滲水條件下錨桿注漿技術(shù)在塔貝拉項目的探索與應用

向 越，石 從 富

(中國水利水電第七工程局有限公司 國際工程公司，四川 成都 610081)

1 工程概況

塔貝拉水電站位于巴基斯坦首都伊斯蘭堡西北方，取水口的改擴建是塔貝拉四期擴建工程中的重要組成部分，主要施工內(nèi)容為高邊坡和豎井開挖以及進水塔基礎和塔體混凝土澆筑。鑒于取水口位于電站上游庫區(qū)(庫區(qū)水位高程為430～472 m)，項目實施了混凝土圍堰擋水以創(chuàng)造干地施工條件，汛期施工期間，圍堰內(nèi)外最大水位差達43.75 m。在基坑開挖區(qū)域，巖石以輝綠巖為主，因輝綠巖顆粒細小，巖石強度高、不易風化，但其作為一種侵入巖，其與圍巖的接觸部位巖性不均一、節(jié)理裂隙多、巖石破碎、風化嚴重、透水性大，在圍堰外圍的水壓力作用下導致基坑內(nèi)滲水嚴重，直接影響到圍堰基礎邊坡的穩(wěn)定。為此，項目部采用錨桿支護的技術(shù)措施用以加強邊坡穩(wěn)定性以確保基坑中其它施工活動的正常進行。

2 錨桿類型的選擇

現(xiàn)場實際情況表明，存在滲水的邊坡絕大部分為臨水側(cè)非永久性結(jié)構(gòu)邊坡，主體巖石整體性較好，滲水主要存在于風化節(jié)理裂隙中，錨桿支護的主要目的是提高邊坡的穩(wěn)定性，對其位移要求控制并不嚴格，根據(jù)《巖土錨桿與噴射混凝土技術(shù)規(guī)范》中非預應力錨桿類型與適用條件并綜合考量安全性、經(jīng)濟適用性等各項因素后，最終決定采用非預應力錨桿對滲水邊坡進行支護，錨桿L為600 mm，φ25 。

3 錨桿施工方案的選擇

3.1 常規(guī)注漿錨桿施工

初期擬定的施工方案是使用常規(guī)注漿方法進行錨桿施工。常規(guī)注漿方法是錨桿施工中最為普遍采用的一種施工方式。根據(jù)錨孔的部位和方位及錨桿種類可選擇先注漿、后插桿或先插桿、后注漿。先注漿后插桿時，在錨桿孔成孔后先將注漿管插入孔底，再向外拉出50～100 mm，然后開始注漿，注漿管需隨水泥砂漿的注入緩慢勻速地拔出以保證砂漿能均勻地注滿錨孔；先插桿、后注漿時，孔口需設止?jié){塞及通氣管，相較于前一種施工工序，其一般多用于中空錨桿施工或錨孔角度水平和向下傾斜的情況。在該項目，錨桿使用螺紋鋼筋，錨孔垂直于巖石節(jié)理面且大部分為上仰孔，故選取先注漿、后插桿的施工工序。在實際操作過程中，我們發(fā)現(xiàn)，除個別不滲水或少量滲水的錨孔能以常規(guī)注漿方式完成錨桿施工外，其余絕大部分錨孔由于孔內(nèi)存在較多的承壓滲水，極易將砂漿稀釋后裹挾帶走而導致錨固失敗。針對這種情況，通過參考類似工程的施工經(jīng)驗并結(jié)合項目實際情況，項目部技術(shù)人員反復研究后提出了以下兩種新的施工方案，即錨固劑錨桿和孔口堵水注漿錨桿施工，通過現(xiàn)場試驗進行比選，確定出其中一種作為最終實施方案。

3.2 錨固劑錨桿施工

在使用常規(guī)注漿方式進行錨桿施工無法滿足現(xiàn)場實際需要后，首先，我們希望能找到一種凝固時間短、初期強度高且不易受水流影響的“特殊砂漿”以解決滲水帶來的問題。參考類似施工經(jīng)驗并經(jīng)現(xiàn)場試驗研究、實施配制出了一種快硬錨桿錨固劑，該錨固劑主要包含水泥、速凝劑、礦渣等成分，具有初凝時間短、硬化速度快、前期強度高、短時間內(nèi)有抗?jié)B水沖刷及稀釋作用等特點，并且可根據(jù)施工需要加工成不同大小規(guī)格的錨固劑藥卷。在使用時，首先將藥卷放入水中均勻浸濕，而后送入錨孔中、待藥卷裝填完畢插入錨桿并將錨固劑包裹紙袋搗破，讓其凝固粘結(jié)于錨孔及桿體上且需及時在孔口將桿體楔住，上好墊片、擰緊螺帽，在錨固劑凝固前不可使桿體移位或晃動以免影響錨固效果。試驗結(jié)果表明：該錨固劑初凝時間平均為4 min，28 d抗壓強度可達30 MPa，能夠適用于滲水錨孔的施工。但在實際操作中發(fā)現(xiàn)，使用這種藥卷存在一些缺陷：第一，藥卷的流動性和包裹性差，送入錨孔后，錨固劑在孔中的均勻性和飽和度很難保證，從而使錨桿的錨固效果受到直接影響；其次，使用錨固劑藥卷進行錨桿施工，雖然操作較為簡單，但其效率偏低，不適宜大范圍、大批量實施。因此，該方案雖然具有較強的抗?jié)B水作用，但在本工程中實用性不高，暫且作為備選。

3.3 孔口堵水注漿錨桿的施工

“孔口堵水注漿法”最初被提出來是被定義為一種適用于高涌水地層錨桿的施工工藝，其主要是通過水漿置換、多次注漿、高壓注漿等技術(shù)手段完成在承壓水環(huán)境下的錨桿注漿施工。根據(jù)“孔口堵水注漿法”的技術(shù)要點并結(jié)合項目實際情況，項目部工程技術(shù)人員提出了一種適用于本項目的施工方法，其主要施工工藝簡述如下：滲水條件下錨桿孔成孔后，采取先插桿、后注漿的施工工序，錨桿在插入錨孔前需綁兩根PVC軟管，第一根直徑為10 mm，綁于錨桿正上方(用于注漿，出口距錨桿端部約50～100 mm，以便于砂漿注入)，另一根直徑為5～10 mm(根據(jù)孔內(nèi)水量大小調(diào)整)，綁于錨桿正下方(用于排水，綁扎的位置根據(jù)錨桿孔深度決定，只需控制PVC軟管入孔深度為200 mm左右即可，便于將滲水導出)，具體情況見圖1。

將“改造”好的錨桿插入錨孔后，孔口需用快硬水泥迅速封堵，以迫使?jié)B水由綁扎于錨桿下方的排水管流出，此時，將排水管提高直至其出水口停止出水，然后由上部注漿管連接注漿機后開始注漿，同時觀察排水管在注漿后流出的液體的變化，一開始為水，隨后緩慢變?yōu)楸凰♂尩纳皾{，待最終排出的為純砂漿后，將下部軟管翻折封堵，在上部軟管內(nèi)部注滿砂漿后進行封堵，即全部完成錨桿注漿的施工。項目部對該施工方案進行了現(xiàn)場試驗，圖2分別為無滲水常規(guī)注漿方式施工錨桿與滲水條件下采用新注漿方式施工錨桿的拉拔試驗曲線。

圖1 孔口堵水注漿工藝簡圖

圖2 無滲水常規(guī)注漿與滲水條件下新注漿施工錨桿的拉拔試驗曲線圖

從圖2中可以看出：使用“孔口堵水注漿法”的滲水條件下的錨桿與無滲水常規(guī)注漿方式施工錨桿的抗拉強度基本保持在同一水平，可以證明其注漿質(zhì)量是得到了保證的，且相對于錨固劑施工錨桿，使用“孔口堵水注漿法”的施工效率能提高40%以上。因此，不論是在科學性、可靠性、實用性等方面，“孔口堵水注漿法”都表現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢。

3.4 比選結(jié)論

經(jīng)過比較，最終將“孔口堵水注漿法”應用于取水口邊坡支護工程中并取得了良好的效果。在該施工工法運用過程中需要控制的幾個關鍵點為：(1)必須設置排水管以實現(xiàn)砂漿置換滲水；(2)注漿前需抬高排水管，使孔內(nèi)的滲水保持靜止狀態(tài)，以保證注漿的順利進行；(3)在砂漿中適量添加外加劑以減少凝固時間，以免被滲水稀釋；(4)錨孔需封堵到位，否則將影響注漿效果。

4 結(jié) 語

“孔口堵水注漿法”是一種適用于高涌水地層預應力錨桿的施工方法，但在塔貝拉項目中，技術(shù)人員在抓住其技術(shù)要點的基礎上，結(jié)合工程實際，靈活運用，提出了一種操作更為簡便且可靠、實用的施工工法，最終成功地解決了滲水邊坡錨桿支護問題，對類似工程施工具有一定的參考價值。