李 云

（湖南水利水電工程監(jiān)理承包總公司，湖南 長沙 410007）

1 基本情況

瀑布溝水電站右岸拉裂體地質(zhì)特征為巖體卸荷、松弛較強烈，最大卸荷、松弛深度達90 m，卸荷、松弛巖體中局部充填次生泥和次生泥膜；拉裂體治理工程，為庫區(qū)右岸拉裂體第三期邊坡治理，主要通過深層錨索，將拉裂體滑動面增大抗滑摩擦阻力，以阻止拉裂體變形。邊坡治理錨索，為1 500kN型錨索，長度共有5種，分別為50m、55m、60m、65m、70m，施工工期共計8個月。

2 錨索孔成孔生產(chǎn)性試驗

邊坡治理錨索，分布于高邊坡，為選擇經(jīng)濟高效的施工方法，在保證工程施工質(zhì)量、安全，以及規(guī)定的合同工期的前提條件下，最大限度地降低施工成本，決定進行錨索孔鉆孔成孔生產(chǎn)性試驗。

2.1 試驗孔的選擇

通過現(xiàn)場考察及地質(zhì)情況分析，選擇具有代表性的錨索鉆孔作為試驗孔，分別編號為1#孔（設(shè)計孔深65 m）、2#孔（設(shè)計孔深70 m）、3#孔（設(shè)計孔深55 m）主要采用砂漿固壁鉆孔成孔；4#孔（設(shè)計深度70 m）、5#孔（設(shè)計深度60 m）、6#孔（設(shè)計深度65 m）采用全程跟管鉆孔成孔。

2.2 砂漿固壁成孔方案

根據(jù)現(xiàn)場施工條件，施工時，為保證鉆孔成孔，主要采取固壁灌漿、跟管固壁（前6～9 m）的方式進行。必要時在固壁灌漿中加入細砂，以增加固壁效果。

1）1#孔鉆孔成孔過程情況。該孔于2016年10月7日采用Φ168 mm跟管開孔，砂漿固壁，至2016年10月30日終孔，歷時24天。

材料消耗：跟管量6 m；水泥用量30 678 kg；砂用量28 517 kg；速凝劑1 533 kg；水泥、砂、速凝劑用量分別為：601 kg/m、559 kg/m、30 kg/m。

施工過程中出現(xiàn)卡鉆、反復(fù)掃孔的情況較多（未含其它影響因素）；從材料消耗量以及施工效率值，可判定該孔裂隙發(fā)育，地質(zhì)情況較差。

2）2#孔鉆孔成孔過程情況。該孔于2016年10月1日采用Φ168 mm跟管開孔，采用砂漿固壁，至2016年11月6日終孔，歷時37天（過程中因其它因素有8天未施工）。

材料消耗：跟管量9 m；水泥用量41 747 kg；砂用量34 342 kg；速凝劑1 827 kg。水泥、砂、速凝劑用量分別為：1 125 kg/m、925 kg/m、49 kg/m。

該孔在鉆進過程中出現(xiàn)卡鉆、反復(fù)掃孔的情況較多（未含其它影響因素），鉆進困難。從現(xiàn)場施工過程、材料耗量以及施工效率值，可判定該孔裂隙發(fā)育，地質(zhì)情況較差，在0～46.1 m尤為突出。

3）3#孔鉆孔成孔過程情況。該孔于2016年10月7日采用Φ168 mm跟管開孔，至2016年10月23日鉆至33.8 m時埋鉆，歷時17天，2016年10月22日至2016年10月23日反復(fù)鉆孔、掃孔，因巖層破碎、裂隙較多，導(dǎo)致卡鉆鉆頭脫落，故此孔試驗無法繼續(xù)進行。

該孔設(shè)計總長為55 m，在鉆進至33.8 m時，因掉鉆無法繼續(xù)進行，作為廢孔處理，但仍然可以根據(jù)前33.8 m固壁灌漿以及鉆進情況進行說明。

材料消耗：跟管量6 m；水泥用量22 248 kg；砂用量20 828 kg；速凝劑1 112 kg。水泥、砂、速凝劑用量分別為：800 kg/m、749 kg/m、40 kg/m。

該孔在鉆進至33.8 m后，遇孤石卡鉆、掉鉆，經(jīng)反復(fù)取鉆無果，該孔仍然存在鉆進困難等現(xiàn)象。從現(xiàn)場施工過程、材料耗量以及施工效率值，可判定該孔裂隙發(fā)育，地質(zhì)情況較差。

2.3 全程跟管鉆孔成孔方案

通過前面選擇3束錨索進行固壁灌漿鉆孔成孔試驗，由于時間太長，不能滿足合同工期要求，故此，選擇3束錨索進行全程跟管鉆孔成孔試驗：

4#孔：0～39 m全跟管鉆進，地質(zhì)體現(xiàn)為堆積體，土夾石，為山體覆蓋層，無返風；跟管鉆進2天，速度較快，效率較高；39～45 m為破碎層、塌孔、卡鉆，拔鉆用時3天；45～52.5 m裂隙分層較大，出現(xiàn)掉鉆現(xiàn)象，撈鉆頭用時5天；52.5～54 m，孤石，跟管鉆進極度困難，進尺1.5 m，用時4天；54～61.5 m，巖層較完整，巖石硬度較大，跟管跟進困難，用時6天；61.5～70 m，巖層完整裸鉆鉆進，用時2天；總用時：22天。

5#孔：0～40.5 m地質(zhì)為松散體，土夾石，屬于坡面的覆蓋層；全程跟管鉆進用時3天；40.5～46.5 m孤石；跟管跟進速度極慢，跟管容易發(fā)生位移；偏離孔軸線，用時10天；46.5～51 m破碎層裂隙較大，塌孔、掉鉆；用時8天；51～60 m巖層較為完整，裸鉆鉆進，用時2天。總用時：23天。

6#孔：0～42 m地質(zhì)破碎土夾石，屬于山體覆蓋層，跟管跟進用時3天；42～48 m破碎巖層，裂隙較大；塌孔卡鉆；用時6天；48～51 m孤石，跟管發(fā)生位移，偏離孔軸線，及時調(diào)整偏角用時7天；51～54 m，巖層破碎空洞，掉鉆，撈鉆用時6天；54～57 m，巖層較完整，巖石硬度強，跟管受損，進度緩慢，用時4天；57～65 m巖層較完整，裸鉆鉆進用時1天?？傆脮r：27天。

3 成孔方案問題分析

3.1 全部采用固壁灌漿成孔方案問題分析

3.1.1 施工進度的滿足

1）合同工期要求的可行性分析。1#孔（孔深65 m）鉆孔成孔歷時24天、2#孔（孔深70 m）鉆孔成孔歷時37天、3#孔鉆孔33.8m歷時17天（單算鉆孔進度，不計成孔），3臺鉆機總共鉆進168.8 m，3臺鉆機平均每天鉆進2.16m，本合同共有241個錨索孔，總計15 145 m，3臺鉆機完成全部鉆孔需要7 012天，要想在合同工期內(nèi)完成鉆孔，需要鉆機88臺，顯然不科學，也不現(xiàn)實，且還不算錨索灌漿及錨索張拉所需時間，采用固壁灌漿，無法在合同工期內(nèi)完成鉆孔成孔工作。

2）施工的連續(xù)性及施工效率分析。1#孔施工連續(xù)性及效率：從開鉆至成孔結(jié)束歷時24天，固壁灌漿15次，其中灌漿后的待凝時間合計約為10天、全天停水1天，實際有效鉆孔及灌漿時間約為13天，如果把待凝時間不作為施工時間，則施工效率54.2%，相對較低，不滿足常規(guī)施工效率值（80%以上），且成孔施工的連續(xù)性受到影響，各施工設(shè)備的利用率低。

2#孔施工連續(xù)性及效率：從開鉆至成孔結(jié)束歷時37天（其中8天未施工），固壁灌漿20次，其中灌漿后的待凝時間合計約為14天、停電1天、停水1天，實際有效鉆孔及灌漿時間約為13天，如果把待凝時間不作為施工時間，總的施工效率為35.1%，如果除去施工單位自身原因引起的停工8天，則施工效率為56.7%，相對較低，該孔不滿足常規(guī)施工效率值，且成孔施工的連續(xù)性受到影響，各施工設(shè)備的利用率低。

3#孔施工連續(xù)性及效率：從開鉆至33.8 m結(jié)束歷時17天，固壁灌漿11次，其中灌漿后的待凝時間合計約為8天，實際有效鉆孔及灌漿時間約為9天，如果把待凝時間不作為施工時間，施工效率為52.9%，相對較低，該孔不滿足常規(guī)施工效率值，且成孔施工的連續(xù)性受到影響，各施工設(shè)備的利用率低。

3.1.2 施工質(zhì)量的保證

采用固壁灌漿對于施工質(zhì)量的保證來說，主要有鉆孔過程中的質(zhì)量影響和成孔后的質(zhì)量影響。

鉆孔過程的影響：由于本工程所處位置為拉裂體，巖層破碎，地質(zhì)差，裂隙發(fā)育，空腔大，固壁灌漿若連續(xù)灌注，材料耗用將增大且無法控制，故采取了灌漿待凝及摻加速凝劑的方式。在施工中造成中斷、無法連續(xù)，反復(fù)掃孔后重新校定，易造成施鉆人員心理上的麻痹大意，而影響施工質(zhì)量。

成孔后的可持續(xù)情況：固壁灌漿成孔后，由于砂漿強度相對較低，遇到較大空腔處，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，難以長時間維持孔段不變形，且易塌孔，給錨索下索、灌漿、張拉等后續(xù)工序造成施工困難和質(zhì)量隱患。

3.1.3 施工安全風險

本工程屬于高邊坡施工，山下材料堆放點高程為EL865，而錨索孔大多在EL985～1000m，最大高差135m，材料吊裝運輸靠卷揚機纜繩，存在較高的安全風險，固壁灌漿所需材料為水泥、砂等，比跟管單位材料重，運輸頻次多，安全隱患大。

本工程主要施工時期為2016年4—9月，為工程當?shù)禺斈甑闹餮雌?，降雨較多，對于拉裂體來說，存在邊坡滑蹋、飛石等不安全因素，施工期越長，安全風險越高。

3.1.4 設(shè)備利用率

若假設(shè)在砂漿待凝時間段內(nèi)將設(shè)備進行另外孔的鉆進，則需要移動鉆機，移動頻次增加，雖然可提高設(shè)備的利用率，但人工費用會增加，施工效率也會大打折扣。

3.2 全程跟管成孔方案問題分析

3.2.1 技術(shù)問題

通過錨索全程跟管鉆進施工，過程中出現(xiàn)如下問題：

根據(jù)4#～6#試驗孔鉆進情況，前40 m地質(zhì)是松散堆積體屬于山體覆蓋層，跟管進尺15 m/天；跟管鉆進速度較快，施工效率較高；但是，隨著孔的鉆進，山體的深入，地質(zhì)條件發(fā)生改變，出現(xiàn)各種影響進尺的狀況；據(jù)此全程跟管平均1 m/天，施工進度極度緩慢，故此；全程跟管鉆進成孔施工方案，花費施工時間太長，嚴重延誤施工工期，不能滿足施工合同的工期要求。

錨索全程跟管鉆進成孔，施工難度較大，錨索孔軸線要隨時測量調(diào)整，施鉆人員操作過程中不容易控制，發(fā)生孔軸線偏移問題，將導(dǎo)致錨索孔鉆孔失敗。

3.2.2 費用相對較大

4#孔跟管41根，1.5 m/根，61.5 m；5#孔跟管34根，1.5 m/根，51 m；6#孔跟管38根，1.5 m/根，57 m；總共169.5 m。根據(jù)鋼材市場銷售行情385元/m，需要：169.5×385=65 257.5元；費用遠遠超過了預(yù)期成本，不利于工程經(jīng)濟效益；故此，全程跟管的鉆孔成孔方案不適用于實際施工中。

4 最終成孔方案比較分析與選擇

通過以上方案在技術(shù)上的可行性分析，若全部采用固壁灌漿方案在工期上無法滿足要求，在施工質(zhì)量及安全上也存在較大隱患；若全部采用跟管施工，則有可能施工成本增加太多且工期也會存在問題，為尋求較優(yōu)方案，根據(jù)地質(zhì)條件及現(xiàn)場條件，主要在跟管數(shù)量上進行多方案比較。以下擬定8個方案進行逐個分析，在費用不額外增加的情況下，選擇最佳方案。見表1。

表1 鉆孔成孔方案比較

4.1 材料單價分析

1）采用砂漿固壁，所需材料主要有水泥、砂、速凝劑。根據(jù)上述試驗孔對水泥、砂、速凝劑的用量，砂漿固壁單位長度的鉆孔成孔所需費用統(tǒng)計如表2。

表2 砂漿固壁費用計算表

2）采用跟管固壁，所需材料為跟管，跟管單價采用合同價格，為385元/m。

4.2 本工程鉆孔成孔材料總費用分析（含施工效率統(tǒng)計）

本工程總計241束錨索，總共鉆孔長度為15145 m，其中錨固段長度為1 928 m（單束錨固段長度為8 m）。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，孔段平均前6 m為覆蓋層，拔鉆后無法成孔，必須采用跟管。

通過對試驗孔鉆孔成孔技術(shù)經(jīng)濟分析，采用砂漿固壁效果（前6～9 m為跟管）和全部采用跟管成孔并不理想，甚至在工期等要求方面無法實現(xiàn)。將低于常規(guī)施工效率和無法成孔的方案應(yīng)舍去，即方案編號為1、2、7、8舍去。

對于方案3～6，盡量選擇材料費用低且施工效率高的方案。

方案3和4，跟管30～35 m，雖然能達到常規(guī)施工效率，但在30（35）～40 m孔段仍處于裂隙發(fā)育、鉆孔易塌孔、卡鉆等地質(zhì)區(qū)段，且固壁灌漿材料用量相對難以控制，方案3的施工效率一般，施工工期保證率不高。

方案5和6，跟管40～45 m，能達到常規(guī)施工效率，鉆孔40 m之后，基本越過了地質(zhì)情況復(fù)雜、裂隙發(fā)育的區(qū)段，靠近錨索孔的錨固段，但在40 m之后若繼續(xù)采用跟管，根據(jù)4#～6#試驗孔情況表明，施工效率反而降低，這是因為：40 m之后，跟管難以推進，即便推進，也難以保證軸線不偏移，且易發(fā)生掉鉆。

綜上，為保證高效施工，選擇滿足合同工期且較經(jīng)濟的方案，方案5比較優(yōu)越，即跟管固壁和砂漿固壁相結(jié)合的施工方案。前40 m采用跟管固壁，40 m之后采用砂漿固壁（除錨固段之外），既能達到施工效率，又能在費用上可控，因為前40m跟管，基本能保證每天15 m的鉆進速度，40 m之后，已經(jīng)越過地質(zhì)復(fù)雜、裂隙非常發(fā)育的區(qū)段，采用砂漿固壁，砂漿固壁材料能可控，不需要多次灌漿待凝。對于材料費用來說，方案5的費用，比方案1～4并未增加很多，比方案6略有降低，但保證率高，成本可控。

5 結(jié) 語

對于高邊坡錨索施工來說，如何確定鉆孔成孔方案，往往不能片面受制于某一材料或輔助項目單價高，例如：本工程中跟管與砂漿的比較表面上跟管比砂漿費用高，若草率確定施工方案，不僅會導(dǎo)致施工成本無法滿足目標成本，還難以保證工程的施工質(zhì)量及安全。要尋求最優(yōu)的施工方案，需要考慮眾多因素，包括現(xiàn)場的施工條件和環(huán)境、運輸條件、影響施工質(zhì)量的因素、施工中安全因素、施工過程中因某些原因暫停等，需要通過技術(shù)經(jīng)濟分析比較，才能做出最優(yōu)施工方案的選擇，在滿足合同要求的前提下使施工成本最低。

本工程通過6個試驗孔鉆孔成孔技術(shù)經(jīng)濟比較，最終確定了適合工程實際條件的鉆孔成孔方案，從而保證質(zhì)量、工期，且費用最省，成效顯著。