白鶴灘水電站巖錨梁錨桿施工的關鍵技術

唐 云 鴻，王 棚，楚 龍 海，李 于 順

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610213)

1 概 述

地下廠房巖錨梁作為水電站機組吊裝及維修的主要受力結構，主要是利用巖錨梁錨桿將鋼筋混凝土梁體牢牢地錨固在巖石上，并將所承受的超重荷載與摩擦力通過錨桿傳遞到巖體上。傳統的巖錨梁錨桿施工工藝安全風險大、一次驗收合格率低。為提高巖錨梁錨桿的施工工藝水平，保證巖錨梁錨桿施工的質量，需要對傳統的巖錨梁錨桿施工技術進行改進。筆者依托白鶴灘工程闡述了具體的改進過程。

白鶴灘水電站左岸主副廠房按“一”字型布置，從南到北依次布置副廠房、輔助安裝場、機組段、安裝場，總長度為438 m，最大高度為88.7 m。左岸廠房巖錨梁主要靠受力錨桿保持平衡和穩定，因此，在巖錨梁梁體范圍內設置了一排受壓錨桿和兩排受拉錨桿。

白鶴灘水電站左岸地下廠房后期將在巖錨梁上安裝兩臺1 300 t/160 t橋式起重機用于吊裝單機容量為100萬kW的發電機組(1套發電機轉子的起重量為2 600 t)，而巖錨梁的受力穩定則主要依靠巖錨梁受力錨桿優良的錨固質量和精準的安裝角度來分解巖錨梁所承受的超重荷載。因此，巖錨梁錨桿施工質量的好壞，將直接影響到白鶴灘水電站地下廠房這一世紀工程的運行安全。

2 施工中的重點及難點

2.1 地質結構復雜，成孔率低

白鶴灘水電站地下廠房洞室群規模大，地質條件較復雜，地應力較高。地下洞室開挖后，在巖體中形成了臨空面，由于應力釋放，圍巖可能存在整體變形、剪切變形和滲透變形問題，且其左岸廠房巖錨梁所處沿線的P2β32、P2β33以第二類柱狀節理玄武巖為主，柱狀節理玄武巖開挖后易松弛，原嵌合緊密的柱體因松弛而掉塊，特別是其受緩傾角結構面切割時易在拱頂和拱肩形成大面積的塌落[1]。因此，復雜的地質條件極大地限制了多臂鉆造孔的一次成孔率，從而給造孔施工帶來了極大的挑戰。

2.2 造孔精度要求高

為達到巖錨梁錨桿均布分散荷載的受力要求，設計對巖錨梁錨桿造孔的精度要求極高，而且對錨桿的孔位、角度、外露長度的精度偏差都有著嚴格的質量要求，嚴禁實測值超過設計偏差。因此，錨桿成孔質量的好壞將直接影響到巖錨梁錨桿的施工質量。

2.3 錨桿注漿密實度要求高

業主要求無損檢測由施工單位、監理單位、第三方檢測機構聯合檢測，且檢測比例達100%，要求左岸廠房巖錨梁錨桿的注漿密實度不小于90%方為合格。而且對每根檢測不合格的巖錨梁錨桿都要進行補打補灌，直到全部檢測合格為止。因此，每一根受力錨桿在施工過程中都必須嚴格控制好注漿的密實度。

2.4 錨桿施工工期緊，工序交叉干擾大

由于巖錨梁錨桿的施工位于整個地下廠房施工工期的關鍵線路上，該工序能否按時完工將直接壓縮后續工序的有效作業時間。在整個巖錨梁錨桿施工期間開挖、支護、灌漿、金結、監測、混凝土澆筑等多工種、多工序立體交叉作業，點多面廣，工期緊，施工組織復雜，因此，如何確保巖錨梁錨桿施工進度按節點目標完成是該工程的重點和難點。

3 巖錨梁錨桿的施工工藝

3.1 工藝流程

巖錨梁錨桿施工工藝流程見圖1。

圖1 巖錨梁錨桿施工工藝流程圖

3.2 施工方法

(1)材 料。錨桿材料：鋼筋應具有出廠證明書，其性能符合國家標準《鋼筋混凝土 熱軋鋼筋》GB1499.2-2007(2009修訂)，且應按規定進行抽樣試驗。水泥采用P.O42.5的普通硅酸鹽水泥。砂：采用優質中砂，細度模數宜在2.4～2.8范圍內,最大粒徑小于2.5 mm。水：拌和用水所含物質不應影響混凝土和易性和造成混凝土的腐蝕。水泥砂漿：巖錨梁錨桿水泥砂漿強度等級不應低于M30。外加劑：按設計文件及監理工程師的要求，在錨桿水泥砂漿中添加的速凝劑和其它外加劑其品質不得含有對錨桿產生腐蝕作用的成分[2]。

(2)測量放樣。鉆孔前，由于三排錨桿與巖壁均成一定角度，且由于各種原因在巖壁開挖時造成開挖面凹凸不平，各錨桿的實際孔位必須以錨桿的設計角度和實際超挖量由測量人員使用全站儀逐點進行錨桿點孔位放樣標識，放樣過程中，測量員記錄好每個孔位的超欠挖情況并計算出每個孔位錨桿的外露長度數據，最后編制完成錨桿放點測量數據統計表。

(3)造 孔。為提高多臂鉆的造孔精度，確保鉆孔質量，左右孔位偏差不大于10 cm，上下孔位偏差不大于3 cm，方向角度偏差不大于2°。施工局通過技術改進，在多臂鉆操作臂上加裝了電子羅盤儀，所加裝的電子羅盤儀會實時將操作臂的方向角、傾角動態數據傳送到操作平臺上的液晶顯示屛，操作手在操作平臺上即能方便地根據實時動態數據調整操作臂的擺臂位置和角度，實現精準造孔。

在不良地質段，應在保護層開挖前預先進行固結灌漿，以增強圍巖的承載力并防止塌孔、卡鉆等現象的發生[3]。

(4)清 孔。每孔造孔完成后，多臂鉆必須加大水量將孔內的巖粉雜質沖洗干凈，邊沖邊退桿；下傾錨桿孔由于向下傾斜，造孔時應不斷突然加大水量，邊鉆邊沖，逐步將巖粉雜質沖出孔外。沖洗后，用塑料帶封堵孔口，以免雜物掉入。此外，注漿前還須采用高壓風將孔內的積水和巖粉吹洗干凈[4]。

(5)注 漿。①材料稱量。主廠房巖錨梁受力錨桿采用M30普通砂漿。現場技術員應結合現場砂的含水率換算每盤砂漿各種材料的具體用量，現場使用電子秤分別按實際配合比稱量水、水泥、砂、減水劑、膨脹劑。②砂漿的拌制及稠度檢測。砂漿拌制時，先將稱量好的水泥、砂、膨脹劑、水、減水劑(加入水中)依次放入攪拌槽內進行攪拌，待其攪拌均勻后，采用稠度儀對拌制好的砂漿進行稠度檢測。砂漿的稠度宜控制在6～8 cm，對于稠度檢測超標的砂漿應作廢料處理，重新拌制。③注 漿。注漿前，技術員首先根據設計圖紙和測量數據在錨桿外露端拉線，用于控制錨桿端頭的位置并使所有錨桿外露端處于一條直線上。注漿時，先將注漿管插入至孔底，然后再向外拉拔50～100 mm，注漿管在孔內的灌漿壓力下自行退出，必須保證孔內注漿飽滿，直至孔口溢出砂漿時方可停止注漿[5]。

(6)安插錨桿。注漿后即刻插桿，二者應緊密配合，采用汽車吊配合人工進行。錨桿插桿時，錨桿要緩慢、勻速的插入孔底，當錨桿上的外露標識推至孔口時即錨桿安插到位。錨桿插入到位后，用水泥紙臨時封堵孔口，防止砂漿外溢，待砂漿初凝后去除。錨桿安裝好后，孔口宜采用木楔將錨桿臨時固定在鉆孔中間，錨桿施工完后3 d時間內，不得敲擊、碰撞、拉拔和懸掛重物。

(7)特殊情況的處理。a.造孔時，如遇錨桿點模糊不清，須對錨桿點進行重新放樣；b.對于超挖較大的部位，技術員須現場旁站錨桿孔造孔，根據測量資料控制每個孔的造孔深度；c.造孔過程中，對于不符合要求的廢孔采用不干縮砂漿進行回填灌漿；d.對于巖錨梁錨桿與系統錨桿點位發生沖突時，應優先保證巖錨梁錨桿滿足設計要求；e.注漿開始或中途停止注漿超過30 min時，應用水或稀水泥漿潤滑注漿泵管路，然后按照試驗確定的配合比重新進行砂漿拌制；f.插桿推進過程中，如遇阻礙，不得倒退，可輕微旋轉錨桿使其插入，不得硬性敲擊錨桿。

(8)質量檢驗。本工程錨桿質量檢測采用無損檢測法，所用儀器型號為JL-MG(C)2011錨桿無損檢測儀，其需經質量技術監督部門授權檢定機構檢定合格后投入使用。主要是利用聲波的反射原理檢測錨桿的長度和砂漿的密實度，從而判定錨桿施工的質量是否符合質量標準。該方法簡單、快捷、準確，且對已施工完成的錨桿不會造成損害。

該工程巖錨梁錨桿的無損檢測比例為100%，其中錨桿砂漿的密實度不低于90%為合格。對于檢測到的不合格錨桿監理工程師指示作廢孔處理，并按監理工程師指示補打代替錨桿孔。

4 結 語

通過對該工程原有錨桿施工工藝中的各關鍵工序進行深入的改進和提高，施工局固化形成了一整套應對復雜地質條件下超長巖錨梁錨桿施工的關鍵技術，使白鶴灘水電站左岸廠房巖錨梁受力錨桿一次驗收合格率達到了98%，保證了巖錨梁的結構安全，降低了質量缺陷處理成本，加快了工程進度，得到監理、業主的一致好評。白鶴灘水電站巖錨梁施工關鍵技術應用成熟，質量有保障，安全可靠度高，所取得的經驗可為其它類似工程施工提供良好的借鑒與參考，極具推廣價值。