危巖防治中預應力錨索施工及固結灌漿工藝

趙相停

（重慶市地勘局川東南地質大隊，重慶 400038）

為確保長江巫峽段區域群眾和航道通行安全，需對該區域的箭穿洞危巖進行勘（調）查工作，并根據勘（調）查成果進行治理工程初步設計。2012年7月6日重慶市三峽地防辦下達了任務書。箭穿洞危巖平均橫寬約50m，平均長度約55m，工程規模如下：填充體積148.10m3。在153.60m、156.10m分別設置C30混凝土臺階，臺階高度為3.60m、2.50m，臺階寬度為3.00m、3.50m，C30混凝土體積905.20m3。基底設置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2.00m，頂端彎鉤長度1.00m，采用3根直徑25mmHRB400級鋼筋。156.10～177.00m坡體采用板肋式錨索擋墻進行防護，防護長度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φ25mm的鋼筋。遇較大裂隙、裂縫或溶洞空腔時采用水泥砂漿或細石混凝土充填，灌注M40水泥砂漿1272.65m3。危巖體中上部布置6排2000kN級安全型壓力分散錨索，共計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段設置）。基于此，研究危巖防治中錨索施工及固結灌漿工藝。

1 危巖防治中錨索施工

1.1 錨索錨固效果有限元分析

用有限元軟件對箭穿洞典型剖面進行支護分析，剖面中共有15025個單元，15259個節點，對該剖面進行二維分析，模型的X方向為平面方向，Y方向為垂向方向（重力方向）[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巖、消落帶灰巖、消落帶泥質條帶灰巖、水上泥質條帶灰巖和水下灰巖，進行模擬的防護加固包括上部危巖的預應力錨索、消落帶區域砂漿錨索、板肋式錨索擋墻、1#平硐充填，其中，未進行防護加固時，平硐區域作隧洞處理，防護加固后，平硐區域采用C30鋼筋混凝土的強度參數（參考值）進行分析。

1.2 錨索設計

錨索布置在危巖體中上部，按構造設計，布置6排2000kN級安全型壓力分散錨索，采用點錨的方式，共計26根（長度64.00m、67.00m錨索各13根），分布在危巖體中上部標高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。

在崖壁上刻槽，將錨頭隱藏在崖壁內，錨索張拉后不封錨，以便后期監測和調整張拉力；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壁鉆孔。如遇障礙需移位，應有設計變更方案[2]。錨索終孔應由錨固段長度滿足設計要求確定錨孔終孔后，錨固段應清洗干凈。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，導管應進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采用安全型壓力分散錨索，嚴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在專業廠家訂制。

1.5 錨索制作與安裝

錨索制作基本規定：鋼絞線在編束前應妥善保管，防止雨淋和污染，鋼絞線應進行除油污、除銹、調直等處理，張拉作業段長度不宜小于1.20m，鋼絞線宜采用切割機下料，不應使用電弧焊或乙炔焰切割。錨索制成后，編號存放，妥善保管[3]。錨索搬運規定：錨索搬運方案應因地制宜。錨索安裝規定：錨索放入鉆孔之前，宜用導向探頭探孔，完善隱蔽工程檢查驗收。安裝操作應防止錨索扭壓、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 危巖防治中固結灌漿工藝

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

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 固結灌漿按分序加密原則

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

2.3 壓水試驗

在壓水試驗中，固結灌漿第1段壓力要求，如表1所示。

表1 固結灌漿第1段壓力要求

結合表1所示，設灌漿段的灌漿壓力的計算表達式為P，以下各段的灌漿壓力按下式計算：

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，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

2.4 漿液水灰比及變漿條件

固結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等六個比級，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。根據此參數制漿，在灌漿結束后封孔，完成危巖防治中固結灌漿。

表2 不同水灰比每升漿液含灰量和含水量表

3 結語

本文通過危巖防治中錨索施工及固結灌漿工藝分析，證明了設計錨索施工及固結灌漿工藝在危巖防治中的適用性，以此為依據，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，主要表現為未對本次危巖防治中的水下柔性防護墊加以深入研究，進一步提高危巖防治率。這一點，在未來針對此方面的研究中可以加以補足。與此同時，還需要對危巖防治工程的優化設計提出深入研究，以此為提高危巖防治質量提供建議。