淺談城市基坑支護體系錨索施工防塵措施

向明智 何曉靜 王雙峰 胡華偉

（四川省地質工程勘察院集團有限公司，四川 成都 610000）

隨著城市化進程的加快，城區中心土地價值達到寸土寸金的程度，城市化進程中，人類逐漸朝地下索取空間，城市建筑地下室由原來的1～2層，逐漸變為3～4層，甚至更多層。錨拉樁是較為常用的城市基坑支護體系之一。

在錨索施工過程中，空壓機在施工過程中提供氣源動力，是氣動系統的核心設備，它是將原動的機械能轉換成氣體壓力能的裝置。空壓機成為城市基坑支護體系錨索施工過程中不可或缺的動力裝置。城市基坑周邊居民往往相對較為密集，錨索施工過程中產生的揚塵需采取有效的防塵措施，否則擴散到周邊環境中，造成周邊空氣中PM2.5和PM10[1]超標，觸發揚塵監控系統報警[2]。

城市基坑工程錨索施工過程中采取有效的防塵措施，有效降低施工過程產生的揚塵數量，降低施工現場固體顆粒物質的含量，改善工人施工環境，滿足政府監管部門施工現場揚塵控制的要求，滿足現代綠色環保施工的要求，達到保護環境的目的[5]。

由于錨索施工產生的揚塵數量與錨索施工段巖土體類別、含水量率、地下水水位、空壓機送風量、鉆頭鉆速等密切相關，根據不同的地層選擇合適的降塵措施，能夠有效控制揚塵污染。

本文以成都某基坑錨索施工降塵為例，分析錨索施工降塵施工措施。

1 地層巖性

根據地勘報告，鉆孔揭露深度范圍內，場地地層從上至下依次為第四系全新統人工填土層（Q4ml）、第四系全新統沖積層（Q4al）及白堊系灌口組（K2g）泥巖。地層主要特征分述如下：

1.1 第四系全新統人工填土層（Q4ml）

填土：雜填土主要由新近回填卵石、磚瓦塊碎片混少量黏性土等組成。填土厚度0.5～1.5 m。

1.2 第四系全新統沖積層（Q4al）

（1）粉質黏土及細砂：粉質黏土根據狀態可分為可塑粉質黏土及軟塑粉質黏土，全新統沖積層層底埋深約3.50 m。

（2）卵石：黃灰、灰色。以弱風化為主。濕～飽和。

松散卵石、稍密卵石、中密卵石和密實卵石四個亞層，卵石層厚3.50～4.50 m，層底埋深7.5～8.0 m。

（3）白堊系灌口組（K2g）中風化泥巖：泥質結構，中～厚層狀構造，主要礦物成分為黏土礦物等。

2 地下水條件

根據勘察報告，場地地下水主要為埋藏于第四系砂卵石層中的孔隙潛水，大氣降水和區域地下水為其主要補給源。砂、卵石層為主要含水層，具有較強的滲透性，滲透系數約25m/d。在中風化泥巖中，有基巖裂隙水分布，其水量主要受裂隙發育控制。場地枯水期孔隙潛水穩定水位埋深3.8～4.5 m，豐水期最高水位埋深約1.5～3.0m。

施工期間雖然基坑進行了降水工作，但由于泥巖中有基巖裂隙存在，地下水位位于砂卵石界面位置處。

根據地層條件和設計文件，錨索施工涉及的地層為卵石層和泥巖。在類似地層施工過程中常用的除塵措施多為大面積噴淋，該方法會造成施工場地濕滑、泥濘、積水等情況，并會使鉆桿、套管濕滑，錨索施工用電存在一定的安全隱患，會影響工人正常施工，且該方法用水量大、針對性較差、除塵效率低、效果差。降塵措施如下：

2.1 控制供風量

目前施工現場常用的降塵措施控制送風量降塵，送風量過大導致出口風速過高，造成塵土飛揚。

卵石層錨索鉆探施工：錨索鉆孔在卵石層施工過程中，由于卵石層具有一定的含水量，潛孔錘旋轉過程中將大塊的卵石擊碎，變成小塊狀、碎屑狀、粉末狀固體物質，加上固體顆粒物質較大，需要嚴格控制送風量，避免由于送風量過大，造成孔內沖出高速固體物質速度過高，擊傷施工人員。該地層施工過程中，采用控制風速可以有效控制揚塵，施工前可以根據現場施工進度、暫停基坑降水提高卵石層的含水量，降低揚塵。

中風化泥巖層錨索鉆探施工：中風化泥巖為泥質結構，中～厚層狀構造，裂隙較發育，結構完整。加上中風化泥巖層含水量較低，錨索鉆孔在中風化泥巖層施工過程中，潛孔錘旋轉過程中將泥巖磨碎成粉末狀，粉末狀泥巖為揚塵的主要成分，因此在泥巖施工過程中，控制供風量能夠有效控制煙塵的傳播，但不能從根本上控制揚塵。泥巖中若存在軟弱夾層或強風化層，供風量過小，會造成軟弱泥土堵塞潛孔錘鉆頭前方風孔。因此，遇到軟弱巖層需控制鉆進壓力和鉆速。

2.2 高壓水泵風管供水

錨索施工過程中采用高壓水泵利用三通管向錨索鉆機供風管內注入適量的高壓水，高壓水與風管內高壓空氣混合形成混合氣體，到達鉆頭位置，與鉆探過程中產生的粉塵充分混合，達到降塵的目的。

卵石層錨索鉆探施工：由于卵石層內含有一定量的水，高壓氣管注水法對卵石層含水量較低的地層影響較大，對卵石層含水量相對較高的地層影響較小中風化。泥巖地層錨索鉆探施工：泥巖多為泥質結構，中～厚層狀構造，結構完整，造成泥巖中含水量較低，錨索施工過程通過高壓風管注水方式降塵效果較好，但是需要對注水量進行嚴格控制，注水量過大造成風管噴出泥漿，場地泥濘，注水量過少達不到降塵的效果。

該項降塵措施實用性廣、應用較廣泛[6]。

3 移動式霧炮機降塵

施工過程中采用移動式霧炮機降塵[4]。霧炮機具有移動便利的優點，但該降塵措施具有一定的局限性，降塵針對性較差，待揚塵擴散以后再進行噴霧降塵，降塵可控性較差，效率較低，噴霧時間過長、噴霧量過大，容易造成場地、機械及操作人員淋濕，影響施工效率，加上錨索鉆機多使用電動設備，大面積的噴淋降塵施工用電具有一定的安全隱患，因此在施工過程中應控制霧炮機噴出方向和力度。

降塵效果受到風向、風力、地層、場地等外界因素的影響較大，降塵效果相對較差，實用性一般。

4 揚塵收容裝置

錨索施工過程中采用電動機帶動吸塵裝置，錨索施工空氣出口端采用收容裝置將混合氣體收集、引入硬質塑料管，塑料管連接吸塵器入口，混合氣體通過吸塵器濾芯進行過濾，吸塵器出口連接布置一條長2～3m的帆布袋，用于吸收多余的細顆粒物質。

該裝置主要適用于無地下水或者地下水較少、節理裂隙不發育、整體性較好的地層。地下水豐富或者地層節理裂隙發育且含有地下水的情況下不適用該裝置。

該裝置實用性較差，但在適宜的地層中具有良好的降塵效果，如圖1所示。

式中：s為腦電信號；Q1為對腦電信號進行1/4位數；Q3為對腦電信號進行3/4位數。根據提取好的腦電信號特征，采用ELM和SVM分類器分別對測試數據和訓練數據進行警覺度狀態的分類。

圖1 揚塵收容裝置

5 孔口高壓噴霧裝置降塵

孔口降塵為一種在錨索施工出風口位置進行降塵，有效降低揚塵的效率。錨索鉆機套管孔口高壓噴霧裝置如圖2所示，固定裝置大樣如圖3所示。

圖2 錨索鉆機套管孔口高壓降塵裝置

圖3 固定裝置大樣詳圖

降塵設備使用過程如下：

5.1 調試

（1）將高壓水泵接通電源，確保三相電源不反相，確認接地線是否完好；高壓水泵電源宜采用遠程遙控開關，便于作業人員開關操作；作業人員應戴絕緣手套，以免發生觸電事故。

（2）高壓水泵進水孔接通水源，建議高壓水泵使用自來水（因為自來水中雜質較少，不宜堵塞高壓噴頭）；使用其他水源時，高壓水泵的進水口應安裝過濾裝置，過濾金屬管建議采用鋼絲管，便于攜帶安拆等工作，避免因堵塞高壓噴頭而使氣流堵塞造成危險。

（3）將高壓泵出水口與降塵裝置進水高壓管采用軟質高壓管接通，并將接口處綁扎牢固，以免水壓力過大造成接口處崩開。

（4）啟動前調高壓泵壓力閥門，啟動時宜采用0.5MPa以下壓力。啟動后空載進行調試，檢查各高壓噴頭的噴水量及噴水方向是否正常，避免因噴水方向不當造成人員受傷。旋轉高壓泵壓力閥門，測試各壓力條件下噴淋裝置是否完好。

5.2 安裝

待調試完畢，確認裝置一切正常后可進行降塵裝置的安裝工作。

5.3 降塵過程

在錨索鉆機鉆孔施工過程中，鉆桿⑨快速旋轉，刷毛會帶動⑩產生輕微旋轉，套管卡箍②會跟隨⑧旋轉，套管軸承③是為了保持降塵裝置外殼不會跟隨⑧旋轉，保證降塵裝置外殼的穩定性。

鉆桿旋轉過程中，高壓進水管⑥通過高壓水泵向高壓噴水管⑤加壓供水，噴水管噴頭持續噴水，在降塵裝置的腔室內形成高壓水霧，在鉆機沖擊過程中粉碎的巖屑和粉塵在降塵裝置的腔室內遇到高壓水霧后沉積，形成的泥漿通過降塵裝置外殼的排渣管排出。排渣管連接真空泵，可在降塵裝置腔室內形成負壓，能防止施工過程中產生的巖屑粉塵從鉆桿孔逸出而產生污染。通過以上方式實現了錨索施工過程中降塵的目的。

5.4 過程調壓

在錨索鉆孔施工過程中，會遇到各種不同地層，空壓機的供風量也會根據鉆進地層情況進行調節，高壓水泵的壓力也應根據空壓機的供風量來調節壓力以達到良好的降塵效果。旋轉高壓水泵壓力閥門時，應根據降塵效果緩慢旋轉，不能快速突然旋轉。

當遇到砂卵石地層時，由于鉆孔沖出的大多為較大的顆粒狀砂石，此時應調大空壓機供風量，高壓水泵壓力也應隨之加大；當遇到泥巖地層時，鉆孔沖出的大多為細顆粒的粉塵，此時高壓水泵壓力應隨供風量調小。

5.5 拆卸

待施工完成后，同時關閉空壓機供風和高壓水泵壓力閥門，然后關閉高壓水泵電源，最后關閉自來水閥門。

6 結論與建議

（1）隨著環保意識的提高，改善施工場地環境和場地周邊環境勢在必行。

（2）由于錨索施工的地質條件較為復雜多變，因此在施工過程中選擇合適的降塵措施，能夠取得良好的降塵效果。

（3）降塵過程中，裝置還存在不足之處，需要在實踐中不斷改進和完善。