危巖防治中預(yù)應(yīng)力錨索施工及固結(jié)灌漿工藝

趙相停

（重慶市地勘局川東南地質(zhì)大隊(duì)，重慶 400038）

為確保長江巫峽段區(qū)域群眾和航道通行安全，需對(duì)該區(qū)域的箭穿洞危巖進(jìn)行勘（調(diào)）查工作，并根據(jù)勘（調(diào)）查成果進(jìn)行治理工程初步設(shè)計(jì)。2012年7月6日重慶市三峽地防辦下達(dá)了任務(wù)書。箭穿洞危巖平均橫寬約50m，平均長度約55m，工程規(guī)模如下：填充體積148.10m3。在153.60m、156.10m分別設(shè)置C30混凝土臺(tái)階，臺(tái)階高度為3.60m、2.50m，臺(tái)階寬度為3.00m、3.50m，C30混凝土體積905.20m3。基底設(shè)置3排共60根錨樁，錨樁間距為1.75m、2.25m，錨樁孔徑為150mm，錨固段長度為6.00m，伸入C30混凝土平臺(tái)2.00m，頂端彎鉤長度1.00m，采用3根直徑25mmHRB400級(jí)鋼筋。156.10～177.00m坡體采用板肋式錨索擋墻進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)長度40.00m、面積884.80m2；面板厚度為0.30m，肋柱截面為0.30×0.50m，肋柱間距為2.00m，錨索水平間距2.00m，豎向間距2.50m，錨筋采用2根HRB400級(jí)φ25mm的鋼筋。遇較大裂隙、裂縫或溶洞空腔時(shí)采用水泥砂漿或細(xì)石混凝土充填，灌注M40水泥砂漿1272.65m3。危巖體中上部布置6排2000kN級(jí)安全型壓力分散錨索，共計(jì)26根（64.00m、67.00m錨索各13根），分布高程246.00m～275.00m，錨索16×φs15.2mm，錨 固 段 總 長 度 為17.00m（按3.00m、3.00m、2.50m、3.00m、3.00m、2.50m分6段設(shè)置）。基于此，研究危巖防治中錨索施工及固結(jié)灌漿工藝。

1 危巖防治中錨索施工

1.1 錨索錨固效果有限元分析

用有限元軟件對(duì)箭穿洞典型剖面進(jìn)行支護(hù)分析，剖面中共有15025個(gè)單元，15259個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)該剖面進(jìn)行二維分析，模型的X方向?yàn)槠矫娣较颍琘方向?yàn)榇瓜蚍较颍ㄖ亓Ψ较颍1]。模型XY方向均固定；頂界Y+為自由邊界；模型的X方向邊界為約束固定邊界，Y方向固定，不考慮庫水位上升或下降造成的地下水及靜水壓力作用。模型巖體分為水下灰?guī)r、消落帶灰?guī)r、消落帶泥質(zhì)條帶灰?guī)r、水上泥質(zhì)條帶灰?guī)r和水下灰?guī)r，進(jìn)行模擬的防護(hù)加固包括上部危巖的預(yù)應(yīng)力錨索、消落帶區(qū)域砂漿錨索、板肋式錨索擋墻、1#平硐充填，其中，未進(jìn)行防護(hù)加固時(shí)，平硐區(qū)域作隧洞處理，防護(hù)加固后，平硐區(qū)域采用C30鋼筋混凝土的強(qiáng)度參數(shù)（參考值）進(jìn)行分析。

1.2 錨索設(shè)計(jì)

錨索布置在危巖體中上部，按構(gòu)造設(shè)計(jì)，布置6排2000kN級(jí)安全型壓力分散錨索，采用點(diǎn)錨的方式，共計(jì)26根（長度64.00m、67.00m錨索各13根），分布在危巖體中上部標(biāo)高246.00m～275.00m，錨索入射方位角為北偏東40°，水平夾角為15°，梅花形布置，水平間距6.00m、豎向間距6.00m，錨索為16×φs15.2mm，錨固段總長度為17.00m（按3.00m、3.00m、2.50m、3.00m、3.00m、2.50m分6段設(shè)置），由于危巖體卸荷裂隙寬度較大，為保障鉆孔成孔，自由端采取全孔根管鉆進(jìn)。

在崖壁上刻槽，將錨頭隱藏在崖壁內(nèi)，錨索張拉后不封錨，以便后期監(jiān)測和調(diào)整張拉力；錨頭采用Q235B鋼墊板錨頭；錨具采用OVM15-16型。

1.3 錨索鉆孔

針對(duì)錨索鉆孔的定位精度要求，錨索定位誤差不得大于20mm，安全型壓力分散錨索宜采用套筒護(hù)壁鉆孔。如遇障礙需移位，應(yīng)有設(shè)計(jì)變更方案[2]。錨索終孔應(yīng)由錨固段長度滿足設(shè)計(jì)要求確定錨孔終孔后，錨固段應(yīng)清洗干凈。錨索將穿越幾處寬0.30m～1.00m的卸荷裂縫，為保證成孔和灌漿，導(dǎo)管應(yīng)進(jìn)入錨固段巖體不少于1.00m。

1.4 鋼絞線及錨具

危巖防治中錨索施工應(yīng)采用安全型壓力分散錨索，嚴(yán)禁采用普通拉力型及普通壓力分散型錨索，安全型壓力分散裝置應(yīng)在專業(yè)廠家訂制。

1.5 錨索制作與安裝

錨索制作基本規(guī)定：鋼絞線在編束前應(yīng)妥善保管，防止雨淋和污染，鋼絞線應(yīng)進(jìn)行除油污、除銹、調(diào)直等處理，張拉作業(yè)段長度不宜小于1.20m，鋼絞線宜采用切割機(jī)下料，不應(yīng)使用電弧焊或乙炔焰切割。錨索制成后，編號(hào)存放，妥善保管[3]。錨索搬運(yùn)規(guī)定：錨索搬運(yùn)方案應(yīng)因地制宜。錨索安裝規(guī)定：錨索放入鉆孔之前，宜用導(dǎo)向探頭探孔，完善隱蔽工程檢查驗(yàn)收。安裝操作應(yīng)防止錨索扭壓、彎曲，避免錨固段鋼絞線受到污染，入錨索孔角度應(yīng)與鉆孔角度一致。以此，完成危巖防治中錨索施工。

2 危巖防治中固結(jié)灌漿工藝

危巖防治中，固結(jié)注漿工程主要為填充基座碎裂巖體間的裂隙，起到粘結(jié)作用，提高巖體的完整性，灌漿方法采用固結(jié)灌漿法。

2.1 鉆孔布置

注漿孔利用錨索鉆孔，部分加深處理，采用孔距2.00m，排距2.50m，呈梅花形間隔，先施工I序孔，孔距4.00m；后施工II序孔，孔距4.00m。

2.2 固結(jié)灌漿按分序加密原則

采用自上而下、孔內(nèi)循環(huán)法施工，一般作單孔灌注；在保證正常供漿前提下，也可采用并聯(lián)灌注。

2.3 壓水試驗(yàn)

在壓水試驗(yàn)中，固結(jié)灌漿第1段壓力要求，如表1所示。

表1 固結(jié)灌漿第1段壓力要求

結(jié)合表1所示，設(shè)灌漿段的灌漿壓力的計(jì)算表達(dá)式為P，以下各段的灌漿壓力按下式計(jì)算：

公式（1）中，0P指的是第1段的灌漿壓力；a指的是巖石破碎系數(shù)，本次工程中取值為0.05；h指的是阻塞器栓塞以下的基巖段長[4，5]。在滿足公式（1）的前提下，完成壓水試驗(yàn)

2.4 漿液水灰比及變漿條件

固結(jié)灌漿漿液以普通水泥漿液為主，漿液水灰比（重量比）采用3:1、2:1、1:1、0.80:1、0.60:1、0.50:1等六個(gè)比級(jí)，開灌水灰比采用3:1，不同水灰比的含灰量和含水量見下表。

結(jié)合表2所示，為不同水灰比每升漿液含灰量和含水量表。根據(jù)此參數(shù)制漿，在灌漿結(jié)束后封孔，完成危巖防治中固結(jié)灌漿。

表2 不同水灰比每升漿液含灰量和含水量表

3 結(jié)語

本文通過危巖防治中錨索施工及固結(jié)灌漿工藝分析，證明了設(shè)計(jì)錨索施工及固結(jié)灌漿工藝在危巖防治中的適用性，以此為依據(jù)，證明此次研究的必要性。因此，有理由相信通過本文研究，能夠解決傳統(tǒng)危巖防治中存在的缺陷。但本文同樣存在不足之處，主要表現(xiàn)為未對(duì)本次危巖防治中的水下柔性防護(hù)墊加以深入研究，進(jìn)一步提高危巖防治率。這一點(diǎn)，在未來針對(duì)此方面的研究中可以加以補(bǔ)足。與此同時(shí)，還需要對(duì)危巖防治工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出深入研究，以此為提高危巖防治質(zhì)量提供建議。