張 建 均

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都 610091)

溝谷堆積體中壓力分散型錨索的施工方法

張 建 均

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都 610091)

介紹了在溝谷堆積體中壓力分散型錨索的施工方法。錨索施工的鉆孔采用同心跟管鉆具跟花管鉆進(jìn)，人工編索后送入錨索孔并進(jìn)行錨墩混凝土澆筑，然后進(jìn)行錨固段灌漿，灌好后隨即進(jìn)行自由段注漿，當(dāng)錨墩和自由段漿體達(dá)到齡期或設(shè)計強(qiáng)度后，采用分級差異張拉法張拉錨索，最后用砂輪鋸切除多余的鋼絞線并封錨。

溝谷堆積體；跟花管鉆進(jìn)；壓力分散型錨索；施工

1 概 述

隨著水電工程深度開發(fā)，水電站的地形、地貌及地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，其條件多為山體雄厚、溝梁相間、溝谷深切、溝內(nèi)分布有大量風(fēng)化物和片落物，統(tǒng)稱為溝谷堆積體。溝谷堆積體主要是由風(fēng)化碎石及土組成的散體結(jié)構(gòu)，在實際工程中分布范圍較廣，厚度大且植被生長良好。若將其全部清除工程量很大，工程造價高；若不清除，則影響水工建(構(gòu))筑物的布置或?qū)ζ浒踩斐蓢?yán)重威脅。施工時多將其下部影響結(jié)構(gòu)布置和安全運(yùn)行的部位清除，上部保持原狀，在被保留溝谷堆積體下部采取錨噴+錨索+框格梁支護(hù)形式。壓力分散型錨索是一種近幾年發(fā)展起來的深層支護(hù)形式，其優(yōu)點是對錨固段不良地質(zhì)條件適應(yīng)性好，根據(jù)施工需要可全孔一次灌漿或分段灌漿。溝谷堆積體內(nèi)的錨索鉆孔采用同心跟管鉆具跟花管鉆進(jìn)，跟管后不拔管，利用花管鉆孔適當(dāng)灌漿對溝谷堆積體進(jìn)行固結(jié)。筆者對其施工方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

2 溝谷堆積體中壓力分散型錨索的施工方法

2.1 鉆 孔

錨索鉆孔利用鋼管腳手架形成的施工平臺進(jìn)行。錨索鉆孔根據(jù)其設(shè)計長度分別選用40型、60型或80型鉆機(jī)，采用同心跟管鉆具跟管鉆進(jìn)的方式鉆孔，高風(fēng)壓電動空壓機(jī)于施工場地附近就近布置。

跟管長度一般為1.5 m，施工前在金屬結(jié)構(gòu)加工車間用臺式鉆床鉆花孔，直徑為15～20 mm，間距為20～30 cm，空間呈120°螺旋型分布或180°交錯分布。

跟管鉆孔時，先將錨索鉆機(jī)馬達(dá)退到鉆架頂部，將管靴和跟管用絲口連接好，套入鉆桿和同心跟管鉆具后開始鉆進(jìn)。當(dāng)跟管剩余20～40 cm時，再次將鉆機(jī)馬達(dá)退到鉆架頂部，人工接入跟管和鉆桿后繼續(xù)鉆進(jìn)，重復(fù)上述施工方法直至孔深達(dá)到設(shè)計孔深。

如果孔深達(dá)到設(shè)計深度，則通過鉆孔記錄的返風(fēng)、返渣、鉆速等現(xiàn)象進(jìn)行綜合判斷；若其仍處于破碎或斷層等軟弱巖層時則須延長孔深；根據(jù)施工需要輔以孔內(nèi)電視及波速測試等手段進(jìn)一步準(zhǔn)確判斷，確保內(nèi)錨固段處于弱風(fēng)化的巖層內(nèi)。

錨索孔鉆進(jìn)過程中，若出現(xiàn)不回風(fēng)、不返渣、塌孔、卡鉆等現(xiàn)象或因地質(zhì)條件至復(fù)雜節(jié)理裂隙發(fā)育、滲水量較大及巖石破碎等情況，采用繼續(xù)跟管施工的方式進(jìn)行處理。鉆孔結(jié)束后，將孔口用編織袋封堵以防異物進(jìn)入，同時做好沖洗情況、測斜成果資料及鉆孔原始記錄。

2.2 編索及下索

編索采用1 860 MPa級高強(qiáng)度低松弛無粘結(jié)鋼絞線。內(nèi)錨頭主要由擠壓錨、承載板、螺桿和防腐鋼罩組成。

各組錨頭鋼絞線下料長度L=錨固段長度+自由段長度+墊座厚度+張拉長度+20 cm。

將無粘結(jié)鋼絞線靠內(nèi)錨端端頭錨頭嵌固端擠壓套安裝處去皮洗油。清洗時，采用無腐蝕性清洗劑去除防腐油脂。對鋼絞線PE層出現(xiàn)局部破損的部位，用水密性膠帶進(jìn)行修補(bǔ)。

鋼絞線及其他索體附件按施工圖紙要求編排并綁扎成束，內(nèi)錨頭承載板間距為1.5 m、自由段隔離架間距為2 m，錨索內(nèi)錨段頂部端頭設(shè)置導(dǎo)向帽。將鋼絞線與錨頭嵌固端穿入承載板相應(yīng)孔內(nèi)，利用專用擠壓機(jī)進(jìn)行內(nèi)錨頭的擠壓連結(jié)。擠壓完成后，將擠壓套與錨頭之間用防腐油脂填充密實，錨固段端頭的安裝采用鋼管制作的導(dǎo)向帽，并在導(dǎo)向帽上標(biāo)示孔號。

在鋼絞線外露段使用劃痕作為鋼絞線分組記號，如第一組在距末端10 cm處用角磨機(jī)將鋼絞線劃一道劃痕，第二組在距末端10 cm處用角磨機(jī)將鋼絞線劃兩道劃痕，以此類推，以此作為穿錨、張拉的標(biāo)記。

下索前用探孔器檢查孔道是否通暢，若不通暢則用鉆機(jī)重新掃孔；若通暢則由人工推送錨索就位，下索完成后檢查注漿管、排氣管是否通暢，以保證下道灌漿工序的順利進(jìn)行。

錨索體入孔前，錨索經(jīng)核對無誤且經(jīng)驗收合格后，人工將錨索體扛抬至孔位附近，徐徐送入錨索孔內(nèi)；穿索時各支點間距離不得大于2 m，轉(zhuǎn)彎半徑不得小于5m。穿索前，再次核對錨索各檢查項目；穿束期間應(yīng)有專人協(xié)調(diào)指揮，行走速度應(yīng)均勻、平穩(wěn)、緩慢。錨索外露長度必須滿足張拉施工操作。索體就位后，為確保索體有效的入巖長度，應(yīng)及時利用孔口插筋固定索體。

2.3 錨墩混凝土澆筑

錨墩澆筑的施工流程為：基礎(chǔ)清理→打插筋→安裝導(dǎo)向鋼管及鋼墊板→扎筋立?！炇铡鷿仓炷痢B(yǎng)護(hù)與保護(hù)。

錨墩澆筑前，清理松動塊體，對于有噴護(hù)的部位應(yīng)人工鑿毛、沖洗坡面并進(jìn)行基礎(chǔ)驗收。

在距孔口上下左右30 cm處對稱布置4根φ22插筋，入坡面深度滿足要求，外露長度則根據(jù)實際坡面而定，將其焊在250 mm×250 mm×3 mm鋼墊板上，保證鋼墊板與導(dǎo)向管正交，偏斜不得超過0.5°。

模板采用定型鋼模，U型卡、鋼管扣件加固，模板安裝尺寸誤差不大于±10 cm。鋼墊板兩側(cè)及下部模板采用內(nèi)拉外撐的方式，使用面的外觀平整度、外觀結(jié)構(gòu)尺寸、穩(wěn)固度、塞縫應(yīng)滿足要求；過渡段模板在現(xiàn)場采用木板制模，輔以鋼管扣件加固。

拌和站集中拌制混凝土，攪拌車將其運(yùn)輸至現(xiàn)場后，根據(jù)工作面與道路之間的高差選擇不同的入倉方式：工作面高度等于或高于施工道路高度時泵送入倉；反之溜槽入倉。混凝土入倉連續(xù)，人工持軟軸振搗器振搗密實。同一批次澆筑的混凝土取一組試樣，送試驗室養(yǎng)護(hù)并做抗壓強(qiáng)度試驗，為確定錨索張拉的時間提供依據(jù)。非承重側(cè)模在混凝土強(qiáng)度能保證結(jié)構(gòu)棱角不損壞時拆除，混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到2.5 MPa以上；拆除承重底模的時間應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度50%以上時。拆除模板后及時灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少于7 d；冬季施工時，混凝土養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)確保混凝土環(huán)境溫度不低于5 ℃?；炷琉B(yǎng)護(hù)首選保溫被覆蓋，若無法滿足規(guī)定養(yǎng)護(hù)溫度時需搭設(shè)保溫棚，采用草地?zé)艋蚺L(fēng)機(jī)進(jìn)行加熱，以保證混凝土養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度滿足規(guī)范要求。

2.4 錨固段灌漿及自由段注漿

在錨墩澆筑24 h拆模后或穿索完成后，即可進(jìn)行錨索灌漿。在鋼墊板上焊接固定灌漿封閉鋼板(鋼板開孔孔位與錨索張拉時的工作錨具一致，但多設(shè)2個φ25進(jìn)、回漿管)，封閉鋼板與鋼墊板之間設(shè)置橡膠墊圈，以防止灌漿時漏漿，也可采用早強(qiáng)砂漿阻塞。

灌漿漿液采用P.O42.5R水泥拌制，7 d結(jié)石強(qiáng)度不低于35 MPa，3 h泌水率不大于2%。為了提高水泥漿的早期強(qiáng)度，摻入緩凝高效減水劑。

漿液由高速攪拌機(jī)拌制后輸送至攪拌桶，采用灌漿機(jī)灌漿，灌漿自動記錄儀測量并記錄灌漿壓力、流量和漿液比重等各項數(shù)據(jù)，必要時測量并記錄錨墩的抬動。

錨索灌漿采取有壓循環(huán)灌漿法，采用自孔底由下向上進(jìn)行灌注的方式進(jìn)行。灌漿過程中，觀察排氣管的排水、排漿情況。

2.5 張拉及鎖定

只有待錨墩混凝土、水泥漿體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后方可進(jìn)行錨索張拉。壓力分散型錨索張拉采用差異張拉，該張拉方法可有效節(jié)約張拉時間，提高張拉工效，加快張拉施工進(jìn)度。首先進(jìn)行單根預(yù)緊，然后將每根鋼絞線在設(shè)計超張拉荷載情況下相對于最短一組鋼絞線的伸長值差值進(jìn)行補(bǔ)償，最后使用整體張拉方法張拉至設(shè)計超張拉荷載。整束錨索在伸長值補(bǔ)償后受力不均勻，通過不同長度的鋼絞線在整體張拉階段伸長量一致而受力不同的過程，最終在超張拉荷載時達(dá)到受力均勻。

采用差異張拉法進(jìn)行壓力分散型錨索張拉，其施工工藝流程為：分組單根預(yù)緊→分組分級張拉→整束張拉→鎖定。在進(jìn)行錨索張拉時，從預(yù)緊應(yīng)力到鎖定應(yīng)力共分5級進(jìn)行張拉施工。分級標(biāo)準(zhǔn)為：

0.25σcon→0.5σcon→0.75σcon→1σcon→

1.1σcon→鎖定

錨索張拉完畢48 h內(nèi)，及時讀取錨索測力計測值，若錨索鎖定力小于設(shè)計張拉力的90%以下時，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。補(bǔ)償張拉在鎖定值基礎(chǔ)上一次性張拉至超張拉荷載，最多進(jìn)行2次。完工驗收時，鎖定力值不得小于設(shè)計規(guī)定值。

2.6 鋼絞線的切割和封錨

在張拉鎖定3 d后錨索張拉鎖定力趨于穩(wěn)定、滿足設(shè)計要求或補(bǔ)償張拉完成后，可以進(jìn)行外錨頭保護(hù)。

外錨頭保護(hù)施工前，用砂輪鋸切除從錨具外端起量10 cm外的鋼絞線，做外錨頭防護(hù)處理。外錨頭防護(hù)方式為澆筑7 d C35一級配混凝土，澆筑前對錨墩混凝土與外錨頭結(jié)合部位進(jìn)行鑿毛處理，然后涂一道濃水泥漿并清理干凈錨墊板、工作錨具、預(yù)留鋼絞線的雜物后再進(jìn)行混凝土澆筑，混凝土保護(hù)層厚度不小于10 cm。

3 結(jié) 語

該方法只開挖下部有影響的部位，減少了邊坡開挖范圍和開挖量，其施工工期短、造價低，同時可減少施工對環(huán)境的破壞和影響。錨索孔采用同心跟管鉆具跟花管鉆孔與傳統(tǒng)灌漿固結(jié)、重新掃孔鉆孔相比，其鉆孔進(jìn)度快、成孔質(zhì)量好。利用花管跟管的小孔對溝谷堆積體進(jìn)行適當(dāng)灌漿，對松散體起到了一定的固結(jié)作用。壓力分散型無粘結(jié)錨索結(jié)構(gòu)地質(zhì)條件適應(yīng)性好，錨索鋼絞線采用PE套和漿液結(jié)石體雙重保護(hù)，增加了錨索的耐久性。壓力分散型無粘結(jié)錨索采用分級差異性張拉，節(jié)約了張拉工序的施工時間，有效加快了錨索施工進(jìn)度。

張建均(1975- )，男，重慶市人，區(qū)域公司總工程師，教授級高級工程師，學(xué)士，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2017- 04- 10

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1001- 2184(2017)04- 0001- 02