大型豎井錨固技術探索

2016-04-07 20:15:52武曉杰，施召云

四川水力發電 2016年1期

武曉杰，　施召云

(1.中國水利水電建設工程咨詢西北公司兩河口工程監理中心；

2.雅礱江流域水電開發有限公司兩河口建設管理局，四川雅江　627450)

大型豎井錨固技術探索

武曉杰1，施召云2

(1.中國水利水電建設工程咨詢西北公司兩河口工程監理中心；

2.雅礱江流域水電開發有限公司兩河口建設管理局，四川雅江627450)

摘要：自進式錨桿是一種新型錨桿，集鉆孔、錨桿安裝、注漿、錨固為一體，主要用于斷層破碎帶巖體的支護。通過對全長粘結型錨桿注漿采用“先注漿后插桿”施工工藝中相關環節(加大漿液稠度、調整灌漿管結構、設置孔口阻漿片等)的改進，能夠很好的控制錨桿施工質量，使錨桿灌漿飽滿密實。

關鍵詞：深覆蓋層；豎井；錨固技術；工程實踐

0引言

自進式錨桿是一種新型錨桿，集鉆孔、錨桿安裝、注漿、錨固為一體，主要用于斷層破碎帶巖體的支護。本文結合溪洛渡水電站左右岸出線豎井上段覆蓋層段開挖支護施工，對不同地質條件下的土體錨固技術進行論證及施工實踐驗證，將巖石錨固技術很好的融入到復雜地質情況下的土體加固施工中，改變了傳統的土體加固技術，在鉆孔機具的選擇、鉆孔技術研究以及相關加固技術的綜合運用上進行了初步探索，形成了一定的技術成果，并應用于工程實踐。

1工程概況

溪洛渡水電站位于四川省與云南省接壤的金沙江干流上，是世界級巨型水電站，為國內第二大水電站、世界第三大水電工程。溪洛渡水電站左、右岸的地下廠房垂直埋深均超過400 m，每岸設兩條出線豎井，左岸1號豎井覆蓋層段深115 m，2號豎井覆蓋層段深126 m，覆蓋層段開挖直徑為14 m。右岸3號豎井覆蓋層段深65 m，開挖直徑為13.6 m，4號豎井覆蓋層段深62 m，開挖直徑為14.6 m。覆蓋層段井壁設計系統支護措施為土錨桿φ48，L=6 m，入巖5.5 m，間排距1.5×1.0 m，梅花型布置。左岸1號、2號出線豎井覆蓋層從上往下地層分別為洪積堆積體、冰川、冰水堆積體和古滑坡堆積體；右岸3號、4號出線豎井覆蓋層從上往下地層分別為冰川、冰水堆積體和古滑坡堆積體。

2覆蓋層錨固技術生產性試驗

根據設計方案，出線豎井覆蓋層支護方式為土錨桿，在前期施工過程中，由于土體內部孤石含量高且內部架空現象嚴重，土錨桿施工極其困難。根據現場實際施工情況，土錨桿在進入土體后遇大孤石，再也無法繼續施工，且不能拔出，錨桿損失量非常大。即使使用施工完畢的土錨桿，施工時間也大大超出預期。據此情況，為進一步確定土錨桿施工方法及程序，以及采用自進式中空錨桿取代土錨桿進行土體加固的可行性，分別在出線豎井井口段及出線場內進行了土錨桿、自進式中空錨桿鉆孔、灌漿試驗。并通過灌漿試驗進一步驗證各種灌漿參數，得出較為實際的、合理的耗灰量等。

2.1鉆孔(插桿)試驗

2.1.1土錨桿直接插桿施工

采用在D7液壓鉆釬尾上加設連接套，將φ48土錨桿裝入連接套中，利用D7液壓鉆鑿巖機沖擊力將土錨桿壓入土體中。現場在井口段不同部位共施工土錨桿10根，最大入土深度為1.5 m，最小入土深度0.5 m，均不滿足設計要求的5.5 m入土深度，合格率為零，且鉆進速度緩慢，造孔平均速度為0.5～1.0 m/h。

2.1.2土錨桿先造孔后插桿施工

采用D7液壓鉆先鉆設φ76 mm土錨桿孔，然后采用在D7液壓鉆釬尾上加設連接套，將φ48土錨桿裝入連接套中，利用D7液壓鉆鑿巖機沖擊力將土錨桿打入孔中。由于土體鉆孔后出現嚴重塌孔現象，鉆桿退出孔內時需要多次吹孔，且成孔率低，通過此方法，現場在井口段不同部位共施工土錨桿47根、在出線場內共施工土錨桿3根，其最大入土深度為5.5 m，最小入土深度3.0 m，其中滿足設計要求5.5 m入土深度的土錨桿共5根，合格率為10%。該施工方法施工速度緩慢，且施工投入增加，造孔平均速度為1.5～2.0 m/h。

2.1.3自進式中空錨桿直接插桿施工

采用在D7液壓鉆釬尾上加設連接套，將φ32自進式錨桿裝入連接套中，利用D7液壓鉆鑿巖機沖擊力將自進式錨桿帶壓鉆入土體中。通過此方法，現場在井口段施工φ32自進式錨桿9根、在出線場內共施工土錨桿7根(其中有3根按技術要求鉆設了花孔)，最大入土深度為5.6 m，最小入土深度5.5 m，全部滿足設計要求5.5m的入土深度，合格率為100%。該施工方法施工速度快，造孔平均速度為11～16.5 m/h，且成功率高。

2.2灌漿試驗

2.2.1灌漿試驗施工工藝參數

灌漿試驗具體施工工藝參數為：注漿采用漿液水灰比為0.7∶1和0.5∶1的水泥漿液，灌漿壓力為0.1～0.2 MPa；采用孔口封閉，全孔一次灌漿的方法施工；當某級漿液注入量已達300L以上，或灌注時間已達30 min，而灌漿壓力和注入率均無顯著改變時，換濃一級水灰比漿液灌注；當注入率大于30 L/min時，根據施工具體情況，可越級變濃；在規定壓力下，當注入率不大于1 L/min，繼續灌注30 min，灌漿即可結束。

2.2.2灌漿量分析

根據現場灌漿工程量表，鉆設花孔的自進式錨桿灌漿量大于無花孔的自進式錨桿灌漿量；土錨桿正常灌漿量與鉆設花孔的自進式注漿量基本一致；土錨桿注漿量相互間差別較大，注漿效果不均衡。而自進式錨桿注漿量相互間差異較小，且自進式錨桿施工速度快，錨桿損失量小，且能達到土錨桿的效果，因此在實際施工過程中系統支護采用自進式錨桿。

2.2.3錨桿膠結情況分析

根據右岸出線場內挖出的各錨桿灌漿后膠結情況分析，開孔后的土錨桿和自進式錨桿其錨桿周圍水泥漿膠結情況基本一致，其沿桿體3 m長度范圍內均有不同擴散范圍的膠結。土錨桿開孔段漿液擴散直徑最大約35 cm，最小擴散直徑約15 cm，桿體3 m范圍內漿液擴散直徑平均約為25 cm；自進式錨桿開孔段漿液擴散直徑最大約35 cm，最小擴散直徑約10 cm，桿體3 m范圍內漿液擴散直徑平均約為22 cm。根據現場不同位置不同規格錨桿膠結情況分析，自進式錨桿在與土錨桿同樣開孔和灌漿施工工藝一致的前提下，其所達到的錨固效果基本一致。

3工程實踐

根據以上生產性試驗分析，溪洛渡水電站左右岸出線豎井覆蓋層段錨固技術在滿足設計總要求下，以簡化施工程序，減少工程投資，在總體上可以將土錨桿全部替換為自進式錨桿，其調整方案如下：

(1)將土錨桿替換為自進式錨桿，錨桿周邊花孔布置及開孔要求同土錨桿，長度不變。即錨桿長度為6 m，入巖5.5 m。梅花型布置

(2)覆蓋層段井壁：自進式錨桿的布置參數由土錨桿的1.5 m×1.0 m調整為1.2 m×1.0 m(排距1.2 m、間距1.0 m)，梅花型布置。

4結語

通過溪洛渡工程實際施工情況，簡要介紹了深覆蓋層土體中大型豎井采用的部分支護加固形式，初步分析總結各支護施工工藝及對各工藝實施的效果如下：

(1)深覆蓋層土體中大型豎井支護采用較易施工的自進式錨桿，并在桿體上設置灌漿孔，其支護效果比較難施工的土錨桿更好，特別是當土體板結化較大，土體強度較高時，更能體現出自進式錨桿在土體支護施工中的優越性。

(2)通過對全長粘結型錨桿注漿采用“先注漿后插桿”施工工藝中相關環節(加大漿液稠度、調整灌漿管結構、設置孔口阻漿片等)的改進，能夠很好的控制錨桿施工質量，使錨桿灌漿飽滿密實。

通過初步分析，筆者認為以上施工工藝可以在類似工程中借鑒采用，具有一定的實用性。

武曉杰(1982-)，女，漢族，內蒙古赤峰人，工程師，學士學位，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

施召云(1979-)，男，四川大竹人，高級工程師，碩士，從事水利水電工程施工技術與管理工作.

(責任編輯：卓政昌)