于龍

開挖庫邊豎井采用噴錨加錨索支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

于龍

根據(jù)遼寧省重點(diǎn)輸水工程中檢修豎井的施工實(shí)例，介紹在水庫邊開挖引水豎井過程中所采取的支護(hù)措施，并著重論述普通錨噴技術(shù)加預(yù)應(yīng)力錨索組合加固技術(shù)的應(yīng)用，對于類似工程的設(shè)計(jì)與施工將有一定的借鑒意義。

庫邊引水豎井 開挖支護(hù) 錨噴技術(shù) 預(yù)應(yīng)力錨索 組合加固

遼寧省重點(diǎn)輸水工程中新建一座引水豎井，開挖坡度較陡，巖體破碎，直接危及施工安全，因此，開挖時(shí)采用何種支護(hù)措施是工程成敗的關(guān)鍵。該豎井設(shè)計(jì)開挖頂高程為319.6 m，底高程275 m，最大開挖深度為44.6 m。

1 工程地質(zhì)條件

該豎井開挖地層巖性上部為第四系坡積土夾塊石，厚度2～4 m，下部為含礫巖屑凝灰?guī)r，其中強(qiáng)風(fēng)化巖厚10～15 m，弱風(fēng)化巖厚30～40 m，開挖巖性以弱風(fēng)化—微風(fēng)化為主。

2 支護(hù)方案

根據(jù)地勘資料，原豎井開挖支護(hù)方案為噴射混凝土100～150 mm，錨桿為Φ22@1 500 mm、L= 2 500 mm和Φ22@1 500 mm、L=3 000 mm，梅花形布置。但是，實(shí)際開挖揭露出的巖屑凝灰?guī)r巖體結(jié)構(gòu)面發(fā)育，含有風(fēng)化裂隙或夾泥層，層間結(jié)合不良，對坡面穩(wěn)定性影響較大。邊坡支護(hù)必須隨開挖及時(shí)跟進(jìn)，除采用普通錨桿、掛鋼筋網(wǎng)加噴混凝土的支護(hù)方式外，局部增加預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加固，以提高邊坡巖體的整體性和穩(wěn)定性。具體為：Φ25@1 500 mm、L=3 000 mm錨桿和Φ32@1 500 mm、L=6 000 mm錨桿梅花形布置；鋼筋網(wǎng)為Φ12@200 mm×200 mm；噴射混凝土性能指標(biāo)為C30W10，厚150 mm；錨索類型為端頭錨，間距6 m，級別1 000 kN，每根錨索由7Φ5 mm鋼絞線（強(qiáng)度1 860 MPa）組成，內(nèi)錨段長6.5 m，張拉段長8.5 m，外露長度1.3 m。見圖1。

3 支護(hù)施工技術(shù)

3.1 支護(hù)施工工藝

圖1 豎井支護(hù)布置剖面簡圖

根據(jù)本工程的特點(diǎn)，支護(hù)隨開挖及時(shí)進(jìn)行，即當(dāng)每層的開挖清渣結(jié)束后，立即按設(shè)計(jì)進(jìn)行本層的支護(hù)施工。

支護(hù)施工工藝見圖2。

圖2 支護(hù)施工工藝

3.2 錨桿安裝

為節(jié)省安裝時(shí)間，本工程中錨桿長度為3 m的采用水泥卷錨桿，錨桿長度為6 m的采用普通水泥砂漿錨桿。

錨桿孔采用YT-28手風(fēng)鉆成孔，成孔孔徑45～50 mm。當(dāng)鉆機(jī)鉆至規(guī)定深度后，用高壓風(fēng)吹孔，清除孔內(nèi)巖粉、積水等。桿體尾部的墊板應(yīng)緊貼巖壁，未接觸部位應(yīng)楔緊或采用異形墊板以保證接觸緊密。注漿材料未終凝前不得隨意敲擊、碰撞錨桿。

3.2.1 水泥卷錨桿安裝

水泥卷在安裝前應(yīng)先浸水，浸水時(shí)間以水泥卷不冒泡為準(zhǔn)。藥卷裝入錨桿孔采用堅(jiān)硬、順直的木棍或相似的物體送至孔底，錨桿則用手風(fēng)鉆帶動(dòng)，邊旋轉(zhuǎn)邊徐徐推進(jìn)，最后保證桿體露出巖面的長度不大于噴射混凝土的厚度。

3.2.2 水泥砂漿錨桿安裝

水泥砂漿錨桿采用“先注漿后插錨桿”的施工工藝。

首先用HS-150型砂漿泵向孔內(nèi)注入約孔深2/3的水泥砂漿，注漿管要插至距孔底50～100 mm處，隨漿液注入緩慢均勻地拔出。注完漿后立即由人工插入錨桿，孔口砂漿不滿部分應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)灌，并用砂漿將孔口抹平。

3.3 掛鋼筋網(wǎng)

鋼筋網(wǎng)在巖面初噴混凝土并安裝錨桿后進(jìn)行。

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，鋼筋在加工廠下料制作，現(xiàn)場人工綁扎。鋼筋網(wǎng)隨受噴面的起伏鋪設(shè)，在有錨桿的部位用錨桿墊板把鋼筋網(wǎng)與錨桿聯(lián)結(jié)在一起，其它部位可利用手風(fēng)鉆打淺孔，用U形卡固定網(wǎng)片。整個(gè)鋼筋網(wǎng)片應(yīng)綁扎牢固，在噴射混凝土?xí)r鋼筋不得晃動(dòng)。

3.4 噴射混凝土

噴射混凝土采用“濕噴”法，由TK-500濕噴機(jī)施噴。每層石方開挖完成后立即進(jìn)行混凝土初噴，厚度30～50 mm；待鋼筋網(wǎng)片綁扎完成驗(yàn)收合格后進(jìn)行復(fù)噴，保證混凝土最終厚度達(dá)到150 mm。

混合料利用強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌和，混凝土罐車運(yùn)輸，濕噴機(jī)布置在地面，噴射手在井下作業(yè)。混凝土噴射前應(yīng)用高壓風(fēng)吹掃巖面，并根據(jù)施噴面積分成1.5～2.0 m的小段，在每段內(nèi)由下向上進(jìn)行混凝土噴射。為保證噴射厚度，在每小段內(nèi)的巖壁上都用短鋼筋埋設(shè)厚度標(biāo)志?；炷两K凝2 h后開始養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d。

3.5 預(yù)應(yīng)力錨索

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際開挖情況，在第2級與第3級馬道邊坡上（巖坎側(cè)邊坡除外）共設(shè)置23根預(yù)應(yīng)力錨索，傾角向下15°，間距6 m；在隧洞口上方垂直邊坡上矩形布置4根預(yù)應(yīng)力錨索，傾角向上15°。

3.5.1 預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝

預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝見圖3。

圖3 預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝

3.5.2 錨孔測量定位

將錨孔位置按照設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確測放到坡面上，并用油漆標(biāo)注。錨孔位置偏差最大不得超過100 mm。

3.5.3 鉆孔

鉆孔選用潛孔鉆機(jī)。根據(jù)孔位準(zhǔn)確安裝、固定鉆機(jī)，開孔時(shí)應(yīng)控制鉆具的傾角和方位角，鉆進(jìn)中及時(shí)檢測孔斜誤差并及時(shí)糾偏，鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)穩(wěn)鉆1～2 min，確保錨索鉆孔孔徑、孔深等滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。鉆孔完成后，使用高壓風(fēng)將孔內(nèi)巖粉及水體全部清除出孔外。若遇錨孔中有承壓水流出，應(yīng)采取邊鉆孔邊固結(jié)灌漿的措施。

3.5.4 錨索制作

為便于安裝、減少運(yùn)輸環(huán)節(jié)，錨索制作采用現(xiàn)場編索方式。鋼絞線必須采用切割機(jī)下料，下料長度符合設(shè)計(jì)要求，各根鋼絞線的長度誤差不大于±10 mm。鋼絞線要去皮、去油、去污，編索時(shí)由人工抬運(yùn)，不得在地上拖運(yùn)。架線環(huán)每米設(shè)置1個(gè)，導(dǎo)向帽與鋼絞線間以點(diǎn)焊方式連結(jié)，灌漿管為Φ25 mm塑料管，按設(shè)計(jì)編入索體。

制作完成的錨索順直地存放到專用臺架上，臺架距地面大于20 cm。

3.5.5 錨索安裝

索體采用人工下錨，緩慢、均勻地從孔口送入，避免索體扭曲，送入過程中不得轉(zhuǎn)動(dòng)或者反復(fù)拖拽索體，并隨時(shí)檢查架線環(huán)及止?jié){環(huán)有效性，發(fā)現(xiàn)有移動(dòng)、損壞、脫落等問題要及時(shí)處理，并確保將錨索體推送至預(yù)定深度，注、回漿管暢通。

錨索安裝完成后對外露鋼絞線進(jìn)行臨時(shí)防護(hù)，對于上傾錨索還應(yīng)采取固定措施，防止索體滑落。

3.5.6 灌漿

灌漿分二期進(jìn)行：一期為內(nèi)錨段灌漿，二期為張拉完成后對張拉段灌漿。

灌漿采用常規(guī)方法并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行，灌漿壓力通過試驗(yàn)確定，漿液采用高速攪拌機(jī)制漿，選用HS-150型注漿泵灌注。注漿至回漿管冒漿時(shí)，停5 min后再進(jìn)行補(bǔ)充注漿，直到回漿管溢出與攪拌濃度相同的漿液，然后封閉回漿管。

3.5.7 張拉及錨定

當(dāng)墊墩混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后才可進(jìn)行張拉。

錨索張拉需采用經(jīng)率定的專用設(shè)備，按照設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范規(guī)定，通過現(xiàn)場張拉試驗(yàn)確定張拉及錨定工藝。張拉方法采用“雙控法”，以張拉力控制為主，用伸長值校核。預(yù)張拉前先進(jìn)行單根鋼絞線預(yù)緊，使錨索各股鋼絞線應(yīng)力均勻后再整體張拉。張拉采用5級張拉，每次加載與卸載速率應(yīng)緩慢平緩，并作好加荷和觀測變形記錄。錨索張拉至設(shè)計(jì)應(yīng)力待壓力表穩(wěn)定后加以鎖定，將鋼絞線從錨具量起留出長5 cm，其余部分截去，然后用水泥凈漿注滿錨墊板及錨頭各部分空隙，最后對錨頭采用C30細(xì)骨料混凝土進(jìn)行封錨。

4 施工體會

（1）巖屑凝灰?guī)r具有易風(fēng)化、遇水易軟化、完整性差的特點(diǎn)，為保證施工安全，支護(hù)必須及時(shí)跟進(jìn)。

（2）開挖過程中對較大滲水、軟弱夾層、剪切破碎帶等地質(zhì)缺陷部位加強(qiáng)監(jiān)測，一旦出現(xiàn)裂縫或滑動(dòng)跡象，立即停止施工，會同設(shè)計(jì)、地質(zhì)人員進(jìn)行檢查處理。

（3）沿邊坡頂設(shè)置1道截水溝，做好施工過程中的排水、疏水工作。

5 結(jié)語

遼寧省重點(diǎn)輸水工程引水豎井開挖具有邊坡高、坡度陡、地質(zhì)條件差、距離庫區(qū)近湖水影響大等特點(diǎn)，常規(guī)的錨噴掛網(wǎng)支護(hù)措施難以保證開挖順利進(jìn)行，但經(jīng)過錨噴支護(hù)與預(yù)應(yīng)力錨索組合的加固措施，則增強(qiáng)了邊坡的整體穩(wěn)定性，有效地保證了工程順利、安全地實(shí)施。跟蹤觀測結(jié)果表明用加固后的邊坡基本穩(wěn)定，可見該支護(hù)方案是可行的，在類似工程中是值得推廣、應(yīng)用。

以上述斷面為例，對觀測斷面各測線回歸方程進(jìn)行分析。

測線AB：

5 結(jié)語

（1）從本文實(shí)例斷面觀測情況分析，圍巖趨于穩(wěn)定時(shí)間較短，且相對位移較小，對后期仰拱乃至邊頂拱混凝土襯砌施工提供便利條件，進(jìn)而對開敞式TBM掘進(jìn)與混凝土襯砌平行作業(yè)及跟進(jìn)速度具有深遠(yuǎn)意義。

（2）通過監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)收集與整理，有利于承包商協(xié)調(diào)TBM噴射混凝土施工與掘進(jìn)速度，從而獲得最佳掘進(jìn)速度。

（3）TBM在穿越較大斷層帶時(shí)應(yīng)穩(wěn)中求勝，充分發(fā)揮監(jiān)控量測的作用，避免埋機(jī)事故的發(fā)生。

作者簡介

李熙乾 男 助理工程師 中水北方勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司 天津 300222

韓鵬程 男 助理工程師 中水北方勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司 天津 300222

譚聰睿 女 工程師 中水北方勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司 天津 300222

楊貴崇 男 工程師 中水北方勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司 天津 300222

（收稿日期 2015-05-29）

TV52

B

1007-6980（2015）03-0048-03

2015-05-29）

于龍 男 工程師 遼寧省水利廳 遼寧沈陽 110003