錨桿支護在水利水電工程地下廠房施工中的應用

田 鵬，李 波

(1.呼蘭區澇區管理站，黑龍江哈爾濱 150500;2.中國水利水電第六工程局有限公司二公司，遼寧丹東 118203)

1 工程地質概況

該工程所涉錨桿支護為電站地下廠房，廠房圍巖主要為灰紫—青灰色中厚層巖屑砂巖夾泥質粉砂巖，泥質粉砂巖含量為12% ～23%。鉆孔揭露，頂拱以上分布約有10層軟弱夾層，廠房部位共分布約7～10層軟弱夾層，巖體大多呈微風化，受F220斷層影響，南端墻及頂拱巖體呈弱風化。廠房南端墻及其頂拱圍巖以Ⅳ類為主，局部為Ⅴ圍巖。北端墻及其頂拱圍巖為Ⅲ類，邊墻圍巖則以Ⅲ類為主。廠房支護施工有Φ32 mm砂漿錨桿錨入巖石(6 m、8 m、10 m3種規格)，Φ32 mm預應力錨桿(12 m規格)，以及鋼拱肋制安;噴鋼纖維混凝土20 cm;T=300 kN預應力錨索等。

2 施工工藝

砂漿錨桿采用多臂鉆與手風鉆配合進行鉆孔，錨桿注漿機注漿，在人工自制的鋼架平臺上安裝錨桿[1]。錨桿鉆孔時，孔位與施工圖紙要求的孔位偏差≤10 cm。錨桿孔的孔軸方向符合設計要求。局部滑動的節理面位置，可調整鉆孔的入巖方向，其與滑動面交角≥45°。采用“先注漿后安裝錨桿”的施工程序，鉆頭直徑大于錨桿直徑15 mm以上。可選用自進式和預應力錨桿兩種。自進式錨桿在錨桿孔穩定性差、注漿錨桿安裝困難的部位使用。預應力錨桿采用高強度鋼材制成，主要用于廠房邊墻和頂拱的不穩定體，對可能失穩的巖體施壓加固。

為保證鉆孔角度的準確，鉆孔開始時采用輕沖擊造孔，反復校核鉆孔角度，準確無誤后再全速鉆進。鉆孔至設計深度后，經檢查合格后進行錨桿安裝施工。錨桿安裝前，先用桿體量測孔深，作出標記，然后用錨桿桿體將樹脂卷送至孔底，樹脂卷送入孔底后進行攪拌[2]。攪拌樹脂時，用錨桿作業臺車緩慢推進錨桿桿體，并按廠家產品說明書規定的攪拌時間進行連續攪拌。樹脂攪拌完畢后，立即在孔口處將錨桿臨時固定。錨桿臨時固定后立即插入兩根塑料管在孔內，供張拉后灌漿和排氣。插入時應注意防止注漿管阻塞和彎曲，并注意插入深度，以免插入過深將管口阻塞。樹脂卷攪拌完畢15 min后安裝好托板、擰好螺母，完成上述錨固工藝，經監理人檢驗合格，待錨桿抗拉拔力達設計要求后，按施工圖紙規定的張拉力進行張拉，張拉采用力矩扳手施力，張拉過程中要始終保持錨桿軸向受力，并均勻加力至設計要求，然后進行鎖定。預應力錨桿張拉完成后立即進行錨桿注漿，利用予留注漿管注漿，注漿方法與錨桿施工方法相同。錨桿施工工藝流程見圖1。

3 錨桿試驗與檢測

3.1 錨桿極限拉拔

通過錨桿極限拉拔工藝性試驗，檢驗現場錨桿灌注的質量。通過錨桿極限拉拔工藝性試驗，確定錨桿極限拉拔強度。試驗步驟:①在試驗前將監理工程師指定的錨桿焊接至試驗所需的長度;②待砂漿錨桿達到28 d強度后進行極限拉拔試驗;③試驗時，機械設備準備就緒后，利用8 t汽車吊欄人工安裝固定好千斤頂，連接油泵和千斤頂的進、回油管，接通電源，啟動油泵，準備施加荷載;④閉回油閥，打開進油閥，并緩慢勻速逐級加載直至拔出錨桿或將桿體拉斷為止，記錄此時的拉拔力值，即為錨桿極限拉拔力值;⑤拉拔器要與錨桿軸線一致，每一級加載后測定錨桿位移量。⑥錨桿拉拔試驗分析。

圖1 錨桿施工工藝流程圖

3.2 錨桿密實度試驗

通過錨桿注漿密實度工藝性試驗，檢驗現場錨桿注漿是否飽滿。試驗錨桿長度、數量的選取:為使試驗具有代表性，并能夠充分起到驗證施工工藝和飽滿程度的目的，擬選擇3根8 m長的錨桿分別按3個角度進行試驗。試驗步驟:①試驗前在監理工程師認可的試驗地點搭架子以備試驗時使用。②選取與試驗錨桿直徑、長度、材質相同的錨筋若干根。③選取內徑與錨孔相同長度與錨桿一樣的PVC管若干根。④將PVC管的一端封堵，管口朝外，按與地面平行、垂直和傾斜等幾個方向固定在試驗地點搭設的架子上。⑤按設計錨桿砂漿配比拌制試驗砂漿。⑥按預定的注漿方向向PVC管內注滿砂漿，插入錨桿。⑦養生一周后將管子剖開，檢查桿體位置及注漿的密實程度。

試驗結果分析:PVC管剖開后檢查發現桿體位置聚中，注漿的密實程度較好。垂直、傾斜45°的錨桿密實度不如水平錨桿理想:垂直、傾斜45°的錨桿砂漿空隙集中在錨桿的前端，水平錨桿在尾端。

根據《錨桿噴射混凝土支護技術規范》GB50086—2001的規定，1、2、3錨桿密實度均合格。3.3 預應力錨桿試驗

根據所選定的錨固劑材料實測與圍巖和錨桿體黏結強度，驗證錨固段長度是否合理，熟悉并檢驗施工工藝。測量每級荷載下自由段的伸長長度，根據油泵卸載至零荷載時千斤頂油缸的伸長值確定預應力錨桿的鎖定荷載，測量油泵卸載后的千斤頂油缸伸長值。試驗步驟:①按照設計要求，利用T10多臂鉆機鉆孔，嚴格控制鉆孔直徑和孔深;②現場任意選取3個孔做預應力錨桿試驗，在多臂鉆上用Φ55塑料管將樹脂錨固劑逐卷送入孔底;③事先將Φ20塑料排氣管用鐵絲與錨桿體捆綁，利用多臂鉆先將前半段預應力錨桿體送入孔內，再用人工把聯結套和后半段聯結并可靠焊接，然后多臂鉆再將全部桿體推入孔內，利用秒表計時，用鉆機攪拌35 s;④鉆機反轉，與錨桿體分離，插入Φ20塑料注漿管，待樹脂錨固劑達到強度后，用混凝土濕噴機在孔口噴射CF30鋼纖維混凝土，噴射厚度≥5 cm;⑤在混凝土初凝前將孔口人工抹平，以保證千斤頂張拉時受力均勻，孔口混凝土達到強度后，先安裝130×130 mm、δ=32 mm墊板和JLM型螺母，將1 m長Φ32精扎螺紋鋼用JLL聯結器與預應力錨桿外露端聯結引長，以供千斤頂張拉使用;⑥張拉設備就緒后，上好千斤頂，在錨桿體引長端再上一聯結套，將千斤頂卡住。聯結油泵和千斤頂進、回油管和電源，啟動油泵，準備張拉;⑦關閉回油閥，打開進油閥，以30 kN/min的速率加載至初始荷載60 kN，用游標卡尺測量千斤頂油缸伸長值，然后逐級加載至75 kN、150 kN、225 kN、300 kN、345 kN，每級持荷5 min，并在每級持荷后用游標卡尺測量千斤頂油缸伸長值，該長度與千斤頂初始荷載下伸長值之差即為該荷載下的實際伸長值。待油缸卸載至零荷載后，量測油缸長度，計算錨桿鎖定應力值。30 min后再測量一次油缸長度，然后卸下聯結套、千斤頂。

試驗成果分析:3根預應力錨桿在試驗過程中性能穩定，張拉分多個循環進行，錨固段錨固力大于張拉力，預應力錨桿體在張拉過程中實際伸長值有規律可尋。選定的2.6 m錨固長度達到強度要求，樹脂錨固劑材料滿足強度要求，現場施工工藝適合預應力錨桿施工。

4 結語

預應力錨桿支護作為地下廠房支護的一種重要支護形式，對加強廠房圍巖穩定，保證施工安全起著重要的作用。預應力錨桿是否合格，關鍵在于錨固段。

[1]李英杰，蘭永偉.錨桿支護技術的發展及應用[J].煤炭技術，2007，26(08):66 －67.