中空自鉆式注漿錨桿在邊坡支護(hù)中的應(yīng)用

楊 波, 賀 波

(中國水利水電第七工程局有限公司 一分局,四川彭山 620860)

1 工程概況

溪古水電站庫區(qū)公路復(fù)建工程位于四川省甘孜州九龍縣境內(nèi),工程規(guī)模為山嶺重丘區(qū)三級(jí)公路,全長約 13.257km,寬 7.5m,瀝青混凝土路面。起點(diǎn)位于原省道 215線 K243+100處,距離縣城外勝利橋約 600m,沿九龍河向下游布線,在出隆溝下游約 1km處跨越大壩后再逐漸降坡,在扎日村接省道 215線。

2 邊坡設(shè)計(jì)支護(hù)型式及地質(zhì)情況

省道 215線在大壩上游 K252+200～K252+280段為卸荷嚴(yán)重的山脊梁路段,邊坡開挖最大高度達(dá)百余米(高程 2860.00～2960.00m)。其中在公路邊坡高程 2884.00～2932.00m范圍內(nèi)開挖后揭示的地質(zhì)情況屬強(qiáng)風(fēng)化及松動(dòng)、傾斜巖體,斷層裂隙均較發(fā)育,且裂隙多拉張、架空,存在層面、緩傾角及陡傾角組合,邊坡巖體整體為鑲嵌破碎結(jié)構(gòu)。開挖后邊坡受上述地質(zhì)缺陷的影響多處形成不穩(wěn)定塊體。該范圍邊坡前期設(shè)計(jì)支護(hù)型式為每層馬道范圍內(nèi)(各層高度為 8m)設(shè)置一排3φ32鎖口錨筋樁(間距 3m,長度為 12m,深入巖面 11.8m,孔內(nèi)灌注砂漿)和三排 φ25普通鋼筋錨桿(間排距2m,成梅花型布置,錨桿長度為 4.5 m,深入巖面 4.3m,孔內(nèi)灌注砂漿)+坡面設(shè) φ50排水孔(間排距 4m,深入巖面 3m,i=0.05,孔口埋 0.5mPVC管)+噴 C20混凝土(厚 10cm并掛設(shè)鋼筋網(wǎng) φ6.5@15cm×15cm)。在實(shí)際施工中,邊坡支護(hù)的錨筋樁、錨桿及坡面排水孔的造孔出現(xiàn)了嚴(yán)重的諸如塌孔、卡鉆等現(xiàn)象,無法保證各類造孔的入孔深度,且造孔作業(yè)中大多數(shù)鉆機(jī)沖擊器及鉆桿無法取出,致使邊坡及時(shí)支護(hù)受到影響。如要在此斷層破碎帶繼續(xù)實(shí)施該項(xiàng)支護(hù)型式,其錨筋樁的造孔需要采用跟管鉆進(jìn)或灌漿固壁,錨桿及排水孔的成孔需要采用花管沖擊成孔。這樣做將額外增加埋入鋼管及灌漿水泥的用量,使工程建設(shè)成本及施工成本上升。

3 邊坡支護(hù)型式的調(diào)整

為了邊坡支護(hù)施工的正常進(jìn)行,同時(shí)節(jié)約工程投資,經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)及監(jiān)理多次現(xiàn)場(chǎng)勘查,依據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的庫區(qū)段公路復(fù)建工程中的邊坡防護(hù)工程設(shè)計(jì)圖中提到的“當(dāng)邊坡基巖十分破碎,且成孔困難時(shí)采用中空自鉆式注漿錨桿進(jìn)行支護(hù)”,同時(shí),結(jié)合庫區(qū)段改線公路所存在的特殊地質(zhì)構(gòu)造情況,將該范圍路段邊坡的支護(hù)型式調(diào)整為:取消邊坡錨筋樁和錨桿,坡面錨桿系統(tǒng)改為ZB32/20中空自鉆式注漿錨桿:每層馬道均設(shè)置三排自鉆式錨桿,排間距 4m,錨桿長度從上往下分別為 15m、12m、9m,外露巖面 0.2m,孔內(nèi)灌注水泥砂漿,坡面排水孔及掛網(wǎng)噴護(hù)混凝土維持原設(shè)計(jì)不變。

4 中空自鉆式注漿錨桿的施工

4.1 原材料要求

(1)錨桿體:中空自鉆式注漿錨桿為專業(yè)廠家采用防腐防銹材料所生產(chǎn)的定型成套產(chǎn)品(外徑 32mm,壁厚 6mm,內(nèi)空 φ20),錨桿設(shè)計(jì)荷載為125kN;

(2)水泥:注漿錨桿的水泥砂漿采用新鮮的、強(qiáng)度等級(jí)不低于 42.5的普通硅酸鹽水泥;

(3)砂:采用最大粒徑小于 2.5mm的中細(xì)砂;

(4)水泥砂漿:砂漿標(biāo)號(hào)為 M30。

本工程邊坡支護(hù)施工中選用的自鉆式錨桿主要技術(shù)性能參數(shù)見表 1。

表 1 自鉆式錨桿主要技術(shù)性能參數(shù)表

4.2 錨桿施工準(zhǔn)備

錨桿鉆孔前,對(duì)邊坡危石進(jìn)行安全處理,及時(shí)清除松動(dòng)石塊和碎石,避免在施工過程中墜落傷人。同時(shí),準(zhǔn)備施工材料和鉆孔、注漿機(jī)具設(shè)備;敷設(shè)施工用風(fēng)水電管路。邊坡錨桿依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況搭設(shè)雙層鋼管腳手架進(jìn)行施工。

錨桿施工工藝流程:邊坡危石處理→搭設(shè)腳手架→掛安全網(wǎng)→巖面清理→鉆孔孔位布設(shè)→鉆具及風(fēng)水電準(zhǔn)備→鉆孔→注漿→桿體緊固及保護(hù)→噴護(hù)混凝土及養(yǎng)護(hù)。

4.3 鉆孔施工

(1)孔位確定。

采用測(cè)量全站儀測(cè)放各主要控制點(diǎn)線,然后在坡面用紅油漆將各孔位標(biāo)示清楚。

(2)鉆孔施工。

鉆孔采用 YG40型軌道式鑿巖機(jī)造孔,錨桿為專業(yè)廠家所生產(chǎn)的定型成套產(chǎn)品。

施工腳手架靠近開挖邊坡搭設(shè),排架固定牢固,排架外側(cè)隨層掛水平安全網(wǎng)。在鉆架部位鋪設(shè) 5cm厚竹制馬道板以形成操作平臺(tái),并用鉛絲將馬道板與排架綁扎牢固,操作人員系安全帶。

自鉆式錨桿的孔軸方向垂直于坡面或與可能發(fā)生的主拉應(yīng)變方向大體一致,接近水平并向下呈較小的傾角進(jìn)行。

(3)施工工藝。

①鉆進(jìn):采用軌道式鑿巖機(jī)將安裝好鉆頭的錨桿鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度(錨桿加長采用聯(lián)接套進(jìn)行連接)。

②卸下鉆機(jī),安裝止?jié){塞,將其安裝在錨孔內(nèi)離孔口 25cm處。特殊情況如注漿壓力較大或圍巖太破碎,也可用錨固劑封孔。

③通過快速注漿接頭將錨桿尾端與注漿機(jī)相連。

④開動(dòng)機(jī)器注漿,待注漿飽滿且壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)停機(jī)。

⑤根據(jù)設(shè)計(jì)需要,在錨桿尾部安裝墊板和螺母并噴護(hù)于混凝土內(nèi)。

(4)特殊部位及排水孔造孔施工。

對(duì)于部分邊坡巖體相對(duì)較好時(shí),采用了普通鉆桿(俗稱高強(qiáng)光圓鉆桿)造孔,然后再安插螺紋桿體的施工方法。如邊坡排水孔即選用高強(qiáng)光圓鉆桿及高強(qiáng)度合金鉆頭進(jìn)行造孔施工,實(shí)施情況良好。

4.4 注漿施工

(1)錨桿注漿的水泥砂漿配合比在設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的范圍內(nèi)通過試驗(yàn)選定。

(2)自鉆式錨桿鉆設(shè)完成并經(jīng)驗(yàn)收合格后,用擠壓式注漿泵進(jìn)行注漿,保證注漿飽滿密實(shí)。

(3)錨桿安裝時(shí)技術(shù)員、質(zhì)檢員和監(jiān)理工程師實(shí)行旁站,檢查錨桿的長度、砂漿拌制以及注漿實(shí)施情況等。

(4)錨桿注漿后,在砂漿凝固前不得敲擊、碰撞和拉拔錨桿。

(5)錨桿注漿注意事項(xiàng):

①孔內(nèi)管路要通暢,孔口堵塞要牢靠。從注漿管注漿直到孔口冒漿為止。

②灌漿過程中,若發(fā)現(xiàn)有漿液從巖石錨桿附近流出應(yīng)堵填,以免繼續(xù)流漿。

③漿液一經(jīng)拌和應(yīng)盡快使用,拌和后超過 1 h的漿液不得投入使用。

④注漿完畢,在漿液終凝前不得敲擊、碰撞或施加任何其它荷載。

4.5 主要機(jī)具

(1)鉆機(jī):選用價(jià)格相對(duì)便宜、單位耗風(fēng)量較小的 YG40型軌道式鑿巖鉆機(jī)。最大鉆孔深度大于 15m,孔徑為 φ50,滿足要求。

(2)灌漿設(shè)備:采用 JZB-2型擠壓式注漿泵。

5 邊坡施工期的觀測(cè)

邊坡正式施工前,在邊坡坡頂及附近邊坡適當(dāng)部位設(shè)置表面位移觀測(cè)點(diǎn)并結(jié)合頂部永久變形觀測(cè)墩,由專人定期利用全站儀并結(jié)合人工巡視、肉眼觀測(cè)對(duì)邊坡進(jìn)行安全監(jiān)測(cè),及時(shí)作好記錄和數(shù)據(jù)對(duì)比。前期和雨天加密觀測(cè)次數(shù)。觀測(cè)數(shù)據(jù)表明,高邊坡經(jīng)自鉆式錨桿及掛網(wǎng)噴護(hù)混凝土封閉后,邊坡整體穩(wěn)定,滿足設(shè)計(jì)支護(hù)效果。

6 錨桿施工質(zhì)量的保證措施

(1)按機(jī)高及軌高架設(shè)并加固于操作平臺(tái),將鉆機(jī)的導(dǎo)軌牢固安裝于操作平臺(tái);

(2)鉆機(jī)就位對(duì)準(zhǔn)孔位后,用量角器測(cè)量立軸傾角,要求傾角為 10°～15°;

(3)開鉆時(shí)輕壓、慢轉(zhuǎn);

(4)采用干鉆或清水鉆進(jìn);

(5)錨桿桿體及配件、水泥質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,應(yīng)有材質(zhì)證明和合格證、復(fù)檢單;

(6)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)水灰比配制水泥漿,按要求添加外加劑并充分?jǐn)嚢?

(7)錨桿體鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后,應(yīng)用水和空氣洗孔,直至孔口返水或返氣方可將鉆機(jī)和連接套卸下,并及時(shí)安裝墊板及螺母,臨時(shí)固定桿體。

7 結(jié) 語

(1)在斷層破碎帶巖石邊坡地段采用中空自鉆式注漿錨桿具有較好的操作性,能夠較好的解決塌孔、插桿困難、注漿堵塞等施工過程中的難點(diǎn)問題。

(2)視邊坡巖層破碎情況,可先噴護(hù)一層素混凝土進(jìn)行封閉。

(3)由于用于自進(jìn)式螺紋錨桿施工的鉆頭為一次性,因此,其質(zhì)量不如普通鉆頭,在進(jìn)行鉆進(jìn)施工時(shí),為了降低鉆孔過程中摩擦發(fā)熱對(duì)鉆頭的損耗,可加水冷卻打“水鉆”,同時(shí)也可采用普通鉆桿先行鉆孔一定深度(即使巖石不好、塌孔也無妨),再利用螺紋錨桿鉆至設(shè)計(jì)深度,這樣實(shí)施可加快施工進(jìn)度。

(4)自進(jìn)式錨桿一般用于巖石較差的邊坡面。本工程有部分邊坡巖石較好,針對(duì)這種情況,在實(shí)施中采用了普通大直徑的光圓錨桿先行鉆孔,然后安插螺紋錨桿的施工方法進(jìn)行施工,以滿足邊坡設(shè)置長錨桿的需要。

(5)為了節(jié)約螺紋鉆桿連接套(纖維套)的費(fèi)用,若施工條件允許,還可采用較長的錨桿(若 12 m孔深,若采用 3m+3m+3m+3m接長,可比現(xiàn)在采用的 2m×6m節(jié)約兩個(gè)聯(lián)接套)。