高于初级洗沙泥浆的终极洗沙泥浆对外套管内进行冲洗。
41.根据低浓度洗沙泥浆冲洗后的残余沙量为参考依据，在保证洗沙效果的前提下，终极洗沙泥浆的水灰配置比为0.6时，成本较低。
42.步骤5：向外套管中插入锚杆同时下注浆管，从锚杆底部开始注射注浆液，注浆液的注射压力范围为2至4兆帕，完成后逐节拔出外套管，拔出外套管的速度根据返浆情况定，拔管速度范围在每分钟2.5至4米。
43.对于富含砂地层来说，注浆液的水灰的配置比范围为0.55至0.6，在这个范围内，成型的注浆体与砂地层的连接强度和支撑强度较佳。
44.此外，为了提高初级洗沙泥浆、终极洗沙泥浆的洗沙效果，以及提高注浆体和砂地层的连接强度，在注射初级洗沙泥浆、终极洗沙泥浆和注浆液时均采用压力注浆，注浆压力范围为1兆帕至4兆帕，注浆压力由大变小。
45.通过由大到小的注浆压力，加强了低浓度洗沙泥浆、终极洗沙泥浆对位于孔底处的残留砂砾的冲洗力度，更容易将残留砂砾冲离孔底。从而提高洗沙效果。随着注浆压力逐渐变小，延长低浓度洗沙泥浆、终极洗沙泥浆的冲洗时间以及减弱对孔壁的冲洗力度，使得
钻孔内冲洗更加充分同时对孔壁进行保护，在整体上提高洗沙效果。
46.此外对于注浆液来说，孔底开始注浆时采用较强的冲击力能够将从孔底进入孔内的泥沙冲出钻孔内，从而降低孔底处出现返沙返水的概率，且随着注浆压力的逐渐减小，注浆液在孔底的流动速度变缓，从而延长注浆液与孔壁的接触时间，使得注浆孔能够有充分的时间填充钻孔同时扩大与孔壁周围土层的连接面积。从而提高注浆效果以及提高锚杆和砂地层的连接强度。
47.本技术实施例一种富含砂地层水下锚杆施工方法的实施原理为：首先在基坑周围埋设止水帷幕，其次在止水帷幕上通过金刚石钻头磨孔，随后继续在砂地层内钻孔，一边钻孔一边向孔内喷射护壁泥浆对孔壁进行支撑保护，对钻头润滑防止抱钻以及返水返沙，直至达到设计孔深，然后用初级洗沙泥浆、高浓度水泥浆对钻孔先后进行洗沙。最后锚杆插入钻孔内，完成后逐节拔出外套管，最终解决富含砂地层处基坑在锚杆支护时会产生涌水涌沙的问题，使得砂地层能够采用锚杆支护，从而缩短砂地层处基坑施工的工期和降低施工成本。
48.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。
技术特征：
1.一种富含砂地层水下锚杆施工方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：在基坑周边埋设止水帷幕；步骤2：在止水帷幕上钻孔；步骤3：采用套管跟进工艺在砂地层上钻孔，同时向孔内喷射护壁泥浆，直至达到设计孔深；步骤4：成孔后向孔内注入初级洗沙泥浆进行洗沙，洗沙完成后，一边继续注射初级洗沙泥浆一边逐步拔出钻机内套管；步骤5：向外套管中插入锚杆同时下注浆管，从锚杆底部开始注射注浆液，完成后逐节拔出外套管。2.根据权利要求1所述的一种富含砂地层水下锚杆施工方法，其特征在于：在步骤2中，在砂地层上钻孔时的钻孔直径为150毫米，喷射护壁泥浆时，护壁泥浆的注浆压力范围为2到4兆帕，注浆流量为每小时15立方。3.根据权利要求1所述的一种富含砂地层水下锚杆施工方法，其特征在于：在步骤3中，当转孔过程中堵钻时，采用振动锤将钻头和土层震离，随后钻杆进水将钻头中的堵塞物冲出钻头，待反水后继续施工。4.根据权利要求1所述的一种富含砂地层水下锚杆施工方法，其特征在于：在步骤4中，当初级洗沙泥浆无法将外套管内砂砾洗净时，采用终极洗沙泥浆对外套管内进行洗沙，所述终极洗沙泥浆的浓度高于初级洗沙泥浆。5.根据权利要求1所述的一种富含砂地层水下锚杆施工方法，其特征在于：所述初级洗沙泥浆的水灰的配置比为0.5。6.根据权利要求1所述的一种富含砂地层水下锚杆施工方法，其特征在于：所述注浆液的水灰的配置比范围为0.55至0.6。7.根据权利要求4所述的一种富含砂地层水下锚杆施工方法，其特征在于：所述终极洗沙泥浆的水灰配置比为0.6。8.根据权利要求1所述的一种富含砂地层水下锚杆施工方法，其特征在于：在止水帷幕上钻孔时采用金刚石钻头进行磨孔。9.根据权利要求1所述的一种富含砂地层水下锚杆施工方法，其特征在于：所述护壁泥浆的泥浆比重范围为1.5至1.8。10.根据权利要求3所述的一种富含砂地层水下锚杆施工方法，其特征在于：所述注射终极洗沙泥浆、初级洗沙泥浆和注浆液时均采用压力注浆，注浆压力范围为1兆帕至4兆帕，注浆压力由大变小。
技术总结
本申请涉及一种富含砂地层水下锚杆施工方法，其包括以下步骤：步骤1：在基坑周边埋设止水帷幕；步骤2：在止水帷幕上钻孔；步骤3：采用套管跟进工艺在砂地层上钻孔，同时向孔内喷射护壁泥浆，直至达到设计孔深；步骤4：成孔后向孔内注入初级洗沙泥浆进行洗沙，洗沙完成后，一边继续注射初级洗沙泥浆一边逐步拔出钻机内套管；步骤5：向外套管中插入锚杆同时下注浆管，从锚杆底部开始注射注浆液，完成后逐节拔出外套管。本申请通过在止水帷幕处钻孔使得钻孔的孔口处有一定支撑力不易变形，通过护壁泥浆解决富含砂地层处基坑在锚杆支护时会产生涌水涌沙的问题，使得砂地层能够采用锚杆支护，从而缩短砂地层处基坑施工的工期和降低施工成本。工成本。工成本。
