強巖溶地質缺陷條件下的預應力錨固工程施工

曾文專 羅森 李新江

（中國水利水電第八工程局有限公司 湖南長沙 410004）

強巖溶地質缺陷條件下的預應力錨固工程施工

曾文專 羅森 李新江

（中國水利水電第八工程局有限公司 湖南長沙 410004）

重慶彭水水電站右壩肩為纜機平臺，山體溶蝕發育，卸荷作用強烈，巖石破碎，溶洞、溶槽、溶縫等較多且相互連通，為確保其穩定，需用錨索對其進行加固處理。

彭水水電站；巖溶；固結灌漿；錨固

1 前言

重慶彭水水電站右壩肩山體地質條件復雜，巖溶發育，卸荷作用強烈，巖石破碎，溶洞、溶槽、溶縫等較多且相互連通，為確保其穩定，需要對其進行加固處理，加固處理采取錨固措施，孔內返出黃泥、漏風、塌孔、掉塊卡鉆、串孔跑氣等，在對錨索孔采取做固結灌漿處理時耗漿量較大，漏漿、串孔現象較為普遍，表明右壩肩部位存在嚴重的地質缺陷，由于地質缺陷處理，給鉆孔施工帶來了極大的難度，經常出現塌孔埋鉆、掉塊卡鉆等各種孔內事故，需反復進行灌漿護壁、待凝、遷移鉆機掃孔方可成孔。

2 工程布置

2.1 錨索布置

為對右壩肩地質缺陷進行錨固處理，共布置了95根3000kN級錨索，分布在EL315.5m～EL367m高程范圍內的陡邊坡上，錨索孔分為11排，按矩形布置，孔、排距均為5m，EL345.5m以上設計孔深為40m，EL315.5m～EL345.5m高程范圍內設計孔深為45m，圖紙設計總孔深為1208m，單根錨索張拉力均為3000kN，錨索造孔、制安、張拉等各道工序均在鋼排架平臺上進行。

2.2 施工排架布置

錨索施工排架采用腳手架鋼管搭設，腳手架覆蓋整個錨索施工部位，各層錨索施工平臺寬度6m。

2.3 灌注砂漿管道布置

為能夠實現多個錨索孔內同時灌注水泥砂漿，利用高差實現自流灌注水泥砂漿，從右岸纜機平臺鋪設兩套4″管道至錨索孔口，做為灌注水泥砂漿管路，孔口安裝一漏斗，漏斗插入孔內，利用高差實現自流灌注水泥砂漿，管道進口處安裝一漏斗，灌注水泥砂漿時，在上部漏斗處用水泥漿液將砂子、米石混合均勻通過鋪設的4″管道自流灌至錨索孔內。

3 施工概況

3.1 機械設備投入

MGJ-80型錨固鉆機4臺，XY-2型地質鉆機1臺，空壓機2臺，WB250/50型高壓灌漿泵2臺，ZJ-800高速制漿機2臺，切割機2臺，ZB4-500型電動油泵1臺，YCW-25型千斤頂一臺，YCW500型千斤頂1臺。

3.2 施工環境與布置

錨索鉆孔、固結灌漿、編錨索、孔內安裝錨索、錨墩混凝土澆筑、張拉等各道工序均為在鋼排架平臺上進行，每個排架既要包容同高程同排錨索孔，又要滿足鋼鉸線下料、錨索編制、下錨操作的需要，排架長70m，寬6m，高66m，分11層施工，各層施工平臺的三個臨空面均設置1.3m高的安全防護欄桿及掛設安全網。每排錨索施工平臺面積為70m×6m。

3.3 使用水泥材料

錨固段灌漿，使用標號為P.O.52.5MPa強度級的普通硅酸鹽水泥；固結灌漿、自由段灌漿使用標號為P.O.42.5MPa強度級的普通硅酸鹽水泥。

3.4 地質缺陷概況

錨索區域內的地質條件比較復雜，巖溶發育，巖石卸荷作用強烈，孔內巖石破碎，錨索孔在造孔過程中，經常鉆遇到溶洞、溶槽、溶縫，孔內返出黃泥、漏風、塌孔、掉塊卡鉆、串孔跑氣等，在對錨索孔采取做固結灌漿處理時耗漿量較大，漏漿、串孔現象較為普遍，表明右壩肩部位存在嚴重的地質缺陷，由于地質缺陷處理，給鉆孔施工帶來了極大的難度，經常出現塌孔埋鉆、掉塊卡鉆等各種孔內事故，需反復進行灌漿護壁、待凝、遷移鉆機掃孔方可成孔。

3.5 右壩肩錨索施工

錨索區域內的地質條件比較復雜，巖溶發育，巖石卸荷作用強烈，孔內巖石破碎，鉆孔時經常鉆遇到溶洞、溶槽、溶縫，孔內返出黃泥，漏風、塌孔、掉塊卡鉆、鉆遇洞穴、串孔跑氣等，在對錨索孔采取做固結灌漿處理時耗漿量較大，漏漿、串孔現象較為普遍，由此表明右壩肩部位存在嚴重的地質缺陷，對此地質缺陷處理，需多次反復遷移鉆機掃孔灌漿再掃孔后才能成孔。

右壩肩共計施工了83根錨索，76根錨索孔所鉆遇到的巖石在不同程度上存在地質缺陷問題，占總孔數的92%。孔壁固結，溶洞、溶縫回填灌漿共計灌入水泥量多達1860多t，灌入的砂、瓜米石量還沒統計在內，按0.4：1水泥漿液比重1.9t/m3計算，所灌水泥漿液充填空腔體積980m3，倘若不采取灌注水泥砂漿、瓜米石、摻加水玻璃等特殊處理措施，水泥漿液擴散范圍更遠，消耗水泥量將會更大，施工工期更長，工程成本更高，尚且難以保證纜機的按期投入運行。

3.5.1 鉆孔沖洗

孔段鉆進結束之后，在灌漿前先用風水對鉆孔做輪換沖洗，直至回水澄清為止，孔底巖粉沉淀厚度不大于0.2m。

3.5.2 錨索孔圍巖固結灌漿

（1）錨索孔圍巖固結灌漿的作用

①提高巖石的完整性及孔壁的穩定性，使之容易成孔；

②提高圍巖的彈性模量，減小因巖體變形而產生的預應力損失；

③避免注入孔底的漿液漏掉，致使錨固段的鋼鉸線得不到水泥漿液的有效握裹而難以生成錨根，起不到錨固作用；

④自由段經過固結灌漿之后，減少孔內滲水銹蝕錨索。

（2）錨索孔圍巖固結灌漿施工

采用自流注漿方式灌漿，直至孔口出漿為止，多數鉆孔要反復注漿、待凝、掃孔后才能成孔。

由于右壩肩存在嚴重地質缺陷，巖溶發育，溶縫、溶槽分布較廣，孔隙率較大，孔內漏漿現象普遍，對錨索孔灌漿采取了多種措施，除灌純水泥漿液之外，對空腔大、漏漿嚴重的鉆孔采取了灌注水泥砂漿及摻加米石碎石和水玻璃等措施。

3.5.3 錨索制作

（1）鋼鉸線下料均在錨索孔鉆至終孔后進行，下料長度為鉆孔深與錨索張拉所需孔口外露長度之和，孔口外露部分的長度以能夠滿足千斤頂安裝張拉為原則。

（2）在穿隔離環時，鋼鉸線排列有序，沒出現交叉錯亂現象。

（3）為確保錨索能夠順利下到孔底，錨根底端穿有導向帽，捆扎牢固，以防脫落。

（4）錨索制作捆綁牢固，錨索內的注漿管不宜擠壓過緊，應以確保可抽拉活動為宜。

（5）為實現錨固段有壓灌漿，在錨固段與張拉段結合處設置了充氣式止漿塞。

（6）錨索制作完成之后，均做了仔細檢查檢驗，并填寫錨索制作原始記錄。

3.5.4 錨固段注漿

錨索下入孔內之后，錨根段及時注入按試驗室提供的配方配制的水泥漿液通過灌漿管注入至孔底，直至排氣管出漿濃度與進漿濃度相同時即可停止注漿。

表1 實驗室提供的水泥漿液配合比表

3.5.5 外錨墩澆筑

按照設計圖紙尺寸要求，安裝好孔口承壓墊板及配筋，在承壓板下焊接有φ127mm導向管插入孔內導向，然后按實驗室提供的混凝土配方澆筑混凝土錨墩。

表2 實驗室提供的錨墩混凝土配合比表

3.5.6 錨索張拉

（1）錨索張拉在錨墊板混凝土和錨根段水泥漿液結石強度均達到35MPa后進行。

（2）使用YCW-25型千斤頂對各根鋼鉸線進行預緊張拉，預緊張拉力為30kN，使之充分繃直，以使錨索在整束張拉時各根鋼鉸線能夠均勻受力，然后使用YCW-500型千斤頂對整束錨索進行張拉。

（3）整束錨索張拉采用超載持荷穩壓及超載安裝鎖定相結合的施工方法，張拉錨索張拉時均分級增加張拉荷載，張拉力分為：預緊力→25%P→50%P→75%P→100%P→115%P，P為錨索級別，即各級張拉力分別為：預緊力570kN→750kN→1500kN→2250kN→3000kN→3450kN等6級逐最終達到超張拉力3450kN，在各級壓力下均持荷穩壓5min，直至錨索設計荷載的1.15倍，在最大超張拉力3450kN拉力下持荷穩壓30min后鎖定。

（4）錨索張拉時，在各級張拉力達到穩定后測量鋼鉸線的伸長值，以做為校核錨索的張拉力，鋼鉸線的理論伸長值采用虎克定律計算。

3.5.7 錨索永久防護

（1）錨索張拉完畢鎖定后，即可進行孔內注漿對錨索自由段做永久防護。

（2）通過捆綁在錨索上的塑料注漿管，將用P.O.42.5MPa強度級的普通硅酸鹽水泥攪制的水灰比為0.4：1的濃水泥漿液泵送至自由段底部，隨著漿液面的不斷上升，將孔內積水置換出孔外，當孔口返出的漿液濃度與進漿濃度相同時，即可停止注漿，待孔內水泥漿液干縮之后，再用濃水泥漿液將孔口不滿部分填滿。

（3）注漿封孔完成之后，切除錨頭外露部分的超長鋼鉸線，經切除后的鋼鉸線在工作錨具外的留存長度不小于15cm。并對錨墊板、錨具及鋼鉸線進行除銹，然后澆筑C35混凝土對錨墊板、工作錨具及留存的鋼鉸線做永久防護，混凝土保護層厚度不小于15cm。

4 錨索質量檢查

（1）經對錨索各道施工工序的原始記錄進行逐項檢查，符合設計技術要求。

（2）鉆孔傾角采用羅盤量測鉆機立軸角度來控制，符合設計要求。

（3）各錨索的錨根段均已深入到了斷層破碎帶以下的新鮮完整巖石之內。

（4）錨索制作、下錨及張拉過程均有質檢人員和監理工程師在施工現場跟班檢查。

（5）錨索張拉主要是檢查壓力表指針所指示的壓力，并檢查量測鋼鉸線的伸長值來校核張拉力，各錨索在張拉過程中均未發現異常情況。

（6）錨索封孔檢查，孔內已用水泥漿液填滿，無脫空。

5 結束語

通過對錨索施工過程的回顧，原始記錄資料的檢查與分析，現對錨索工程施工質量做出如下評價：

右壩肩錨固工程是嚴格按照設計圖紙、設計技術要求和有關設計通知單施工的，盡管右壩肩的地質條件復雜，鉆孔傾角較緩，在山坡體上施工難度較大，由于施工措施得當，施工過程中嚴格把好質量關，未發生過質量事故，施工質量優良。

TV223

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1004-7344（2016）21-0134-02

2016-7-5

曾文專（1984-），女，中級，主要從事水利水電施工和技術管理工作。