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        邁式注漿鉆進錨桿在盤道嶺隧洞加固施工中的應(yīng)用

        2014-10-19 01:43:32王竹青
        水利建設(shè)與管理 2014年7期
        關(guān)鍵詞:錨桿圍巖混凝土

        王竹青

        (甘肅省引大入秦工程管理局,甘肅永登 730300)

        1 工程簡介

        引大入秦工程總干渠盤道嶺隧洞長15.732km,隧洞圍巖巖性軟弱、地下水豐富,圍巖主要為中細砂巖,成巖性差,膠結(jié)不良易風(fēng)化,遇水軟化并崩解。施工中根據(jù)不同洞段的地層巖性、地質(zhì)條件和地下涌水狀況,采用了全斷面法、短臺階法、插板法、管棚法等多種施工方法。初期支護采用噴混凝土、掛鋼筋網(wǎng)、錨桿、鋼插板等多種手段控制圍巖變形;二次襯砌采用混凝土和鋼筋混凝土兩種襯砌形式。隧洞建成后,二次襯砌現(xiàn)澆混凝土產(chǎn)生了較大范圍縱斜向裂縫,當(dāng)時采取了回填灌漿、增補3m和6m預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)錨桿、局部洞段增設(shè)鋼拱架,以增強襯砌結(jié)構(gòu)的整體承載能力;同時對裂縫進行封縫修補,防滲止水。

        盤道嶺隧洞輸水運行十幾年來,通過普查測量和變形觀測,對6110條裂縫(縱向縫2713條,環(huán)向縫3397條)和隧洞變形情況進行了觀測監(jiān)視。定點觀測的裂縫40條,包括:縱向縫38條,環(huán)向縫2條。其中:縱向縫最大縫寬δ=8.16mm,δ≥1mm的裂縫10條,0.25mm≤δ<1mm的裂縫20條,δ<0.25mm的8條;環(huán)向縫:δ為0.48mm、0.56mm。

        2 存在問題

        樁號CH79+435~79+475段長40m,地質(zhì)巖性為桔紅、桔黃、淡黃、灰白色厚層砂巖,含礫砂巖,礫質(zhì)砂巖;泥質(zhì)砂巖和砂質(zhì)泥巖夾薄層灰藍色細砂巖,淡黃、灰白色砂巖,含礫砂巖、礫質(zhì)砂巖,以泥質(zhì)為主的鈣泥質(zhì)膠結(jié)結(jié)構(gòu)疏松、強度低,遇水易軟化崩解,以層狀結(jié)構(gòu)為主,有地下水出露。1996年、1999年分別進行了處理。2000年在79+447左側(cè)1.2m處建立了定點觀測點,經(jīng)2000~2009年連續(xù)觀測,裂縫一直處在微變化狀態(tài),從2000年時的1.2mm發(fā)展至2009年時的2.94mm。目前該段隧洞左右側(cè)墻縱斜向裂縫分布密集,大部分裂縫再次開裂,滲水量較大,析出結(jié)晶物多,右側(cè)墻襯砌混凝土有向隧洞內(nèi)隆起趨勢,存在較大安全隱患。

        樁號CH85+091~85+113.6段長22.6m,地質(zhì)巖性為褐紅色厚層砂質(zhì)泥巖夾灰藍色薄層細砂巖,局部地段夾淡黃色厚層砂巖或含礫砂巖,砂巖、含礫砂巖的膠結(jié)物以泥質(zhì)為主,結(jié)構(gòu)疏松,強度低。結(jié)構(gòu)類型以層狀結(jié)構(gòu)為主。2000年在CH85+094右側(cè)1.8m處和CH85+096左側(cè)1.8m處建立裂縫定點觀測點,經(jīng)2000~2009年連續(xù)觀測,裂縫一直處在微變化狀態(tài),CH85+094右側(cè)1.8m處裂縫從2000年時的4mm發(fā)展至2009年時的5.85mm,CH85+096左側(cè)1.8m處裂縫從2000年時的3.8mm發(fā)展至2009年時的8.66mm,存在較大安全隱患。

        3 處理方案

        采用6m長邁式注漿鉆進錨桿及回填灌漿加強圍巖的穩(wěn)定性。CH79+435~79+475段長40m和樁號CH85+091~85+113.6長22.6m段,原則上沿裂縫方向布孔,垂直裂縫向間距1.5m(距裂縫0.75m),平行裂縫向間距2.0m,共222根(其中40m長段142根,22.6m長段80根),基本是梅花形布置。錨桿布置示意圖如下。

        加固斷面圖(單位:mm)

        裂縫用新型材料CN2000進行封堵。

        4 邁式注漿鉆進錨桿的施工

        邁式注漿鉆進錨桿集鉆、注、錨于一體,是一種先進的錨固體系,能夠保證復(fù)雜地質(zhì)(軟巖、土層、斷裂帶等)條件下的注漿效果。在抗彎、抗剪和表面粘結(jié)等方面明顯優(yōu)于截面相同的常規(guī)砂漿錨桿,可以任意切割、連接、施加預(yù)應(yīng)力和釋放荷載,并可作注漿管使用,所需的機具設(shè)備、材料,沒有特殊要求,工藝簡單,具有很大的應(yīng)用價值。邁式注漿鉆進錨桿由桿體(中空全螺紋桿件)、連接套、一次性鉆頭、拱形墊板、螺母組成。注漿時錨桿尾部可加設(shè)橡膠止水漿塞。鉆進時,錨桿尾部通過連接套加設(shè)釬尾(釬尾外形與普通鉆桿相同)。

        4.1 邁式注漿鉆進錨桿性能及特點

        a.自帶鉆頭,可自行鉆進。邁式錨桿兼有鉆桿和錨桿兩種功能,取消了退鉆桿插錨桿的工序,可避免因坍孔而導(dǎo)致返工的現(xiàn)象。

        b.錨桿桿體可延續(xù)接長,具有多種規(guī)格,使用方便。盤道嶺隧洞險段加固采用6m長、R25N型自進式錨桿,用連接套接長(桿體外表面為國際標(biāo)準(zhǔn)波形螺紋),鉆進時鉆入一段接長一段,優(yōu)點是拆裝方便、抗剪力強。

        c.與相同截面積的實心桿相比,中空桿有更大的抗拉、抗彎及表面粘結(jié)力。

        d.錨桿中空,可通過錨桿對地層注漿。通過空腹及中空鉆頭,從錨桿前端溢出,由里向外進行注漿,可保證完全充填錨桿周圍空隙,固結(jié)巖體,充分保證注漿及錨固質(zhì)量。

        e.錨桿配有拱形墊板及螺母,可對地層施加預(yù)應(yīng)力。

        f.可利用一般的鉆孔機械鉆進,如:手持風(fēng)鉆。

        由于該錨桿三位一體的功能,使得它在各類圍巖條件下施工時,不需采取套管護壁、預(yù)注漿等特殊措施也能形成錨孔,砂漿可以將錨桿體全長包裹,避免了銹蝕,并保證錨固與注漿效果。

        4.2 鉆孔

        采用YGZ100導(dǎo)軌式獨立回轉(zhuǎn)風(fēng)鉆混合循環(huán)清水鉆進。

        4.3 灌漿材料

        因隧洞地下水含有大量的硫酸根離子,對混凝土腐蝕大,因此,采用高抗硫酸鹽水泥。

        4.4 灌漿

        該工程灌漿壓力采用0.2MPa。

        采用純壓式全孔一次灌漿法,漿液通過桿體中孔灌入。錨桿沿洞體裂縫分為上下二排,每排分二序灌漿。CH79+435~79+475段,在隧洞左右兩側(cè)沿裂縫上下布置兩排,共142孔,其中Ⅰ序孔72個,單位注入量10.48kg/m,Ⅱ序孔70個,單位注入量9.65kg/m;CH85+091~85+113.6段,在隧洞左右兩側(cè)沿裂縫上下布置兩排,共80孔,其中Ⅰ序孔40個,單位注漿量9.40kg/m,Ⅱ序孔40個,單位注漿量8.69kg/m。

        4.5 灌漿水灰比及漿液變換

        該工程灌漿漿液水灰比采用0.8∶1,0.5∶1兩個比級。

        為保證錨桿錨固質(zhì)量,如果0.8∶1漿液耗漿量很小,后續(xù)灌漿可直接采用0.5∶1水灰比。當(dāng)0.8∶1漿液注入量已達300L以上,或當(dāng)注入率大于30L/min時,應(yīng)改為濃度較高一級的水灰比。

        4.6 灌漿結(jié)束和封孔

        該工程各灌漿段的結(jié)束條件為:在該灌漿段最大設(shè)計壓力下,當(dāng)注入率不大于1L/min后,繼續(xù)灌注10min,可結(jié)束灌漿。灌漿結(jié)束后,應(yīng)迅速封堵桿尾中孔,以防漿液外溢。

        5 加固效果質(zhì)量檢查

        兩險段共打錨桿222根,在79+435~79+475段79+441左、79+655.6右、79+468左3處取一組,在85+091~85+113.6段85+101右、85+104右、85+111左3處取一組,共6根錨桿進行拉拔試驗,設(shè)計拉拔力62kN,現(xiàn)場平均拉拔力為68.3kN和70.9kN,錨桿牢固,未有松動現(xiàn)象。

        2011年9月加固后,經(jīng)過兩年的運行觀察、觀測,該洞段裂縫基本穩(wěn)定,沒有發(fā)生進一步微變;封堵裂縫完好,無滲水、析出現(xiàn)象;達到工程除險加固預(yù)期目標(biāo),為工程后續(xù)加固除險進行了有益探索。

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