摘要：框架锚杆及锚索防护广泛应用于高等级公路上边坡防护，边坡坡面的钻孔作业是其中主要工序，本文对万能杆件组装式钻孔台车在阳蟒高速公路建设中的实际应用做了深入的总结和分析，对该工艺公路工程建设中的推广应用有一定的参考价值。
关键词：杆件快速组装 钻孔台车
阳蟒高速公路项目地理位置属于太行山、中条山的衔接处，区内地形地貌复杂，沟壑纵横，起点为黄土丘陵区，终点为构造剥蚀中山区，中间分布溶蚀侵蚀低中山区及丘陵区，由于地形复杂，存在大量高边坡框架锚杆和锚索防护工程，万能杆件组装式坡面钻孔台车在阳蟒高速公路建设过程中得到了广泛的应用，提高了钻孔速度，简化了施工工艺，节约了建设资金，取得了良好的经济和社会效益。
1框架防护概念和常规钻孔工艺
在公路路堑边坡的防护中，为了确保边坡稳定，常采用框架锚杆或锚索防护技术，在施工的过程中，首先要在边坡的岩土上面钻孔，钻孔深度取决于钻孔的基岩的深度，一般应直至稳定基岩区，再将锚杆或锚索放入入孔中，采用一定配合比的水泥砂浆进行稳固，限制岩土体脱离原体，增加了岩土体的粘聚性，从而使得岩土体自身的承载能力大大加强，边坡趋于稳定。坡面钻孔是该类型防护工程的重要工序，必须确保锚杆孔开钻就位纵横误差不得超过±50mm，高程误差不得超过±100mm，钻孔倾角和方向符合设计要求，倾角允许误差位±1.0°，方位允许误差±2.0°。锚杆与水平面的交角z不大于45°，一般在15°～20°之间。
以往常规工艺利用φ50mm脚手架杆搭设满足相应承载能力和稳固条件的脚手架平台，平台用锚杆与坡面固定，钻机用三脚支架提升到平台上。根据坡面测放孔位，准确安装固定钻机，并严格认真进行机位调整后进行锚杆孔钻进施工。如附图一所示：
图1：框架防护钻孔常规工艺
常规工艺存在以下缺陷：一是施工周期长，搭设杆件平台需要花费大量时间。二是杆件总用量大，需要支付高额租赁费。三是钻机在平台移动困难，且只能水平移动，钻孔孔位和角度调整困难，速度慢，一次只能完成同一高度上的钻孔，效率低下，进而影响经济效益。
2开发万能杆件组装式坡面钻孔台车
要想解决常规坡面钻孔工艺的缺点，提高钻孔效率和钻孔质量，保质保量完成施工任务，必须解决钻孔钻机和人员在坡面快速方便的移动和钻机方便准确的就位调整难题。我们从工地常用的人力车组装过程得到了灵感，采用杆件组装车体框架，将钻机安装于车体，通过卷扬机牵引小车即可实现在坡面的快速移动，在边坡顶部更换卷扬机锚固点就可以完成水平方向的小车移动，这样也省去了搭设脚手架的繁复过程，且不受边坡开挖过程的限制，在小车上设置可调整的钻机尾部支架，就可以方便实现钻孔角度的精确控制。
3组装试制的具体方法
首先使用AUTOCAD软件按照预计使用坡面高度，绘制出钻孔台车的简图，顶部平台按照2米考虑，对平台杆件、车身杆件、底盘杆件、潜孔钻尾部支架杆件等进行编号，列表计算杆件长度。
选择钻孔台车配套机械设备。根据设计孔径，考虑一定余量，我们选用了ZQD-100型电动潜孔钻，经过计算台车杆件总长度约为30米，延米重4KG/延米 ，杆件总重120KG，扣件按照30个考虑，每个按照1KG计算，总重30KG，潜孔钻重量为120KG，电动提升机重量80KG,平台人员考虑2人按照每人体重100KG考虑则重量为200KG，,轮组、电器、开关钻杆等杂物按照100KG考虑，则钻孔台车总重120+30+120+80+200+100=650KG，考虑2倍以上的安全系数，提升机吨位选用2吨级别，钢丝绳直径11mm,可确保平台安全使用。
图3：地锚示意图
表1 机械设备一览表
4快速组装式坡面钻孔台车操作要点
4.1施工准备
组织进行技术交底，明确设计意图和质量要求，根据设计按坡率进行施工放样，对边坡进行修整，过高则用风镐凿除，并用横纵交叉线拉直，检查边坡修整情况，并对坡面危石松散岩面进行排险作业。在边坡整修过程中应注意边坡排水，可在堑顶设置排水沟，避免水流冲刷边坡。
4.2利用钢管扣件按照预定边坡角度和尺寸拼装钻孔台车，安装钻孔设备，检查发电机和空压机工况是否正常，对电路、气路线缆进行安全检查。
4.3边坡顶部埋设桩地锚，如为岩石坡顶，可直接用风枪在完整基岩上钻孔植入20mm直径圆钢作为锚固端，如为土质坡顶，则需要对锚固深度进行验算，以普通黏土为例，验算过程如下：
图4：组装完成的坡面钻孔台车和正在工作的台车
4.3.1卷扬机2吨固定地锚的计算：
地锚抗拔力由两部分组成，即：锚梁上部G和锚梁与土壤之间摩擦力F。因此地锚的抗拔力Q为：
Q=10G+F (N)
G=((b+b1)/2)*H*L*r (Kg)
F=u*P*cosa (N)
P=17000 (N)
故： Q=5(b+b1)H*L*r+u*P*cosa (N)
式中：Q－地锚的抗拔力（N）；
G－地锚上部土重（Kg）；
H－锚梁埋置深度；取1.1 (m) ；
L－锚梁长度；取1.3 (m)；
r－土壤容重；取1800 (Kg/m^3)；
u－锚梁与土壤的滑动摩擦系数，取硬木与土壤摩擦系数为0.5；
h－锚梁直径,取0.2 (m)；
Φ－土壤抗拔角。选用亚粘土、硬塑、取：35°
b=b1+tgΦ
=0.2+1.1*tg35°
=0.97(m)；
Q=5(0.97+0.2)1.1*1.3*1800+0.5*17000*cos45°
=21068≈(Q)
=K*P*sina
=1.8*17000*sin45°
=21637 (N)
式中：k－安全系数，取值为1.8，则P*sina－外力向上的垂直分力满足使用要求，
4.4锚杆钻孔
4.4.1锚杆孔位放测时，先用桩定位，要求孔位准确．
4.4.2操作电动提升机牵引钻孔台车到达拟钻孔位置，根据坡面测放的孔位准确精调固定钻机，并严格进行孔位调整，钻孔倾角和方向符合设计要求。
4.4.3钻孔要求干钻，禁止采用水钻，以确保锚杆施工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。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，造成下锚困难或其它意外事故。钻进过程中要作好现场施工记录。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，须立即停钻，及时进行固壁灌浆处理（灌浆压力0.1～0.2MPa），待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进。
4.4.4锚杆孔清理
钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻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）将孔内岩粉及水体全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。除相对坚硬完整之岩体锚固外，不得采用高压水冲洗。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。
4.4.5锚杆孔检验
锚杆孔钻造结束后，须经现场监理检验合格后，方可进行下道工序。孔径、孔深检查一般采用设计孔径、钻头和标准钻杆在现场监理旁站的条件下验孔，要求验孔过程中钻头平顺推进，不产生冲击或抖动，钻具验送长度满足设计锚杆孔深度，退钻要求顺畅，用高压风吹验不存明显飞溅尘碴及水体现象。同时要求复查锚孔孔位、倾角和方位，全部锚孔施工分项工作合格后，即可认为锚孔钻造检验合格。可进行后续注浆锚固、浇筑框架混凝土等工作。一组完成后即可进行台车移位，开始下一组钻孔，垂直方向的移动，只需要启动电动提升机即可完成，水平方向的移位需要台车下落至二级平台，人工辅助移动位置。此处不再赘述。
4.6快速组装坡面钻孔台车安全注意事项
4.6.1电动提升机地锚必须单设，不得利用树木、电线杆、建筑物代替地锚。
4.6.2导向滑轮不得使用开口滑轮，钢丝绳在使用中不得拖地打弯，不得使用油芯外露和压扁的钢丝绳。
4.6.3使用前检查刹车制动是否灵敏,关键、扣件有无异常，是否牢固可靠，经检查试运转合格后，方准操作。
4.6.4工作中遇到停电，应将台车放到地面，不得悬挂在半空。工作完毕，拉闸断电，锁好闸箱。
4.5.6每天检查钢丝绳、天轮、地滑子的运转情况，每周加一次油。
5坡面钻孔台车的经济效益
以阳蟒高速公路ZBLJ1合同段K7+460-K7+866段框架锚杆防护工程为例，该段落长405米，两级边坡，需打入直径32mm钢筋锚杆172根，合计1548米，总重9780KG，锚杆钢筋横竖间距一级边坡为3.5米，二级边坡为为4.0米。我们列表进行了工料机投入和施工周期的比较，钻空台车费用比常规工艺节省工期15天，费用节省22347元具体情况如下：
表2： 坡面钻孔台车与常规工艺对比表
6结语
1、应用快速组装钻孔台车可以实现坡面钻孔快速施工，节省了搭设拆除脚手架的时间和费用安全可靠，值得在公路工程坡面防护施工中大力推广。
2、目前钻孔台车横向移动需要人工辅助，下一步需要继续研究解决横向快速移动的方法。
参考文献
[1]JGJ130-2011《扣件式钢管脚手架安全技术规范》
[2] GB6067-2010《起重机械安全规程》
论文作者:赵青岩
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/2
标签：钻孔论文; 台车论文; 锚杆论文; 钻机论文; 锚固论文; 防护论文; 框架论文; 《建筑学研究前沿》2017年第29期论文;