淺議砂板巖層自鉆式錨桿與砂漿錨桿試驗

鄭方品

（成都水電建設工程有限公司，四川 成都 610000）

1 工程概況

1.1 工程簡介

錦屏一級水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣和鹽源縣交界處的雅礱江大河灣干流河段上，是雅礱江下游從卡拉至河口河段水電規劃梯級開發的龍頭水庫，本工程采用壩式開發，主要任務是發電為主。電站裝機6臺機組，單機容量600MW。

1.2 地質簡介

本標邊坡開挖主要涉及到左岸壩頭變形拉裂巖體，由Ⅲ2、Ⅳ1、Ⅳ2級松弛碎裂巖體組成，局部為斷層破碎帶的Ⅴ1級巖體和寬大的Ⅰ、Ⅱ級深部裂縫所在Ⅴ2級巖體。普遍極松弛、破碎，呈碎裂～散體結構，NNE～NE向順坡結構面與開挖邊坡近于平行。開挖后左岸壩頭變形拉裂巖體所在的開挖邊坡穩定條件將惡化、降低，特別在雨季極易發生滑坡。

開口邊坡線外支護施工部位多為Ⅳ1級松弛碎裂巖體，巖層為粉砂質板巖，巖體結構為塊裂～破碎的弱風化、強卸荷區，巖體波速小于3800。巖體內層面、層間擠壓錯動帶、斷層及節理裂隙發育；谷坡深部巖體內地應力高，淺表部巖體由于應力釋放卸荷松弛強烈，岸坡深部存在深部裂縫。

1.3 試驗背景

2005年下半年,監理部主持召開了CⅡ標左岸1960m高程以上開口線外邊坡支護問題現場查勘會。形成了《關于CⅡ標左岸開挖工程開口線以外邊坡支護問題現場會議紀要》。《紀要》其中一款為：鑒于開口線外15m范圍砂漿錨桿施工成孔困難，同意承建單位提出的在開口線以外15m范圍內進行砂漿錨桿、自鉆式錨桿、邊坡預灌漿和錨筋束施工試驗。施工局根據會議紀要精神編制了《開口線外自鉆式錨桿與砂漿錨桿施工試驗措施》，并結合本次試驗應同時進行砂漿錨桿施工試驗，以取得與自鉆式錨桿的對比試驗數據,對試驗區進行了自鉆式錨桿與砂漿錨桿試驗的施工對比試驗。

2 試驗目的

1、通過自鉆式錨桿與砂漿錨桿對比施工試驗，對比在本工程邊坡施工中，何種錨桿支護方式更適合于本工程邊坡地質條件。2、并在試驗中，確定自鉆式錨桿及砂漿錨桿鉆孔機具、鉆孔工藝等施工技術參數。

3 試驗布置

根據開口線外支護區的分布情況，試驗區布置于Ⅰ區開挖線外2050m高程的錨桿施工區域，該部位覆蓋層局部較厚，地層為砂板巖，具有一定的代表性，能客觀反映左岸邊坡開挖區外的地質情況。

4 錨桿鉆孔參數

自鉆式錨桿與砂漿錨桿鉆孔施工在施工排架上進行。鉆孔設備均采用YGZ-90型圓盤鉆機，供風設備采用Atlas XRS415移動式空壓機。

4.1 自鉆式錨桿參數

試驗用自鉆式錨桿采用直徑為Φ32mm的中空螺紋狀桿體，單根錨桿長度L=2m，壁厚6mm；連接套外徑Φ42mm，長度L=20cm。

自鉆式錨桿采用鉆材與自鉆式錨桿配套Ф50mm十字型合金鉆頭。

自鉆式錨桿直接安裝在動力頭上，自鉆式錨桿前端安裝合金鉆頭，進行沖擊回轉鉆進；

鉆孔工藝流程：檢查（鉆頭水孔）→復核（有無異物堵塞）→鉆進→清孔→安裝止漿塞→注漿→安裝墊板及螺母

4.2 砂漿錨桿參數

砂漿錨桿采用Φ28mm螺紋鋼，采用Ф60mm十字型合金鉆頭進行造孔。鉆孔工藝流程：檢查（鉆頭水孔）→鉆進→清孔→起鉆→錨桿安裝→插入注漿管→注漿

5 鉆孔成果及分析

本次試驗區共計布置了12根自鉆式錨桿，18根砂漿錨桿，因砂漿錨桿施工難度較大，本次試驗僅施工了12根自鉆式錨桿與3根（MGSY-Ⅰ-3-1、MGSY-Ⅰ-3-2、MGSY-Ⅰ-4-1）砂漿錨桿，從而對自鉆式錨桿與砂漿錨桿從鉆孔速度與錨桿安裝難易程序兩方面做出對比性試驗。通過鉆孔與錨桿安裝試驗獲得以下資料。

5.1 自鉆式錨桿鉆孔與安裝

自鉆式錨桿鉆孔情況表

自鉆式錨桿鉆孔情況表

自鉆式錨桿鉆孔與錨桿安裝為同步施工，即鉆桿與錨桿合二為一，當錨桿孔鉆孔至終孔后，其錨桿安裝亦達到相應深度，施工過程中避免了因覆蓋層和基巖破碎帶塌孔而無法成孔，導致錨桿安裝無法施工現象的發生。通過以上資料可得出，自鉆式錨桿鉆孔及安裝總共12根，鉆孔量為90m，其加鉆桿與鉆孔總用時為6小時50分，平均速度為13.2m/h。

5.2 砂漿錨桿鉆孔與錨桿安裝

砂漿錨桿鉆孔情況表

砂漿錨桿鉆孔情況表

MGSY-Ⅰ-3-1孔鉆孔深度為6.0m，砂漿錨桿試驗孔鉆孔結束后，錨桿安裝時僅下至孔深4.8m處，該錨桿就無法下設。MGSY-Ⅰ-3-2孔鉆孔深度為9.10m，鉆孔進時卡鉆現象明顯，安裝錨桿至孔深2.0m處，該錨桿亦無法下設。以上兩孔均經過多次反復掃孔，該錨桿仍無法下設。鑒于以上兩根砂漿錨桿安裝均無法下設到計設孔深，故MGSY-Ⅰ-4-1砂漿錨桿試驗孔鉆孔結束后，未進行錨桿安裝。砂漿錨桿鉆孔時，為防止鉆桿鉆至孔底，卡于孔內無法取出，鉆孔過程中需不斷起下鉆桿，邊鉆進邊吹孔和反復掃孔，加上巖層破碎、孔內掉塊現象嚴重，故砂漿錨桿鉆孔速度較慢。

從以上資料統計資料可得，砂漿錨桿鉆孔及安裝總共3根，鉆孔量為24m，其純鉆孔總用時為7小時15分，平均成孔速度為3.31m/h。 且錨桿安裝均未完全完成。同時，錨桿安裝時間未計入以上砂漿錨桿鉆孔統計時間內。

結語

從以上錨桿鉆孔與安裝試驗資料對比得出：該地層砂漿錨桿鉆孔，因地層未進行預處理，鉆時孔內鉆渣無法返出，鉆孔起鉆后錨桿孔孔壁四周破碎，均有不同程度上的塌孔，導致錨桿無法安裝到設計孔深，雖經掃孔處理，但效果不明顯，不對相應部位進行預處理，錨桿安裝將無法施工。

自鉆式錨桿在該地層鉆孔速度相對較快，對孔壁要求低，成孔效果好，且不存在塌孔現象，自鉆式錨桿成孔速度為砂漿錨桿鉆

孔速度的3.99倍，且不存在安裝問題。

[1]楊海巍.輸電線路巖石錨桿基礎試驗與破壞模式研究.中國地質大學(武漢),2009.