邵 芳, 田 曉 敏, 孟 懷 秀

(中國水利水電第十工程局有限公司,四川 都江堰 611830)

1 工程概況

引漢濟渭黃金峽水利樞紐前期工程左壩肩高邊坡為強風(fēng)化閃長巖，巖石破碎。設(shè)計開挖坡比為1∶0.7和1∶0.4，局部為1∶0.3，支護方式主要為錨噴+錨索。錨索最初設(shè)計為1 000 kN，長度為25 m、30 m兩種。施工過程中發(fā)現(xiàn)邊坡圍巖破碎嚴重，地質(zhì)情況復(fù)雜且存在f3、f4和f8斷層，設(shè)計加密了錨索，增大了錨墩板并增加了錨索間格構(gòu)梁，所增加的錨索長度有25 m、30 m、35 m和40 m四種規(guī)格。

2 施工工藝比較

施工過程中，針對左壩肩錨索鉆孔塌孔嚴重、成孔困難等技術(shù)難題，監(jiān)理、業(yè)主提出了灌漿固壁和跟管固壁兩種工藝方法并進行了試驗對比。

2.1 固壁灌漿

試驗錨索鉆孔時遇到塌孔、多次掃孔仍不能成孔時，采用1∶1的水泥漿灌漿固壁，待凝2 d后沿原有通道再次循環(huán)鉆進，直到孔深滿足設(shè)計要求。錨固段入弱風(fēng)化巖石8 m時停止。完成一個孔需固壁灌漿5次左右，一個孔成孔時間需要1周時間以上，所占用的工期較長、進度緩慢，總進度將無法滿足合同要求。

2.2 跟管固壁法施工

試驗錨索鉆孔時遇到塌孔、多次掃孔仍不能成孔時，采用φ146、壁厚5.5 mm、R780型鋼管跟進做為錨索孔道，經(jīng)過試驗，待錨索下索后再用拔管機拔出跟管，然后按設(shè)計要求灌漿，經(jīng)試驗得知一個孔的造孔時間為24 h左右，大大縮短了施工工期，同時其質(zhì)量也滿足設(shè)計要求。

2.3 試驗結(jié)果

按照監(jiān)理、業(yè)主要求，分別選擇三束試驗索進行固壁灌漿和跟管跟進法鉆孔施工，經(jīng)過綜合對比分析得知，采用跟管固壁跟進施工工期短、質(zhì)量能得到保證、經(jīng)濟合理，試驗結(jié)果出來后，設(shè)計院下發(fā)了《邊坡預(yù)應(yīng)力錨索及錨桿補充施工技術(shù)要求》，對于巖石破碎，成孔困難、多次掃孔仍不能成孔的鉆孔，采用跟管固壁施工工藝，錨索下索后采用液壓拔管機拔出跟管(鋼套管)。

3 施工難點

由于圍巖為強風(fēng)化、破碎程度嚴重，造孔時容易塌孔，顆粒塊容易卡鉆且孔內(nèi)石渣不易清理干凈(強風(fēng)化巖石不宜用水洗孔，采用高壓風(fēng)吹孔)，影響施工質(zhì)量和進度。跟管跟進深度大部分在20 m以上，拔管時巖壁塌孔容易卡住跟管而造成跟管拔出困難且容易拔斷損壞，進而降低其重復(fù)使用次數(shù)。鑒于邊坡高、邊坡坡比陡、強風(fēng)化閃長巖風(fēng)化程度嚴重，故保證施工質(zhì)量安全尤為重要。

4 錨索施工程序

錨索主要施工工藝流程為：

施工平臺搭設(shè)→測量點位放樣→錨索鉆孔、下索→錨索灌漿→錨索張拉。

5 跟管固壁法錨索鉆孔施工

5.1 主要施工機具設(shè)備

用于錨索施工的機具設(shè)備主要包括：錨索鉆機、拔管機具、灌漿設(shè)備、張拉機具等。

造孔鉆機：選取功率大、設(shè)備性能及利用率高的YG-50錨索專用鉆機和100B型潛孔鉆機兩種。

灌漿設(shè)備：錨索固壁及孔道灌漿采取雙層高速攪拌桶制漿，出泵管及孔口進漿管安裝壓力表，采用自動記錄儀進行灌漿記錄，采用ZJ400型高速攪拌機、2SNS型注漿機、西易自動記錄儀施工。

張拉機具：錨索張拉機具選取與錨具類型、設(shè)計錨索張拉力相匹配的機具，用于錨索張拉的千斤頂、油泵、壓力表等設(shè)備應(yīng)配套并進行聯(lián)合率定。與張拉機具配套的壓力表精度需滿足設(shè)計要求。采用ZB4/500S型電動油泵，150 t整體張拉千斤頂、OVM15系列錨具及限位板。千斤頂、電動油泵及油壓表在使用前應(yīng)進行配套標定，以標定的力值曲線作為張拉時的控制依據(jù)。單根預(yù)緊采用25 t千斤頂。

5.2 錨索鉆孔的施工

錨索孔位根據(jù)設(shè)計圖紙進行測放，局部位置結(jié)合現(xiàn)場地形進行調(diào)整，現(xiàn)場測放出錨索孔位置并用紅油漆標示，錨索孔開孔前測放出方位角。開孔前確保錨索孔位、方位角、俯角等角度正確并經(jīng)質(zhì)檢人員檢驗后方可開鉆。

孔位坐標允許偏差不大于10 cm，鉆進過程中及時糾偏并測量孔斜，終孔孔軸方向和傾角允許偏差為±3°；孔深不允許欠深，超深不得大于20 cm，端頭錨固孔的孔斜誤差不得大于孔深的2%，鉆孔孔徑為150 mm。

錨索鉆孔過程中詳細記錄鉆孔的地質(zhì)情況，確保錨固段在弱風(fēng)化巖體以上等級的、較完整巖石上，若鉆孔至設(shè)計終孔深度后巖石仍比較破碎，應(yīng)立即上報監(jiān)理工程師并根據(jù)監(jiān)理工程師的指示繼續(xù)鉆孔加深至較完整的巖體內(nèi)、保證內(nèi)錨段長度要求?？椎澜?jīng)檢查合格后，對孔口進行臨時封堵保護。

5.3 跟管固壁法鉆孔

跟管固壁法鉆孔施工工藝流程為：

施工平臺搭設(shè)→測量點位放樣→鉆機定位→鉆孔同時跟管固壁→孔位驗收→下索→跟管拔出。

造孔時若遇到不易成孔、多次固結(jié)灌漿掃孔仍不能成孔的情況，根據(jù)設(shè)計文件《開挖邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)要求》及《開挖邊坡預(yù)應(yīng)力錨索及錨桿補充施工技術(shù)要求》，在監(jiān)理工程師的見證下采用單偏心擴孔跟管護壁，跟管采用φ146、壁厚5.5 mm、R780型無縫鋼管，鉆進的同時記錄地質(zhì)情況以便于后期控制錨索灌漿，跟管鉆進結(jié)束并下索完成后拔管恢復(fù)原設(shè)計終孔孔徑。鉆孔的錨索鉆機為YG-50和100型潛孔鉆機，拔管機為專用液壓拔管機。錨索孔位布置情況見圖1。

圖1 錨索孔位布置示意圖

6 錨索灌漿

錨墩澆筑完成并拆模后，立即進行錨索灌漿施工，錨索灌漿采取從孔底進漿、孔口回漿的孔內(nèi)有壓循環(huán)一次性灌注的灌漿法進行施工。漿液按監(jiān)理工程師批準的配比由NJ400攪拌機拌制后輸送至JJS-200攪拌桶由2SNS型灌漿機灌漿，采用水泥純漿灌注，漿液采用P.O52.5普通硅酸鹽水泥，先采用水灰比1∶1起灌，再采用水灰比0.5∶1續(xù)灌，最終穩(wěn)定配比采用0.35～0.4∶1，具體配比及外加劑摻量通過配合比試驗確定。灌漿后錨固段的膠結(jié)體7 d強度應(yīng)達到35 MPa，灌漿壓力控制在0.7 MPa內(nèi)。灌漿過程中觀察回漿情況：當回漿比重與灌漿比重相當時進行灌漿屏蔽，當回漿壓力達0.2～0.3 MPa、吸漿率小于0.4 L/min時，繼續(xù)屏蔽30 min即可結(jié)束灌漿。

根據(jù)左岸邊坡地質(zhì)情況，若部分錨索灌漿吸漿量偏大，應(yīng)立即上報監(jiān)理工程師組織參建各方確定處理方案，根據(jù)規(guī)范要求，可在征得監(jiān)理工程師同意的情況下降低孔道灌漿結(jié)束標準，孔口返漿后，繼續(xù)灌注30 min即可結(jié)束，同時在灌漿過程中降低灌漿壓力。

7 錨索張拉

錨墩混凝土澆筑、達到齡期且灌漿漿材達到規(guī)定強度后進行錨索張拉施工。張拉前，計算每根錨索的理論伸長值。為保證張拉控制力的準確性，張拉設(shè)備(千斤頂、油管、壓力表等)必須進行率定。

7.1 張拉器具及安裝

張拉機具：ZB4/500S型電動油泵，YBC250型張拉千斤頂，OVM15系列錨具及限位板。

張拉器具按以下程序安裝：工作錨具安裝→限位板→千斤頂→自動工具錨安裝→張拉。

7.2 張拉條件準備

錨索張拉在錨墩混凝土澆筑7～10 d、經(jīng)監(jiān)理工程師同意后進行。

張拉前先對千斤頂、電動油泵、壓力表等進行率定。

7.3 張拉試驗

根據(jù)設(shè)計要求，錨索張拉按照以下方法進行張拉試驗：首先施加工作荷載值的125%。加載期間，位移計測量精度應(yīng)不大于0.025 mm。荷載均勻施加，加載率約為40 kN/min。當施加的載荷達到工作荷載的125%時，穩(wěn)定20 min，測量位移徐變，如果20 min之內(nèi)徐變值小于2 mm，則該預(yù)應(yīng)力錨索是合格的，否則穩(wěn)定時間要延長至45 min再繼續(xù)觀察；當錨索的彈性變形在下述兩個極限值內(nèi)，則可認為錨索是合格的：預(yù)應(yīng)力錨束的伸長值的上限等于錨索張拉段長度加50%內(nèi)錨固段長度的理論彈性伸長值；預(yù)應(yīng)力錨束的伸長值的下限等于80%的張拉段長度的理論彈性伸長值；如果伸長值符合要求，則按照設(shè)計要求對錨索進行鎖定張拉。

7.4 單根張拉分級

監(jiān)理為保證組成錨索的每一根鋼絞線受力均勻，在取得監(jiān)理工程師同意的情況下，先對單根鋼絞線進行預(yù)緊，預(yù)緊張拉力為30 kN，再進行整束張拉。一般情況下采用以下分級：

1 000 kN張拉力分級為：逐根預(yù)緊→500 kN→750 kN→1 000 kN→1 100 kN(超載鎖定)。

7.5 張拉操作的注意事項

進行初張拉時，在鋼絞線上劃線作為測量鋼絞線伸長量的標志點，并檢查鋼絞線有無滑絲現(xiàn)象；張拉過程中，升荷速率每分鐘不超過設(shè)計應(yīng)力的10%。當達到每一級控制力后穩(wěn)壓5 min即可進行下一級張拉，達到最后一級張拉控制力后，穩(wěn)壓10 min即可鎖定。錨索在鎖定后48 h內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失大于設(shè)計張拉值的10%時，應(yīng)進行補償張拉；張拉時，千斤頂后面不能站人或從后面穿過，以防萬一，保證施工安全。張拉時，如果錨頭處出現(xiàn)滑絲、斷絲或錨具損壞，應(yīng)立即停止操作并進行檢查，同時做好詳細記錄。當斷絲、滑絲數(shù)量超過允許值時(每束中鋼絲拉斷數(shù)量允許1根)，將更換鋼束，重新張拉。

在張拉結(jié)束7 d后，根據(jù)錨索張拉力監(jiān)測結(jié)果決定是否需要補償張拉，補償張拉過程同前述分級的最后一級荷載張拉。

理論伸長值計算公式：

△L=PL/EA

式中 △L為鋼絞線理論計算伸長值，mm；P為施加于鋼絞線的載荷，為錨索總荷載除以鋼絞線根數(shù)，N；E為鋼絞線彈性模量，(1.95±0.1)×105MPa；A為鋼絞線截面積，140 mm2；L為鋼絞線計算長度，mm。

8 結(jié) 語

該工程左壩肩高邊坡巖石強風(fēng)化嚴重、極為破碎，錨索造孔時塌孔、多次掃孔無法成孔，嚴重影響施工進度，通過采用灌漿固壁再鉆進循環(huán)作業(yè)的造孔方法與跟管固壁方法試驗結(jié)果進行綜合比較后得知，對于本工程，在多級高邊坡強風(fēng)化閃長巖特殊地質(zhì)條件下，錨索造孔采用跟管固壁工藝在技術(shù)上解決了施工難題，質(zhì)量能夠得到保證，極大地加快了施工進度，同時，跟管拔出后可重復(fù)利用，工程總成本大大降低。因此，錨索造孔采用跟管固壁法施工工藝在該工程特殊地質(zhì)條件下的成功應(yīng)用，可作為類似工程地質(zhì)情況下錨索鉆孔施工的參考。