摘要：预应力锚索加固是高边坡滑坡治理的重要方法，但是对于破碎地质岩层，常会出现塌孔、卡钻现象，无法成孔，本文就此问题论述了采用钢套管跟进钻孔的方法，并结合工程实际提出了长距离钢套管作业出现断管现象的处理方法。
关键词：锚索；偏心钻；钢套管；断管
1、工程概况
河北丰宁抽水蓄能电站为大（1）型规模，是全球最大的抽水蓄能电站，本工程为通往此电站的场内道路，道路较危险的高边坡地段或挡土墙地段采用预应力锚索锚固方式，锚索长度25～85m，其中自由段长度为20～75m，锚固段长5～10m。施工中由于地质不均，结构松散，出现塌孔卡钻现象，因而钻孔时增加钢套管跟进工艺，施工中，对于长距离的钢套管跟进过程中出现了第1、2节套管接口处断裂现象，使得无法取出断裂的套管，经研究采用1、2级套管跟进的施工方式，施工中取到了较好的效果。
2、施工方法（锚索长度50m以内）
工艺流程：搭设脚手架、清理坡面→钻机就位→钢套管跟进钻孔→清孔并验收→安装锚索→浇筑垫墩→注浆→张拉→检测→封孔→锚头防护处理。
根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度、以及施工场地条件等来选择钻孔设备，钻孔前检查钻具是否配套，是否符合设计孔径的要求，钻进过程中随时检查倾角和方位角误差，并及时记录钻进速度、孔口返风、排碴等情况，发现问题及时纠正。
①钻机就位
锚孔钻进，搭设满足相应承载能力和稳固条件的脚手架，测放孔位，调整钻机臂架的水平位置、方位、倾角，固定钻机，采用专用稳杆器以保证钻孔精度。
②钻进方式及过程
钻孔尽可能采用干钻，以确保施工中不至于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。钢套管需采用无缝钢管，节长可根据实际情况而定，钻孔速度根据使用钻机性能和锚固地层严格控制，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚困难。
将第一节钻杆插入第一节钢套管中，第一节钻杆前端安装偏心钻，套管后端为丝扣，放置钻臂架上，开始钻孔，动力头带动钻杆和套管液压回转钻进，遇到较硬岩层时，采用液压回转和冲击双作用钻进，第一节钻杆和套管钻到位后，安装第二节钻杆和套管，继续钻进，后继安装各节钻杆和套管，钻进至设计深度处取出孔内钻头和全部钻杆，将锚索体从套管中下入孔底。采用拔管器进行拔管，依次对锚固段、自由段进行注浆作业。
注意事项：
⑴ 套管要用无缝钢管，在施工前要认真检查，有裂纹和丝扣滑丝的套管和钻杆一律停止使用，以防止钻杆、套管和管靴断裂无法钻进或拔出，造成较大的资源浪费。
⑵ 钢套管壁厚不宜过薄，过薄易造成因丝牙强度不足导致滑丝，在钻进过程中扭曲变形，因此在长距离孔道跟进时宜选择壁厚较厚的钢套管。
⑶ 钻孔时，通过复杂地段要缓慢通过，一旦出现突进和卡钻现象，要查明原因，排除故障后方可继续施工，钻孔完成后，退钻具时，动作要缓慢，防止损坏偏心钻头和管靴。
⑷ 拔套管时，液压千斤顶顶升时要缓慢，用力均匀，以免损坏管身、管靴，导致断裂。
⑸ 带有钢套管的锚索孔径一般比较大，对应的潜孔钻机功率了相对较大，在钻孔过程中振动力对脚手架的安全搭设要求也随之提高，同时搭设的立杆纵距，要满足潜孔钻的作业要求。
⑹ 为确保锚孔直径，要求偏心钻头扩孔直径不得小于设计孔径。为确保锚孔深度，实际钻孔深度大于设计深度0.2m以上。
③锚孔清理
钻进达到设计深度后，不能立即停钻，稳钻1～2分钟，防止孔底尖灭、达不到设计孔径。钻孔孔壁不得有沉碴及水体粘滞，必须清理干净，在钻孔完成后，使用高压空气（风压0.2～0.4MPa）将孔内岩粉全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。若遇锚孔中有承压水流出，待水压、水量变小后方可下安锚筋与注浆，必要时在周围适当部位设置排水孔处理。如果设计要求处理锚孔内部积聚水体，一般采用灌浆封堵二次钻进等方法处理。
④锚索体制作及安装
钢绞线用砂轮切割机下料，下料长度包括锚索的设计长度、混凝土垫座长度、垫板厚度、锚板厚度、千斤预张拉需要的预留长度，要确保每根钢绞线顺直，不扭不叉，排列均匀，除锈、除油污，钢绞线沿锚索体轴线方向按设计要求设置架线环，保证锚索体保护层厚度满足要求。
安装锚索体前再次认真核对锚孔编号，确认无误后再用高压风吹孔，人工缓缓将锚索体放入孔内，用钢尺量出孔外露出的钢绞线长度，计算孔内锚索长度，确保锚固长度。
⑤注浆及套管拆卸
浆液按施工配合比制作，实际注浆量一般要大于理论的注浆量，注浆过程中要记录好注浆压力、注浆量等施工参数，如遇到注浆量与设计量差别较大情况要停止注浆，查明是否存在较大孔道裂隙，采取对应处理措施，水泥浆注满后，分次拆卸套管，分次补浆，套管边旋转边拉出，拔出速度要缓慢，并根据剩余套管长度调整，套管拆卸过程中的补浆次数，根据孔长确定，最少约8m补浆一次。注浆结束后，将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净，同时做好注浆记录。
⑥锚索张拉及锁定、封锚
通过现场张拉试验，确定张拉锁定工艺。锚索的张拉及锁定分级进行，严格按照操作规程执行。在设计张拉完成6～10d后再进行一次补偿张拉，然后加以锁定。补偿张拉后，从锚具量起，留出长5～10cm钢绞线，其余部分截去，须用机械切割，严禁电弧烧割。最后用水泥净浆注满锚垫板及锚头各部分空隙，然后对锚头进行封锚，防止锈蚀和兼顾美观。
3、锚索长度50m以上的断管问题处理
锚索长度长度超过50m时，套管与管靴的连接处常产生断裂现象，并且只能取出偏心钻，断裂的管靴和套管难以取出，造成锚索孔报废和管靴、套管的非正常损耗，也会严重影响进度，经研究，提出2级钢套管跟进和单级套管多次跟进施工工艺，经实际验证，上述问题均可得到有效解决。
①2级钢套管跟进施工
第1级钢套管跟进钻孔至50m左右时，取出钻具，换为直径小于1级套管施工的偏心钻头和钢套管进行第2级施工，2级的套管外径小于1级钢套管内径确保1级套管内能够自由跟进。以本项目为例，工艺情况如下：
选用YXZ-70A型锚杆钻机，钻孔深度可达35～100m，1级套管偏心钻头采用外径φ140扩孔直径达φ180mm，φ89mm钻杆，跟进套管外径φ168mm、内径φ152mm，钻至约50m时，取出全部钻具，改换成外径φ115mm扩孔直径达φ155mm的偏心钻头，跟进套管采用外径φ146mm、内径φ131mm，达到基岩后取出全部偏心钻，换成外径φ110mm直锤钻具，钻至设计孔深，将锚索从2级套管下入孔底，先进行锚固段注浆，自由段边注浆边拔管，先将2级套管拔出，再拔出1级套管，其它工艺同前面所述。
2级钢套管工艺流程：施工准备→钻机就位→第1级钢套管跟进钻孔→停钻换装钻具→第2级钢套管跟进钻孔→停钻换装直锤钻具→钻至设计孔深取出钻具→清孔并验收。
② 单级套管多次跟进施工
选用YXZ～70A型锚杆钻机，外径φ115mm扩孔直径达φ155mm的偏心钻头，跟进套管采用外径φ146mm、内径φ131mm，钻45～50m左右时，取出全部钻具，拔出所有套管和管靴，更换管靴和第一节套管，从原孔从新钻进，直至到达基岩面，取出全部钻具，换成φ110mm直锤钻具，钻至设计孔深，取出全部钻具，将锚索从φ146mm套管下入孔底，YD～50型液压拔管器拔管，其它工艺同前面所述，此种方式较第一种方法施工时间长，管靴损耗量大。
单级钢套管工艺流程：施工准备→钻机就位→钢套管跟进钻孔至45～50m→停钻换装第一节套管和管靴→钻孔至65～70m→停钻换装第一节套管和管靴→钻至设计孔深取出钻具→清孔并验收。
注意事项：
⑴ 及时更换管靴和第一节套管和管靴，采用“单级套管多次跟进”时，在套管跟进45～50m时必须更换第一节套管和管靴，以免过早损坏而从新补钻，以后每增加20m，需从新更换。
⑵ 钻孔过提拉钻杆，利用高压风将孔内钻碴及时排除，每3～6m效验一次角度，保证锚索设计角度要求，同时保证钢套管路径的顺畅。
⑶ 锚固段注浆压力以回浆压力为标准，控制在0.3～0.4MPa；张拉段注浆，回浆管回浆后即可结束，注浆压力以浆液在管路内流动顺畅为标准，可有效降低浆液损耗。
4、结束语
锚索钢套管跟进技术解决了松散地质滑坡体加固中难以成孔的问题，而1、2级钢套管的施工方式大幅度提高了预应力锚索成孔的距离，从而使得预应力锚索应用更加广泛实用。
参考文献：
[1]水电水利工程预应力锚索施工规范（DLT5083-2015）
论文作者:赵甲毅
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/16
标签：套管论文; 钻孔论文; 钻杆论文; 注浆论文; 钻机论文; 偏心论文; 锚固论文; 《基层建设》2019年第21期论文;