柯永猴 忽智敏

（湖北省城市地質(zhì)工程院，湖北 武漢 430061）

1 工程概況

鄂州恒大童世界樂(lè)園入口城堡及地下室位于湖北省鄂州市華容區(qū)。入口主城堡緊鄰紅蓮湖大道，地上三層，地下二層。其中，一層15943m2，二層13223m2，三層5150m2，地下一層61628m2，地下二層60820m2，地下室埋深為16.5m 左右。本工程設(shè)計(jì)錨桿18323 根為永久性抗拔錨桿，錨桿直徑200mm，錨桿有效長(zhǎng)度12.5m～18.6m，要求入強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖3.5m～8.5m。錨桿桿體為HRB400 3Φ28mm，單根軸向拉力特征值330kN。錨桿注漿體為M30 水泥砂漿，灰砂比0.8～1.5，水灰比0.38～0.5，使用普通硅酸鹽水泥，其強(qiáng)度不低于42.5MPa，拌合水水質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ 63《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》，砂的含泥量按重量計(jì)不得大于3%，砂中云母、有機(jī)物、硫化物、硫酸鹽等有害物質(zhì)的含量按重量計(jì)不得大于1%，最大水膠比不超過(guò)0.5。

本工程是少見(jiàn)的大體量抗浮錨桿施工工程，項(xiàng)目施工場(chǎng)地大，工程設(shè)備多，勞務(wù)隊(duì)伍多，管理難度很大。本工程錨桿為永久性抗拔錨桿，桿體需入強(qiáng)風(fēng)化泥巖或強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，鉆孔困難，鉆孔施工時(shí)間長(zhǎng)、功效低。采用長(zhǎng)螺旋與潛孔錘配合使用鉆進(jìn)成孔，長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)土層，潛孔錘施工巖層，工程機(jī)械配合難度大，前后銜接不緊密，效率低下。

2 工程技術(shù)難點(diǎn)

2.1 地質(zhì)條件

在勘探深度范圍內(nèi)，主要根據(jù)各巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)，結(jié)合地層的沉積時(shí)代、成因，將場(chǎng)地土劃分五大層9亞層。各巖土層具體特征描述如下：

①-1層素填土（Qml）：灰黃色，松散，可塑，上部多為耕土含植物根，下部為回填黏性土，強(qiáng)度低。場(chǎng)區(qū)林地和荒地大部分分布，層厚在0.5m～5.9m之間。

①-2層雜填土（Qml）：顏色雜，松散。主要成分為黏性土、少量碎石、建筑垃圾等，結(jié)構(gòu)松散，均勻性差，強(qiáng)度低。位于道路和村莊的少量鉆孔分布，層厚在0.6m～3.1m之間。

①-3 層淤泥質(zhì)黏土（Q4al）：灰褐色，軟流塑狀態(tài)，局部可塑，強(qiáng)度低。分布沖溝處的少部分鉆孔中，層厚在1.2m～3.3m之間。

②層黏土（Q3al+pl）：黃褐色，硬塑狀態(tài)，局部可塑，含鐵錳氧化物、鐵錳結(jié)核及灰白色高嶺土團(tuán)塊，切面較光滑，干強(qiáng)度高、韌性中等，土質(zhì)均勻。具中高強(qiáng)度，中低壓縮性。該層空間分布均勻，層厚在3.3m～14.0m之間。

③層殘積土（Q2el）：褐紅色，淺灰色，硬塑～堅(jiān)硬狀態(tài)，由基巖風(fēng)化殘積形成。含F(xiàn)e-Mn質(zhì)結(jié)核，局部富含高嶺土，呈灰白色。該層土質(zhì)細(xì)膩，切面光澤，韌性強(qiáng)，干強(qiáng)度高。具中高強(qiáng)度，中低壓縮性。該層空間分布穩(wěn)定，層厚在4.0m～21.6m之間。

④-1強(qiáng)風(fēng)化泥巖（N）：淺黃色為主，局部混暗紅色，巖芯長(zhǎng)柱狀，呈堅(jiān)硬黏土狀。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)N 大于40擊。該層場(chǎng)區(qū)南部分布，鉆探未揭穿，揭露厚度介于7.8m～13.5m之間。

④-2中風(fēng)化泥巖（N）：淺黃色，灰色，巖芯長(zhǎng)柱狀擊聲啞、易敲斷，黏土巖。單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)rk小于5MPa，屬極軟巖。

⑤-1強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（N）：褐紅色，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯破碎呈塊狀，短柱狀。泥質(zhì)膠結(jié)呈半成巖狀，易敲碎成砂土，干鉆困難，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)N大于50擊。該層場(chǎng)區(qū)北部分布，層厚介于6.1m～19.5m之間。

⑤-2 中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（E）：褐紅色，巖芯柱狀。粉砂粒結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，錘擊聲啞、易碎。單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)rk小于5MPa，屬極軟巖。該層場(chǎng)區(qū)北部分布，鉆探未揭穿，揭露厚度介于1.2m～8.3m之間。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)施工條件

本工程場(chǎng)地較地下室設(shè)計(jì)抗浮錨桿建筑面積大約15943m2，工期要求90d 完成，因此，需要投入大量的設(shè)備、材料、人員進(jìn)行施工，對(duì)于場(chǎng)地規(guī)劃、施工部署等都提出了較高的要求。

本工程前期進(jìn)場(chǎng)只完成了土方的開(kāi)挖未進(jìn)行墊層施工，場(chǎng)地為黃土地平，場(chǎng)地幾經(jīng)降雨積水，導(dǎo)致場(chǎng)地內(nèi)泥濘，高低不平，給放點(diǎn)工作帶來(lái)了很大的麻煩，需逐根測(cè)量孔口高程，施工時(shí)很難統(tǒng)一錨桿標(biāo)高，減緩了施工進(jìn)度。后期更改為先進(jìn)行土方開(kāi)挖及時(shí)澆筑混凝土墊層，待混凝土墊層強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值后進(jìn)行錨桿施工。解決了錨桿預(yù)約高度的問(wèn)題，以及場(chǎng)地清潔和設(shè)備移動(dòng)速度等問(wèn)題，加快了錨桿施工進(jìn)度，保證了錨桿施工質(zhì)量。

ICR小鼠64只，5周齡，在標(biāo)準(zhǔn)小鼠籠內(nèi)飼養(yǎng)，給予標(biāo)準(zhǔn)食物和水，飼養(yǎng)溫度（22±2）℃。動(dòng)物由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司提供，醫(yī)學(xué)動(dòng)物合格證書(shū)號(hào)：SCXK（京2012-0001）。

2.3 需解決的技術(shù)難點(diǎn)

本工程錨桿為永久性抗拔錨桿，桿體需入強(qiáng)風(fēng)化泥巖或強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，鉆孔困難，鉆孔施工時(shí)間長(zhǎng)、功效低。若采用長(zhǎng)螺旋與潛孔錘配合使用鉆進(jìn)成孔施工方法，即長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)土層，潛孔錘施工巖層，必然造成工程機(jī)械配合難度大，前后銜接不緊密，效率低下。為提高工作效率需解決兩個(gè)施工技術(shù)難題：解決用小型長(zhǎng)螺旋成孔超過(guò)設(shè)備自身鉆桿長(zhǎng)度的深孔施工技術(shù)難題；解決小型長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖的施工技術(shù)難題。

3 技術(shù)措施

3.1 解決用小型長(zhǎng)螺旋成孔超過(guò)鉆桿長(zhǎng)度的深孔施工技術(shù)難題

該項(xiàng)目錨桿施工是在土建單位已經(jīng)完成C15混凝土墊層及承臺(tái)、積水井磚胎模砌筑的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，墊層的強(qiáng)度和厚度限制了錨桿成孔設(shè)備不能是大型長(zhǎng)螺旋設(shè)備（塔高16m），塔高16m的鉆機(jī)只能成14m孔深以下的錨桿。本項(xiàng)目有近2/3 的錨桿孔深設(shè)計(jì)長(zhǎng)度大于14m，因此，必須解決用小型長(zhǎng)螺旋成孔超過(guò)設(shè)備自身鉆桿長(zhǎng)度的深孔施工技術(shù)難題。長(zhǎng)螺旋的鉆桿一般為與設(shè)備配套的固定長(zhǎng)度的桿且鉆桿連接方式為法蘭接頭，這就需要在原鉆桿的基礎(chǔ)上加一節(jié)能夠快速裝拆的短鉆桿。

接長(zhǎng)鉆桿連接方式可采用法蘭連接、螺紋連接、承插連接等。法蘭連接就是把兩個(gè)管道、管件或器材，先各自固定在一個(gè)法蘭盤(pán)上，然后在兩個(gè)法蘭盤(pán)之間加上法蘭墊，最后用螺栓將兩個(gè)法蘭盤(pán)拉緊使其緊密結(jié)合起來(lái)的一種可拆卸的接頭。法蘭連接的主要優(yōu)點(diǎn)是拆卸方便、強(qiáng)度高、密封性能好，主要缺點(diǎn)是拆卸和安裝時(shí)間長(zhǎng)。螺紋連接是指利用螺紋的相互纏繞，使兩個(gè)或多個(gè)部件之間緊密連接的方法。螺紋連接是一種廣泛使用的可拆卸的固定連接，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接可靠、裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)。螺紋連接與其他的連接方法相比，連接力較弱，容易松動(dòng)，因此，不適用于承受大力的連接。承插連接分為接剛性承插連接和柔性承插連兩種。剛性承插連接是用管道的插口插入管道的承口內(nèi)，對(duì)位后用插銷(xiāo)把兩個(gè)桿體連接成一個(gè)整體。

錨桿成孔使用長(zhǎng)螺旋鉆孔施工的優(yōu)點(diǎn)在于施工速度較快，因此選擇接長(zhǎng)鉆桿的方式不僅需要接頭牢固可靠，還需要能夠快速完成鉆桿接頭的安裝和拆卸。通過(guò)對(duì)法蘭連接、螺紋連接、承插連接等接頭的現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中基于對(duì)接時(shí)間、桿體穩(wěn)定、材料消耗等進(jìn)行對(duì)比（表1），最終選擇承插連接作為本項(xiàng)目鉆機(jī)鉆桿接長(zhǎng)的連接方式。

表1 三種連接方式時(shí)間對(duì)比表

3.2 解決小型長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖的施工技術(shù)難題

鄂州恒大童世界抗浮錨桿設(shè)計(jì)為要求入強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖3.5m～8.5m。該工程地勘報(bào)告顯示，強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（N）呈褐紅色，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯破碎呈塊狀，短柱狀；泥質(zhì)膠結(jié)呈半成巖狀，易敲碎成砂土，干鉆困難，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)N大于50 擊。該層場(chǎng)區(qū)分布層厚介于6.1m～19.5m之間。

由于強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖強(qiáng)度較大、干鉆困難，長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)困難導(dǎo)致施工效率非常低，因此，擬采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)、潛孔錘配合鉆進(jìn)成孔。先用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆進(jìn)至在長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)難以施工的強(qiáng)風(fēng)化巖層時(shí)，更換設(shè)備改用潛孔錘施工，鉆孔深度超過(guò)錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不小于0.5m。但是在實(shí)際施工的過(guò)程中仍遇到諸多難題：①潛孔錘鉆進(jìn)時(shí)孔位周邊冒出氣泡，原因?yàn)橄刃幸椎拈L(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆頭尺寸磨損較大，引孔口徑小于200mm，且該施工區(qū)域土體含水量較大，潛孔錘成孔過(guò)程中出現(xiàn)包鉆現(xiàn)象，導(dǎo)致高壓氣體無(wú)法從孔壁周?chē)樌对懦?，孔?nèi)形成高壓氣體，通過(guò)殘積土裂隙向周邊擴(kuò)散排出至地面所致；②長(zhǎng)螺旋施工至巖面后，需移出設(shè)備騰出工作面，潛孔錘鉆機(jī)進(jìn)行入巖鉆進(jìn)施工成孔。由于潛孔錘鉆機(jī)無(wú)法完成長(zhǎng)錨桿下錨工作，需再進(jìn)長(zhǎng)螺旋或借助其他設(shè)備才能進(jìn)行下錨，導(dǎo)致一根錨桿需要更換三次設(shè)備才能完成成孔及下錨工作，工作效率低；③上部土層、下部巖層成孔及下錨都存在較長(zhǎng)的時(shí)間間隔，且該施工區(qū)域土體含水量較大，易導(dǎo)致垮孔，從而影響錨桿的施工質(zhì)量。

采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)、潛孔錘配合鉆進(jìn)成孔實(shí)際工作效率低、施工成本高、施工質(zhì)量不可控。解決長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)強(qiáng)風(fēng)化巖成為該項(xiàng)目提高施工效率、減少施工成本、增加經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的關(guān)鍵技術(shù)難題。經(jīng)項(xiàng)目部管理人員與錨桿勞務(wù)分包人員的討論，最終決定嘗試將普通長(zhǎng)螺旋的鉆具更改為可以入巖的鉆具。

項(xiàng)目部決定設(shè)計(jì)多種不同的改進(jìn)鉆具，分別編號(hào)為：1#、2#、3#鉆具，如圖1～圖4 所示，三種鉆具施工時(shí)間對(duì)比見(jiàn)表2。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)比效果最終決定推廣使用3#鉆具。

圖1 普通鉆具

圖2 1#鉆具

圖3 2#鉆具

圖4 3#鉆具

4 結(jié)語(yǔ)

用抗浮錨桿施工工藝取代傳統(tǒng)樁基施工工藝，節(jié)約了資源，降低了成本。錨桿作為一種抗浮措施，充分體現(xiàn)了綠化建筑的概念，是一種因地制宜，符合“節(jié)水、節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材”的四節(jié)一環(huán)保及綠色施工要求的抗浮措施，相比其他方案，具有顯著的成本和環(huán)保優(yōu)勢(shì)。

鄂州恒大童世界入口主城堡抗浮錨桿工程是難得一見(jiàn)的大體量抗浮錨桿施工項(xiàng)目，施工難度大，施工設(shè)備多，涉及交叉施工、暴雨坑內(nèi)積水、趕工期等諸多不利影響。通過(guò)接長(zhǎng)鉆桿、更改鉆具等技術(shù)措施，有效地減少了機(jī)械設(shè)備的投入，增加了長(zhǎng)螺旋在巖體中成孔的施工效率，加快施工進(jìn)度，縮短了施工周期，保證錨桿的施工質(zhì)量。根據(jù)項(xiàng)目部與勞務(wù)隊(duì)伍簽訂的勞務(wù)施工協(xié)議：長(zhǎng)螺旋施工41元/m，潛孔錘入巖施工53元/m，本項(xiàng)目入巖約90000m，可節(jié)約直接成本90000×（53-41）=1080000元。