一种沉井护壁式破碎岩土体多级扩孔深浅协同锚固方法与流程

本发明涉及岩土锚固，具体的说是一种沉井护壁式破碎岩土体多级扩孔深浅协同锚固方法。

背景技术：

1、破碎岩土体是水利水电工程、道路交通工程、房屋土建工程等各类工程建设中普遍面临的问题，对破碎岩土体进行加固处理，提高岩土体强度，是确保工程安全性、可靠性、长久性的基础。

2、当前破碎岩土体的加固常采用挡土墙、抗滑桩等被动式防护方法进行处理，该类技术方法无法有效改善岩土体自身强度，主要依靠岩土体作用于构筑物的被动式抗力来阻挡岩土体的变形滑移，具有工程量大，成本高，耐久性差等弊端。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种沉井护壁式破碎岩土体多级扩孔深浅协同锚固方法，为破碎岩土体的主动加固提供了技术方案，能够有效提高破碎岩土体的稳定性。

2、为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

3、一种沉井护壁式破碎岩土体多级扩孔深浅协调锚固方法，包括钻锚孔、多级扩孔洞穴施工、下锚索、注浆和锚固步骤；所述多级扩孔洞穴自上而下包括至少一个孔身扩孔洞穴和一个孔底扩孔洞穴，当锚孔施工达到设计深度后，继续沿锚孔的延伸方向进行钻进，在孔底扩孔洞穴下方形成有与其连通的用于容纳多级扩孔洞穴施工时所排出的碎屑岩土的底部深井；底部沉井呈柱状结构且其直径小于孔底扩孔洞穴的直径；

4、锚孔施工完毕后，将侧壁上沿着长度方向间隔设有若干筛孔群的套管下入钻孔中，相邻两个筛孔群的间距与相邻两个待施工扩孔洞穴的间距一致；任一筛孔群均具有包括若干冲水筛孔的冲水段以及设于冲水段下方的包含若干排渣筛孔的排渣段，在套管内对应预定筛孔群的位置处安装两个间隔设置的封隔器，两个封隔器分别位于冲水段上方和排渣段上方，利用冲孔机具向由两个封隔器与套管内壁形成的封隔空间注入高压水流，高压水流从冲水筛孔穿过以在锚孔孔壁上形成洞穴，形成洞穴过程中产生的碎屑岩土穿过排渣筛孔进入套管内，并沿套管流入到底部深井中；采用自上而下的顺序，将封隔器和冲孔机具的喷嘴定位于套管的不同筛孔群处，重复上述步骤，进而在锚孔内形成多级扩孔洞穴。

5、进一步地，排渣筛孔的直径为5cm-8cm，冲水筛孔的直径小于0.5cm。

6、进一步地，多级扩孔洞穴施工完毕后，将封隔器连同套管自锚孔内取出，然后向锚孔中下放入若干根锚索，所述锚索与扩孔洞穴一一对应，所述锚索伸入到对应扩孔洞穴的底部即可。

7、进一步地，所述锚索包括锚索本体以及穿设于锚索本体上部的复合结构，所述复合结构与锚索本体之间通过高延性粘结材料相粘结，所述复合结构包括连接管、以及安装于连接管两端部的洞口护管和张拉护管。

8、进一步地，注浆用注浆液所包含的组分及各组分的质量分数为：水泥浆93％-97.9％、纤维丝0.5％、减水剂1.5％-2.5％、早强剂0.1-4％；其中水泥浆是由水泥和水按照1:0.3的质量比混合而成的。

9、进一步地，采用注浆机具自下而上地进行注浆，注浆完成后，自然养护一段时间，使注浆液凝固，各个锚索均被注浆液锚固进而形成分段锚固。

10、进一步地，，在各个锚索的复合结构处安装张拉组件，各个张拉组件均包括固定于所述锚固钻孔孔口外的洞口锚固器、以及由下至上依次设置于洞口锚固器上的限位板、穿心千斤顶和张拉锚固器，所述洞口锚固器上设有上大下小的锥形孔，所述复合结构依次贯穿洞口锚固器、限位板和穿心千斤顶，且洞口护管被设在锥形孔内的锥形夹片握紧。

11、进一步地，所述洞口护管下部设于锚孔中，上部设于张拉组件中，所述连接管设于穿心千斤顶中。

12、进一步地，所述张拉组件还包括与穿心千斤顶相连接的千斤顶油泵，养护结束后，启动千斤顶油泵，使穿心千斤顶分别对对应的锚索进行张拉，施加的张拉力通过锚索传递至扩孔洞穴；其中，对孔底扩孔洞穴施加的张拉力大于对孔身扩孔洞穴施加的张拉力。

13、进一步地，对各根锚索施加到目标载荷后，关闭穿心千斤顶，拆卸张拉锚固器、穿心千斤顶和限位板，将各根锚索自连接管处截断，然后采用水泥防护锚镦对洞口锚固器和锚索裸露端施加防护。

14、本发明提供的锚固方法以主动式防护为出发点，主要包括以下创新点：(1)通过在破碎岩土体中钻锚孔，锚孔长度超过设计孔深，形成底部沉井，用以收集和容纳扩孔洞穴排出的碎屑岩土。其中，底部沉井的大小要能够容纳所有扩孔洞穴内所排出碎屑岩土。(2)利用带有筛孔群的套管，一方面对破碎岩土体的钻孔孔壁形成保护，避免非扩孔段的破坏，另一方面，结合封隔器的设置，开启冲孔机具，利用两个封隔器形成的封隔空间，通过冲水筛孔在对应位置的径向四周形成扩孔洞穴，扩孔洞穴内的碎屑岩土通过排渣筛孔，沿着钢套管在自重作用下自动流入底部沉井，避免了碎屑岩土的二次处理。其中，冲孔机具中冲孔泵的压力要根据扩孔洞穴的大小、破碎岩土体的强度、冲水筛孔的大小等因素进行确定，以冲水筛孔可以形成水射流为准。(3)自上而下，采用套管和封隔器相结合的方式，在破碎岩土体不同深、浅位置处进行多级扩孔，形成孔底、孔身不同级别的扩孔洞穴。(4)根据扩孔洞穴位置，分别对应与各个扩孔洞穴，向钻孔内下入端头易切割的孔底锚索和孔身锚索，该锚索包含锚索本体以及穿设于锚索本体上部的复合结构，复合结构由洞口护管、连接管(如pvc管)、张拉护管组成。配合洞口锚固器、限位板、穿心千斤顶，即可以进行锚索张拉，也可以进行锚索锁定，还有利于洞口防护。(5)通过纤维丝、水泥浆、减水剂、早强剂，配制既具有扩散性，又具有强度的注浆液，自底部沉井向上注浆，依次形成深、浅不同位置处的底部沉井注浆体、孔底扩孔洞穴注浆体、孔身注浆体、孔身扩孔洞穴注浆体，将孔底锚索和孔身锚索锚固，形成破碎岩土体深部和浅部分段锚固。其中，在注浆过程中底部沉井注浆体与孔底扩孔洞穴注浆体、孔身注浆体、孔身扩孔洞穴注浆体形成一个整体，由于底部沉井注浆体的位置埋深最深，同时其直径小于孔底扩孔洞穴，其在破碎岩土体压覆下抗拔出和抗破坏能力最强，起到提高整个注浆体抗拔出和抗破坏能力的作用。(6)采用穿心千斤顶分别对孔底锚索和孔身锚索进行分级张拉、锁定、端头处理与保护。其中，孔底锚索施加的张拉力要大于浅部孔身锚索的张拉力，由此形成深、浅协同锚固。经过上述步骤完成沉井护壁式破碎岩土体多级扩孔深浅协同锚固方法对破碎岩土体的加固，明显提高了破碎岩土体的稳定性，有效保障了相关工程安全。

15、采用上述技术方案，本发明提供了一种沉井护壁式破碎岩土体多级扩孔深浅协同锚固方法，通过该方法实现了在破碎岩土体内形成多级扩孔洞穴和分段锚固，可以将预应力(即穿心千斤顶的张拉力)分散到各个扩孔洞穴锚固体，实现预应力在破碎岩土体不同部位的施加，有效提高破碎岩土体的加固效果。

16、有益效果：

17、1)、该技术在破碎岩土体钻孔底部设计了底部沉井，在水力冲孔的过程中可以容纳和采集自扩孔洞穴排除的碎屑岩土，具有省时、省力，工艺简单的特点，相较于传统的清渣处理，避免了碎屑岩土的二次处理。

18、2)、采用带筛孔群的套管和封隔器相结合方法，可以根据破碎岩土体的工程条件特征，在孔底和孔身等不同部位实现定点水力冲孔造洞穴，形成具有径向四周特征的孔底、孔身多级扩孔洞穴。

19、3)、根据扩孔洞穴的数量和位置，分别向钻孔中下入对应的孔底锚索和孔身锚索，结合注浆锚固作业和预应力施加，可以实现破碎岩土体不同部位的分段锚固和深、浅协同锚固。

20、4)、通过设置底部沉井和注浆作业，可以使底部沉井注浆体与孔底扩孔洞穴注浆体、孔身注浆体、孔身扩孔洞穴注浆体形成一个整体，施加于各个锚索的预应力传递至对应的孔底扩孔洞穴注浆体和孔身扩孔洞穴注浆体后，可以进一步向底部沉井注浆体传递，而底部沉井注浆体由于位置埋深最深，同时其直径小于孔底扩孔洞穴，其在破碎岩土体压覆下抗拔出和抗破坏能力最强，起到提高整个注浆体抗拔出和抗破坏能力的作用。

21、5)、该技术采用的注浆液所包含的组分及各组分的质量分数为：水泥浆93％-97.9％、纤维丝0.5％、减水剂1.5％-2.5％、早强剂0.1-4％；按照特点比例研制出的高扩散性、高强度注浆液，其强度远高于破碎岩土体。

22、6)、该技术采用的锚索(包含孔底锚索和孔身锚索)具有特殊的结构，具体表现为锚索在钻孔洞口处包含由洞口护管、pvc管、张拉护管三者所组成的复合结构，配合锚固器、限位板、穿心千斤顶，即可以进行锚索张拉，也可以进行锚索锁定，还有利于洞口防护。