固壁灌浆法在不良地质段边坡锚索施工中的运用

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1、1固壁灌浆法在不良地质段边坡锚索施工中的运用长江三峡技术经济发展有限公司 王 丰 鲍支金摘要:溪洛渡水电站左岸 1#、2#泄洪洞出口边坡采用无粘 结式预应力锚索进行深层支护，因岩体破碎，层间错动带发育，风化卸荷较强 ，裂隙串通性好，岩体耗灰量大，采用了锚索造孔完成后进行注水试验法检查孔内透水情况，再进行孔道固壁灌浆，直至渗透性合格方下索体施工的施工工艺，有效减小了耗灰量，节省了工程投资，可供类似工程借鉴。关键词：预应力锚索； 注水试验； 固壁灌浆； 扫孔1.概况溪洛渡水电站位于四川雷波县与云南永善县接壤的金沙江溪洛渡峡谷中，下游距宜宾市 184km。左右两岸分 别布置两条泄洪洞，在左岸 1#、

2、2#泄洪洞出口EL.468m、EL.490m 边坡上分别布置 1 排无粘结预应力锚索，设计孔间距4m，L=30m，其内锚段 6m，自由段 24m，设计张拉力 1000KN，共 28 束。其中 2#泄1+603.304m 2#泄 1+646.804m 之间的 EL.468m 边坡共 10 束，2#泄 1+563.304m2#泄 1+631.772m 之间的 EL.490m 边坡共 18 束。 预应力锚索结构型式见下图：250m6m锚 固 段 钢 铰 线 （ 7束 ）15m灌 注 水 泥 浆 自 由 段 30cm开 挖 面 30cm锚 头 保 护 装 置钢 垫 板2.工程地质情况左岸 1#、2#泄

3、洪洞出口岩体完整性较差， 为 212层 下部细长柱状节理玄武岩，边坡风化岩石卸荷作用较强， 边坡走向约 S67E，主要发育两组顺坡向卸荷裂隙，呈2中度严重锈染，顶部张开最大达 5.0cm，主要由角砾、岩屑和次生泥等物质充填。 规模较大的中倾下游层内错动带发育，且与卸荷裂隙组合，形成不稳定的楔形块体。3.生产性试验施工中选用 XZ-30 型锚固钻机，电动阿特拉斯中风压空压机，潜孔钻风动钻进。为了获取合适的施工参数，指 导下一步施工，施工前进行了预应力锚索生产性试验。生产性试验选用的施工工艺为：锚索孔钻孔、安装锚索、锚索灌浆、 浇筑混凝土锚墩、张拉和二次注浆及其它。泄洪洞出口 EL.468m 边坡

4、 1#试验孔即第一束试验 孔， 锚索下索后孔道灌浆，水泥耗量较大，且受下游杨家沟沟口水流冲刷影响，无法对该处一裂隙冒浆部位进行嵌缝处理， 经两次复灌后才予 终孔，水泥耗量 为 13.6t。同时，EL.468m 边坡 2#试验孔，水泥耗量为 7.8T，两个试验 孔平均耗灰量为 10.7T。为了避免锚索下索后灌浆待凝，影响孔道注浆质量，且尽量减少工程投资，使 浆液渗透半径控制在有效范围之内。 经我部认真研究，决定对预应 力锚索的施工工艺进行了调整。调整后的施工工艺为：锚索钻孔孔注水试验固壁灌浆安装 锚索不合格锚索灌浆浇筑混凝土锚墩张 拉二次注浆及其它合格4.注水试验法对锚索造孔完成后采用了对锚固段

5、和自由段分别注水检查孔内岩体透水性，判断岩体完整情况。注水压力 为水柱自然高差产生的水柱压力，本工程选用的水柱压力为 10m。注水时，向孔内下入绑扎在一起的（大小）两根 PVC 管，其中大管为25mm，用于通水，小管为 16mm，用于人工向孔内吹气。锚固段注水将大管下至孔底 30m 处，然后开始注水，当注水量超过锚固段理论容量较多后停止注水，将小管下至孔深 24m 锚固段处 ，采用将小管边拔边吹气的方式，通过小管畅通情况确定液面高度。若小管不通，则表示小管已埋入水里，锚固段岩体完整，待 20min 后再次检查 液面高度，若3孔内液面高差变化不大，则锚固段渗漏量小，岩 层较完整。 经对本工程所有

6、孔位进行检查，锚固段内液面基本无变化。并 经造孔过程中监理跟班检查，孔内未出 现掉块、卡钻、漏风等异常情况，说明锚固段岩体完整，不需追加孔深。自由段注水采用将大管下至孔内注水，注入水量为自由段孔道容量或比孔道容量略大，直至孔口返水，随后下小管至孔内向小管吹气，根据小管畅通情况确定液面高度，待 20min 后再次检查 液面高度，孔口液面高度下降不大，则渗水量小。自由段岩层完整，反之，自由段岩体破碎，渗水量大。典型孔位检测情况如下表：序号 锚索孔号 桩 号 情况分类 注水情况 处理措施1 MS468-4 泄 1+629.304 孔口不返水 孔内液面 12.5m，锚固段岩层较完整 固壁灌浆2 MS4

7、68-5 泄 1+625.304 孔口不返水 孔内液面有 12m，锚固段岩层较完整 固壁灌浆3 MS468-6 泄 1+621.304 孔口不返水 孔内液面有 14.9m，锚固段岩层较 完整 固壁灌浆4 MS468-7 泄 1+617.304 孔口不返水 孔内液面有 18m，锚固段岩层较完整 固壁灌浆5 MS468-8 泄 1+613.304 孔口返水 孔内液面有 16.4m，锚固段岩层较 完整 下索后灌浆6 MS490-11 泄 1+639.304 孔口不返水 孔内液面有 10.4m，锚固段岩层较 完整 固壁灌浆7 MS490-12 泄 1+639.304 孔口不返水 孔内液面有 8m，锚固

8、段岩层较完整 固壁灌浆8 MS490-13 泄 1+639.304 孔口不返水 20m 塌孔， 锚固段岩 层较完整 固壁灌浆9 MS490-14 泄 1+639.304 孔口不返水 孔内液面有 8m，锚固段岩层较完整 固壁灌浆10 MS490-15 泄 1+639.304 孔口返水 孔内液面有 22m，锚固段岩层较完整 下索后灌浆11 MS490-16 泄 1+639.304 孔口不返水 孔内液面有 8m，锚固段岩层较完整 固壁灌浆12 MS490-17 泄 1+639.304 孔口返水 孔内液面有 9.3m，锚固段岩层较完整 下索后灌浆13 MS490-18 泄 1+639.304 孔口返水

9、 孔内液面有 10m，锚固段岩层较完整 下索后灌浆5. 固壁灌浆法固壁灌浆采用的水泥砂浆浆液配比为水:灰:砂=0.5:1:1，拌制方法首先用高速搅拌机拌制成 0.5:1 纯水泥浆，再通过灌浆泵输送至离孔口 较近的砂浆注浆机后按要求加砂，拌制均匀后注入孔内。注浆前将注浆管下至离孔底 50cm 后开始注砂浆，注浆后根据孔内实际情况将注浆管匀速向孔外提升，直至孔口返回砂浆。施工中确保了固壁灌浆一次灌浆结束，避免了因特殊情况中断灌浆，影响固壁质量。EL.468m 边坡 4#和 5#锚索孔固壁灌浆结束后待凝 14h 后进行扫孔，但在 扫孔过程中出现水泥浆体碎屑不易携带出孔外，4水泥砂浆与孔壁粘结力不够,

10、易掉落。后来扫孔待凝时间延长至 72h，水泥砂浆与孔壁粘结牢固，结石强度与孔壁基岩强度相当，有效消除了扫孔困难和控制了钻进偏斜。对扫孔时还严格控制了钻孔轴向，及时进行校正，通过钻孔工人，及返渣情况确定是否存在孔斜偏差，并及时纠偏。6.监理在质量控制中须注意的有关问题内锚段是否嵌入完整岩体，是锚索施工质量成败和关键，本工程主要通过以下两方面鉴定：a. 钻进过程。在钻孔过程中发现有无岩 层掉块、卡钻、漏风等异常情况；b.注水试验法。通过注入孔中水的漏失量，判断岩体内裂隙颁布情况。若 锚索孔达到终孔深度后，仍未嵌入完整岩体，将对造孔孔深进行追加，直到进入稳定岩体为止。二次扫孔倾 角控制。扫孔过程中，

11、因水泥 浆结石强度与孔壁基岩强度软硬不一致，易出现钻孔偏差，但一般的钻孔工人，均能通 过钻进过 程中返渣情况和钻进速度，有经验的钻工还能通过钻进声音确定是否偏出固壁灌浆孔道，是否进入岩体出现偏斜，并及时纠偏。本工程固壁灌浆完成后，先 扫孔 1m 深，使之 72h 正式扫孔时，起导向作用。因本次固壁灌浆采用的是水泥砂 浆固壁，浆液浓度大，不能将锚索孔道封闭后通过灌浆泵泵送压力送入，因此浆液必须要有一定的流动性，保证孔道和孔壁周围裂隙充填密实，使浆液具有一定的扩散半径，真正达到加固孔壁的目的。下锚索后不宜待凝，尽量一次灌浆完成。灌 浆过程中，若待凝将使孔道内及孔壁一定范围内出现空腔，使 浆液充填不

12、密实，若内 锚 段不能灌注密实，肯定 对施工质量造成较大影响。7.结语不良地质段采用固壁灌浆处理完成后， 锚索孔灌浆耗灰量实测值与孔道理论值比值为 1.11.2：1，说明达到了预期效果。根据锚索张 拉检测成果，锚索在各级荷载作用下钢绞线实际伸长位移均不大于理论伸长位移的110%，也不小于理论伸长位移的95%，完全在设计标准之内。在张拉试验每一级荷载稳压时段内钢绞线伸长位移蠕变量均未超过1mm，满足设计不超过2mm的要求，说明采用此施工工艺，保 证了预应 力锚索施工质量。施工中采用的注水试验 法，工艺简单，可操作性强，避免了下繁琐的栓塞，加快了工程进度，在渗透性测 量精度要求不高的条件下可予采用。经统计采用该工法，单孔可节约水泥约10.3T。文中所述，可在 类似工程中借鉴。