自鉆式錨桿在高摩贊大壩巖石支護中的應用

史桂合

（中國水利水電建設集團第七工程局有限公司，四川成都610081）

自鉆式錨桿在高摩贊大壩巖石支護中的應用

史桂合

（中國水利水電建設集團第七工程局有限公司，四川成都610081）

文章介紹了自鉆式錨桿的施工原理、施工工藝和施工中應注意的事項，通過該施工方案應用后所表現出來的優越性，得出自鉆式錨桿值得在不良地質條件下廣泛應用的結論。

自鉆式錨桿；不良地質條件；巖石支護；應用；高摩贊大壩工程

1 工程概況

高摩贊大壩樞紐工程位于巴基斯坦西北邊境省境內的印度河支流Gomal Zam河上，工程以灌溉為主，兼顧防洪發電。工程主要由大壩、廠房和開關站組成。

高摩贊大壩為拱形碾壓混凝土重力壩，最大壩高為133 m，壩頂高程為763.00 m，壩頂長度為231 m。大壩右壩肩開挖高程為878.00～630 m，最大開挖高度為240 m。

2 右壩肩的地質情況

右壩肩762.8～778 m高程范圍邊坡的巖石很差，主要由灰巖組成，風化嚴重，而且較為破碎，采用手風鉆或者液壓鉆機進行錨桿鉆孔時極易塌孔，造成大量的反復施工，還有鉆桿被卡在孔里面無法取出的現象，造成大量的人工、設備資源和工期的浪費，更重要的是錨固質量得不到保證。

3 邊坡支護形式

根據設計施工圖紙，右壩肩762.8～778 m高程區域的支護形式為錨桿（直徑為φ22 mm，長度為4 m，間距為3 m，排距為2.5 m，梅花型交錯布置）、鋼筋網（直徑為φ6 mm，網格間距為200 mm×200 mm）和噴混凝土（噴混凝土抗壓強度為20 MPa，厚度為 50～80 mm）。

4 錨桿施工方案選擇

高摩贊大壩右壩肩762.8～778 m高程區域較差的地質條件，給傳統的全長砂漿錨桿的施工帶來極大的困難。

1）由于巖石破碎，在手持式或液壓鉆機在造孔時極易塌孔，錨桿根本無法無法插到孔底，錨桿的深度根本無法保證。

2）在塌孔的情況下，為了保證錨桿深度不得不反復的吹孔、洗孔，造成了大量的人工、和設備資源的浪費。

3）鉆桿被破碎的石塊卡在孔里面，造成鉆桿資源和施工時間的大量浪費。

4）由于巖石破碎塌孔，在錨桿安裝完成的情況下，由于孔內仍有塌落的碎石塊，造成注漿通道的堵塞，注漿質量得不到保證。

5）由于錨桿施工不能正常的進行，使得后續的掛鋼筋網和噴混凝土支護施工也停滯不前，導致整個支護施工的嚴重滯后。

綜上所述，由于該區域特殊的地質條件和傳統全長砂漿錨桿的施工的局限性，而自鉆式錨桿可以克服前面所述的不良地質條件將鉆孔、注漿及錨固等功能一體化，并能達到較好的效果，因此選擇GM25型自鉆式錨桿用于該工程部位。

5 自鉆式錨桿的結構及主要技術參數

GM25型自鉆式錨桿由合金鉆頭、螺旋形錨桿體、連接套（能使錨桿邊鉆邊加長至設計長度）、止漿塞（橡膠材料，孔內為螺紋狀，使注漿保持一定的壓力以充分填充圍巖的空隙）、拱形墊板（拱形能承受更大的圍巖壓力）、螺母（將圍巖的應力集中傳遞到墊板上）、堵漿塞（能防止錨桿體的中間孔內漏漿）組成。GM25型自鉆式錨桿的結構示意圖如圖1所示：

GM25型自鉆式錨桿的主要技術參數如表1所示：

表1 GM25型自鉆式錨桿的主要技術參數

6 自鉆式錨桿施工原理

自鉆式錨桿的桿體是中空的，桿體兼做鉆桿和注漿管路，漿液經過桿體的從鉆頭處噴射出來，填充錨桿周圍的孔隙，漿液在壓力的作用下滲透到錨桿孔周圍的破碎巖石的裂隙中，并將其固結，從而增強圍巖穩定性。在具體操作和施工過程中，通過連接套將帶有合金鉆頭的螺旋形的錨桿體與手風鉆沖擊器上的螺旋型釬桿連接起來，通過手風鉆風動馬達的帶動，螺旋形的錨桿體進行回轉沖擊鉆進作業，在鉆進作業過程中根據設計要求，通過連接套加長錨桿。

在回轉沖擊鉆進的過程中，自鉆式錨桿的螺旋桿體起到鉆桿的作用；鉆孔工序結束后螺旋桿體和合金鉆頭不用取出而是留在孔內，在注漿過程漿液從桿體中間的內孔通過，此時桿體起到注漿管的作用；注漿工序結束后桿體和鉆頭通過漿液和周圍的圍巖結合起來，起到穩定圍巖的作用，螺旋桿體此時充當錨桿的作用，這便是自鉆式錨桿的螺旋桿體的多重功能。

7 自鉆式錨桿施工工藝

1）施工準備。將施工區域邊坡上的的松動危石全部清理掉，在錨桿施工區域搭設腳手架，在腳手架上搭設施工平臺。

隨著我國社會經濟的不斷發展，道路交通建設實現了高速發展，同時隨著人們生活水平和人均收入的不斷提高，購買私家車的家庭也逐年增多。私家車數量上的增多一方面給人們的生活帶來了極大的便利，另一方面增加了城市交通管理的復雜性，交通事故出現的概率較往年而言也有了大幅度的增加，其中酒駕事故的頻頻發生，不僅給自身而且也給社會安全帶來了極大危險，由此，人們對于該方面的立法也給予了足夠的關注和認識。

2）測量放線。測量人員根據設計施工圖紙將錨桿孔的位置放出，并用噴漆在邊坡上標記。

3）錨桿鉆進。通過連接套將帶有合金鉆頭的螺旋形的錨桿桿體與手風鉆沖擊器上的螺旋型釬桿連接起來，壓縮空氣帶動手風鉆的風動馬達，螺旋形的錨桿體開始進行回轉沖擊鉆進作業，在鉆進作業過程中通過連接套加長錨桿滿足設計施工圖紙的要求（為便于操作，該工程部位采用2×2 m長的錨桿滿足設計要求的4 m長度）。

4）錨桿孔的清洗。自鉆式錨桿鉆進到設計要求的深度后，將手風鉆上面的壓縮空氣閥門打開（或者將壓縮風管快速接頭直接接到自鉆式錨桿的外漏端頭上）使壓縮空氣通過自鉆式錨桿的內孔進入錨桿孔內進行沖洗，將錨桿鉆進過程中產生的巖粉、細小的巖石碎塊吹到孔外，最后采用有壓水從自鉆式錨桿的內孔到達錨桿孔內，對孔周圍的巖石進行濕潤，水壓力不宜過大以免塌孔造成錨桿孔的堵塞。

5）注漿準備。將止漿塞安裝到錨桿的外露端頭（與孔口保持一定距離）后，把注漿管快速接頭與自鉆式錨桿的外露端頭接好；按照設計的配合比拌制砂漿或者純水泥漿（要求砂子直徑在1 mm以下，而且水泥和砂子都要過篩；灰砂比為1∶0～1∶1，水灰比為 0.45∶1～0.5∶1）；檢查注漿機的壓力表、螺旋軸、管路和電機等關鍵部位，確保狀態良好。

6）注漿。啟動注漿機，將注漿機內按照設計配合比，拌制的砂漿或者純水泥漿通過注漿管和自鉆式錨桿的內孔到達錨桿孔內，當有漿液從錨桿孔口溢出時將止漿塞擰緊，此時錨桿孔內的漿液壓力升高，能更有效地對錨桿孔周圍的破碎巖石進行固結灌漿，當注漿機壓力表上的讀數達到設計值時停止注漿，將注漿管快速接頭從自鉆式錨桿端頭取下時，迅速把堵漿塞塞進錨桿的內孔，防止漿液外漏。

7）安裝墊板和螺母。錨桿砂漿或水泥漿強度滿足設計要求時，可按照要求對所灌注的錨桿抽樣進行抗拔檢查，滿足抗拔設計要求的錨桿，即可安裝拱形墊板和螺母，并且將螺母擰緊。

8 施工中應注意的事項

1）從事自鉆式錨桿鉆孔的施工人員必須穿緊身連體工作服，嚴禁穿著寬松的衣服從事該項作業，避免螺旋桿體在旋轉過程中纏繞施工人員的衣服而發生意外。

2）在純水泥漿或水泥砂漿拌制前對水泥和砂子全部過篩，避免拌制的漿液堵塞注漿管路而發生意外。

4）錨桿注漿結束8 h以內，工作面附近禁止爆破作業，以免影響水泥漿或水泥砂漿的正常凝固，降低錨桿的錨固質量。

5）注漿結束后水泥漿或水泥砂漿強度到達設計要求后，及時將拱形墊板和螺母安裝到螺旋桿體上面，使得圍巖的應力能及時傳遞到錨桿上面，錨桿盡早發揮作用。

9 自鉆式錨桿的優點

自鉆式錨桿可以克服不良地質條件將鉆孔、注漿及錨固等功能一體化，簡化了普通砂漿錨桿施工工序，因此選擇自鉆式錨桿用于該工程部位。

1）在不良地質條件下使用自鉆式錨桿，避免了塌孔所帶來的的人工和時間的浪費，一次鉆進到位不用再單獨安裝錨桿，不必擔心鉆桿被卡在孔內，螺旋桿體既是鉆桿也是錨桿。

2）自鉆式錨桿簡化了普通全長砂漿錨桿施工工序，縮短了施工時間，有利于提高生產效率和效益。

3）通過自鉆式錨桿的內孔注漿，更有效地保證了注漿通道的暢通，有利于提高注漿效率。

4）由于自鉆式錨桿自帶配套的止漿塞、堵漿塞，更有效地保證了注漿壓力，使得漿液更容易進入到錨桿孔內四周破碎的巖石內，并使之固結，從而達到穩定圍巖的目的。

綜上所述，自鉆式錨桿在簡化施工工序、鉆孔的質量和鉆孔效率、注漿工藝和注漿質量等方面有表現出較好的優越性，在不良地質條件下應用自鉆式錨桿能更好的提高施工效率和生產效益。

［1］GB50086-2001，錨桿噴射混凝土支護技術規范［S］.北京：中國計劃出版社，2001.

［2］中國水利水電工程總公司.DL/T5181-2003水電水利工程錨噴支護施工規范［S］.北京：中國電力出版社，2003.

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