浅谈城市基坑支护体系锚索施工防尘措施

向明智 何晓静 王双峰 胡华伟

（四川省地质工程勘察院集团有限公司，四川 成都 610000）

随着城市化进程的加快，城区中心土地价值达到寸土寸金的程度，城市化进程中，人类逐渐朝地下索取空间，城市建筑地下室由原来的1～2层，逐渐变为3～4层，甚至更多层。锚拉桩是较为常用的城市基坑支护体系之一。

在锚索施工过程中，空压机在施工过程中提供气源动力，是气动系统的核心设备，它是将原动的机械能转换成气体压力能的装置。空压机成为城市基坑支护体系锚索施工过程中不可或缺的动力装置。城市基坑周边居民往往相对较为密集，锚索施工过程中产生的扬尘需采取有效的防尘措施，否则扩散到周边环境中，造成周边空气中PM2.5和PM10[1]超标，触发扬尘监控系统报警[2]。

城市基坑工程锚索施工过程中采取有效的防尘措施，有效降低施工过程产生的扬尘数量，降低施工现场固体颗粒物质的含量，改善工人施工环境，满足政府监管部门施工现场扬尘控制的要求，满足现代绿色环保施工的要求，达到保护环境的目的[5]。

由于锚索施工产生的扬尘数量与锚索施工段岩土体类别、含水量率、地下水水位、空压机送风量、钻头钻速等密切相关，根据不同的地层选择合适的降尘措施，能够有效控制扬尘污染。

本文以成都某基坑锚索施工降尘为例，分析锚索施工降尘施工措施。

1 地层岩性

根据地勘报告，钻孔揭露深度范围内，场地地层从上至下依次为第四系全新统人工填土层（Q4ml）、第四系全新统冲积层（Q4al）及白垩系灌口组（K2g）泥岩。地层主要特征分述如下：

1.1 第四系全新统人工填土层（Q4ml）

填土：杂填土主要由新近回填卵石、砖瓦块碎片混少量黏性土等组成。填土厚度0.5～1.5 m。

1.2 第四系全新统冲积层（Q4al）

（1）粉质黏土及细砂：粉质黏土根据状态可分为可塑粉质黏土及软塑粉质黏土，全新统冲积层层底埋深约3.50 m。

（2）卵石：黄灰、灰色。以弱风化为主。湿～饱和。

松散卵石、稍密卵石、中密卵石和密实卵石四个亚层，卵石层厚3.50～4.50 m，层底埋深7.5～8.0 m。

（3）白垩系灌口组（K2g）中风化泥岩：泥质结构，中～厚层状构造，主要矿物成分为黏土矿物等。

2 地下水条件

根据勘察报告，场地地下水主要为埋藏于第四系砂卵石层中的孔隙潜水，大气降水和区域地下水为其主要补给源。砂、卵石层为主要含水层，具有较强的渗透性，渗透系数约25m/d。在中风化泥岩中，有基岩裂隙水分布，其水量主要受裂隙发育控制。场地枯水期孔隙潜水稳定水位埋深3.8～4.5 m，丰水期最高水位埋深约1.5～3.0m。

施工期间虽然基坑进行了降水工作，但由于泥岩中有基岩裂隙存在，地下水位位于砂卵石界面位置处。

根据地层条件和设计文件，锚索施工涉及的地层为卵石层和泥岩。在类似地层施工过程中常用的除尘措施多为大面积喷淋，该方法会造成施工场地湿滑、泥泞、积水等情况，并会使钻杆、套管湿滑，锚索施工用电存在一定的安全隐患，会影响工人正常施工，且该方法用水量大、针对性较差、除尘效率低、效果差。降尘措施如下：

2.1 控制供风量

目前施工现场常用的降尘措施控制送风量降尘，送风量过大导致出口风速过高，造成尘土飞扬。

卵石层锚索钻探施工：锚索钻孔在卵石层施工过程中，由于卵石层具有一定的含水量，潜孔锤旋转过程中将大块的卵石击碎，变成小块状、碎屑状、粉末状固体物质，加上固体颗粒物质较大，需要严格控制送风量，避免由于送风量过大，造成孔内冲出高速固体物质速度过高，击伤施工人员。该地层施工过程中，采用控制风速可以有效控制扬尘，施工前可以根据现场施工进度、暂停基坑降水提高卵石层的含水量，降低扬尘。

中风化泥岩层锚索钻探施工：中风化泥岩为泥质结构，中～厚层状构造，裂隙较发育，结构完整。加上中风化泥岩层含水量较低，锚索钻孔在中风化泥岩层施工过程中，潜孔锤旋转过程中将泥岩磨碎成粉末状，粉末状泥岩为扬尘的主要成分，因此在泥岩施工过程中，控制供风量能够有效控制烟尘的传播，但不能从根本上控制扬尘。泥岩中若存在软弱夹层或强风化层，供风量过小，会造成软弱泥土堵塞潜孔锤钻头前方风孔。因此，遇到软弱岩层需控制钻进压力和钻速。

2.2 高压水泵风管供水

锚索施工过程中采用高压水泵利用三通管向锚索钻机供风管内注入适量的高压水，高压水与风管内高压空气混合形成混合气体，到达钻头位置，与钻探过程中产生的粉尘充分混合，达到降尘的目的。

卵石层锚索钻探施工：由于卵石层内含有一定量的水，高压气管注水法对卵石层含水量较低的地层影响较大，对卵石层含水量相对较高的地层影响较小中风化。泥岩地层锚索钻探施工：泥岩多为泥质结构，中～厚层状构造，结构完整，造成泥岩中含水量较低，锚索施工过程通过高压风管注水方式降尘效果较好，但是需要对注水量进行严格控制，注水量过大造成风管喷出泥浆，场地泥泞，注水量过少达不到降尘的效果。

该项降尘措施实用性广、应用较广泛[6]。

3 移动式雾炮机降尘

施工过程中采用移动式雾炮机降尘[4]。雾炮机具有移动便利的优点，但该降尘措施具有一定的局限性，降尘针对性较差，待扬尘扩散以后再进行喷雾降尘，降尘可控性较差，效率较低，喷雾时间过长、喷雾量过大，容易造成场地、机械及操作人员淋湿，影响施工效率，加上锚索钻机多使用电动设备，大面积的喷淋降尘施工用电具有一定的安全隐患，因此在施工过程中应控制雾炮机喷出方向和力度。

降尘效果受到风向、风力、地层、场地等外界因素的影响较大，降尘效果相对较差，实用性一般。

4 扬尘收容装置

锚索施工过程中采用电动机带动吸尘装置，锚索施工空气出口端采用收容装置将混合气体收集、引入硬质塑料管，塑料管连接吸尘器入口，混合气体通过吸尘器滤芯进行过滤，吸尘器出口连接布置一条长2～3m的帆布袋，用于吸收多余的细颗粒物质。

该装置主要适用于无地下水或者地下水较少、节理裂隙不发育、整体性较好的地层。地下水丰富或者地层节理裂隙发育且含有地下水的情况下不适用该装置。

该装置实用性较差，但在适宜的地层中具有良好的降尘效果，如图1所示。

式中：s为脑电信号；Q1为对脑电信号进行1/4位数；Q3为对脑电信号进行3/4位数。根据提取好的脑电信号特征，采用ELM和SVM分类器分别对测试数据和训练数据进行警觉度状态的分类。

图1 扬尘收容装置

5 孔口高压喷雾装置降尘

孔口降尘为一种在锚索施工出风口位置进行降尘，有效降低扬尘的效率。锚索钻机套管孔口高压喷雾装置如图2所示，固定装置大样如图3所示。

图2 锚索钻机套管孔口高压降尘装置

图3 固定装置大样详图

降尘设备使用过程如下：

5.1 调试

（1）将高压水泵接通电源，确保三相电源不反相，确认接地线是否完好；高压水泵电源宜采用远程遥控开关，便于作业人员开关操作；作业人员应戴绝缘手套，以免发生触电事故。

（2）高压水泵进水孔接通水源，建议高压水泵使用自来水（因为自来水中杂质较少，不宜堵塞高压喷头）；使用其他水源时，高压水泵的进水口应安装过滤装置，过滤金属管建议采用钢丝管，便于携带安拆等工作，避免因堵塞高压喷头而使气流堵塞造成危险。

（3）将高压泵出水口与降尘装置进水高压管采用软质高压管接通，并将接口处绑扎牢固，以免水压力过大造成接口处崩开。

（4）启动前调高压泵压力阀门，启动时宜采用0.5MPa以下压力。启动后空载进行调试，检查各高压喷头的喷水量及喷水方向是否正常，避免因喷水方向不当造成人员受伤。旋转高压泵压力阀门，测试各压力条件下喷淋装置是否完好。

5.2 安装

待调试完毕，确认装置一切正常后可进行降尘装置的安装工作。

5.3 降尘过程

在锚索钻机钻孔施工过程中，钻杆⑨快速旋转，刷毛会带动⑩产生轻微旋转，套管卡箍②会跟随⑧旋转，套管轴承③是为了保持降尘装置外壳不会跟随⑧旋转，保证降尘装置外壳的稳定性。

钻杆旋转过程中，高压进水管⑥通过高压水泵向高压喷水管⑤加压供水，喷水管喷头持续喷水，在降尘装置的腔室内形成高压水雾，在钻机冲击过程中粉碎的岩屑和粉尘在降尘装置的腔室内遇到高压水雾后沉积，形成的泥浆通过降尘装置外壳的排渣管排出。排渣管连接真空泵，可在降尘装置腔室内形成负压，能防止施工过程中产生的岩屑粉尘从钻杆孔逸出而产生污染。通过以上方式实现了锚索施工过程中降尘的目的。

5.4 过程调压

在锚索钻孔施工过程中，会遇到各种不同地层，空压机的供风量也会根据钻进地层情况进行调节，高压水泵的压力也应根据空压机的供风量来调节压力以达到良好的降尘效果。旋转高压水泵压力阀门时，应根据降尘效果缓慢旋转，不能快速突然旋转。

当遇到砂卵石地层时，由于钻孔冲出的大多为较大的颗粒状砂石，此时应调大空压机供风量，高压水泵压力也应随之加大；当遇到泥岩地层时，钻孔冲出的大多为细颗粒的粉尘，此时高压水泵压力应随供风量调小。

5.5 拆卸

待施工完成后，同时关闭空压机供风和高压水泵压力阀门，然后关闭高压水泵电源，最后关闭自来水阀门。

6 结论与建议

（1）随着环保意识的提高，改善施工场地环境和场地周边环境势在必行。

（2）由于锚索施工的地质条件较为复杂多变，因此在施工过程中选择合适的降尘措施，能够取得良好的降尘效果。

（3）降尘过程中，装置还存在不足之处，需要在实践中不断改进和完善。