廠房巖壁梁錨桿施工質量控制研究

李 鳳 玉

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 郫縣 611730)

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廠房巖壁梁錨桿施工質量控制研究

李 鳳 玉

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 郫縣 611730)

巖壁梁是水電站地下廠房的主要結構，在水電機組安裝及檢修時將承擔較大的荷載，巖壁梁錨桿在這個過程中將承擔較大的拉應力和壓應力并將應力傳遞到巖壁上。因此，巖壁梁錨桿施工是巖壁梁在整個廠房建設與運行穩定的關鍵環節之一，巖壁梁錨桿施工質量關系到巖壁梁能否安全穩定的運行。白鶴灘水電站地下廠房巖壁梁錨桿施工具有部分地質條件復雜、結構復雜、質量控制要求高、施工工藝復雜等特點，在施工過程中通過精心組織，周密策劃，嚴格控制，采用新的檢測方法等技術措施進行質量控制措施，確保了巖壁梁錨桿施工質量優良。

地下廠房；巖壁梁；錨桿施工；質量控制

1 工程概況

白鶴灘水電站位于金沙江下游四川省寧南縣和云南省巧家縣境內，上游距烏東德壩址約182 km，下游距溪洛渡水電站約195 km，控制流域面積43.03萬km2，占金沙江以上流域面積的91%。白鶴灘水電站的開發任務以發電為主，電站裝機共16臺，單機正容量1 000 MW，總裝機容量16 000 MW。電站建成后將成為僅次于三峽水電站的中國第二大水電站。

2 錨桿的設計參數

主廠房巖壁梁體范圍內設置兩排受拉錨桿和一排受壓錨桿。受拉錨桿參數：φ40(Ⅳ級鋼)，L=12 m，間距70 cm，插入巖體9.2 m，上下排錨桿上傾角分別為25°、20°；受壓錨桿參數：φ32(Ⅲ級鋼)，L=9 m，間距75 cm，插入巖體7.5 m，下傾角為36.53°。巖壁梁共施工錨桿數量為3 453根，具體錨桿的設計參數見表1。

3 巖壁梁地質條件

表1 巖壁梁錨桿的設計參數

左岸主副廠房巖性為P2β23、P2β24、P2β31、層角爍熔巖、杏仁狀玄武巖、斜斑玄武巖、隱晶質玄武巖、柱狀節理玄武巖和凝灰巖。其中P2β31、層底部的第三類柱狀節理玄武巖在洞室中部及下部出露，P2β24、層性狀較差凝灰巖及發育其中的層間錯動帶C2在洞室中部及下部出露，P2β23層中部的第二類柱狀節理玄武巖在洞室下部出露。左岸主副廠房巖石主要為堅硬巖，巖體結構以次塊狀、塊狀結構為主。邊墻圍巖類別以Ⅲ1類為主，部分為Ⅱ類圍巖，局部Ⅳ類圍巖以條帶形式分布于層間錯動帶C2附近。

3 巖壁梁錨桿施工模擬試驗

3.1 錨桿砂漿配合比試驗

錨桿砂漿的配合比采用P.042.5水泥、聚羧酸高性能減水劑、粒徑小于2.5 mm的機制砂進行試驗。為減少灌入砂漿的干縮、保證注漿的密實度及砂漿與圍巖的粘結強度，在砂漿中摻入適量的膨脹劑。施工用錨桿砂漿配合比見表2。

表2 錨桿砂漿配合比

3.2 按設計參數對錨桿進行施工模擬試驗

3.2.1 錨桿模擬試驗

為保證巖壁梁錨桿無損檢測的質量，在巖壁梁錨桿施工前選取與巖壁梁工程地質相類似的部位進行模擬試驗，錨桿模擬試驗參數與巖壁梁錨桿的設計參數相同，模擬試驗設計的注漿飽滿度為100%。通過模擬試驗檢驗錨桿施工工藝、資源配置、注漿方式、錨桿施工效果等。錨桿施工效果通過錨桿無損檢測檢測注漿密實度來判定。錨桿模擬試驗無損檢測結果見圖1和圖2。

圖1 長度12 m，外露2.8 m時波形圖

圖2 設計長度9 m，外露1.5 m時波形圖

對模擬試驗錨桿的無損檢測結果(圖1、圖2)進行分析：錨桿外露長度在1 m以上時錨桿的波形圖復雜，波動衰減緩慢，規律性差，波形圖分析難度大，無法對錨桿注漿后的長度和飽滿度做出準確的分析和評價。

3.2.2 對模擬試驗后的錨桿外露段進行切割打磨后進行檢測

由于模擬試驗錨桿外露段過長，無法對錨桿準確的進行分析和判斷其錨固質量，通過咨詢后發現目前國內還沒有廠家能夠生產對外露段過長錨桿錨固質量準確檢測的無損檢測儀器。為了考察施工工藝水平和檢測模擬錨桿的注漿飽滿度，將模擬錨桿的外露段進行切割，切割后的錨桿外露長度約為0.2 m，對切割后的錨桿端面打磨平整后進行檢測，檢測結果見圖3和圖4。

圖3 原長度12 m，截去2.6 m后外露0.2 m時波形

圖4 原長度9 m，截去1.3 m后外露0.2 m時波形

對圖3、圖4的檢測結果進行分析：錨桿外露長度約為0.2 m以內時錨桿的波形規則，波動衰減迅速，波形圖易分析，能夠準確的分析和評價錨桿的長度和飽滿度，錨桿的注漿飽滿度滿足要求。檢測結果表明：模擬試驗錨桿采用的施工工藝、資源配置、注漿方式是切實可行的。

3.2.3 錨桿旁綁扎1根相同材質，外露長度在0.2 m以內的輔助鋼筋的模擬試驗

為了準確檢測出錨桿的施工質量，通過咨詢專家和開會討論決定：采用檢測方法技術創新，在錨桿旁綁扎1根相同材質、直徑為12 mm、入巖深度與錨桿深度相同、外露長度在0.2 m以內的輔助鋼筋，其他施工工藝不變，通過檢測輔助鋼筋的方法再次進行模擬試驗。該次錨桿制安及模擬試驗的檢測成果見圖5～圖8。

對圖7、圖8的檢測結果進行分析：采用該種方法檢測錨桿時的波形規則，波動衰減迅速，波形圖易分析，能夠較為準確的分析和評價錨桿的長度和飽滿度，錨桿的注漿飽滿度滿足要求。

圖5 裝有輔助鋼筋的巖壁梁錨桿圖

圖6 錨桿加工方法示意圖

圖7 長度12 m、外露2.8 m，綁扎9.3 m輔助筋波形

圖8 長度9 m，外露1.5 m，綁扎7.1 m輔助筋波形

3.3 施工工藝的確定

通過模擬試驗最終確定白鶴灘地下廠房巖壁梁錨桿施工采用在錨桿旁綁扎1根相同材質、直徑為12 mm、入巖深度與錨桿深度相同、外露長度在0.2 m以內的輔助鋼筋，在達到設計齡期后對輔助鋼筋進行檢測的方法對巖壁梁錨桿的錨固進行質量檢測。目前此方法已經全部用于白鶴灘地下廠房巖壁梁錨桿實施中。白鶴灘水電站地下廠房巖壁梁位置圍巖存在四類圍巖、且大部分圍巖裂隙發育，通過模擬試驗的分析總結認為“先注漿后插桿”能有效解決因地質裂隙造成的串漿、返漿困難問題，并且能有效提高注漿密實度。

4 錨桿施工及質量控制

巖壁梁錨桿施工質量直接關系到巖壁梁的質量保證及運行安全，錨桿施工的每道工序質量都都決定著錨桿的最終質量，所以錨桿施工的每道工序都需要嚴格把關、過程控制。通過室內試驗及現場生產性模擬試驗已經確定錨桿砂漿施工配合、錨桿型號及加工要求、錨桿的施工工藝等。錨桿施工過程中應按照設計要求、技術措施進行錨桿施工。

4.1 錨桿加工

錨桿在加工廠按照設計要求及模擬試驗確定的加工方案進行加工。為確保注漿后錨桿四周皆為砂漿包裹，防止桿體和空氣(即砂漿脫空)或巖壁接觸，在距桿體端部50 cm處開始每隔3 m設置一環對中裝置，即采用4根φ6.5L=30 mm圓鋼點焊在桿體上。用膠帶對錨桿外漏長度進行標定。加工好的錨桿按種類、規格型號、長度分類別放在支架上，在放置及運輸過程中應采取措施防止錨桿變形。

4.2 鉆孔

在鉆孔前，測量人員對錨桿孔進行放樣，確定錨桿孔的位置、角度，并對不同的孔位區分標記。放樣后，采用多臂鉆進行造孔，受拉錨桿孔孔徑不宜小于76 mm、受壓錨桿孔孔徑不宜小于64 mm，孔位左右偏差不大于10 cm，孔位上下偏差不大于3 cm，方向偏差不大于2度。

4.3 洗孔

造孔完成后，用水將孔內巖粉沖洗干凈，用塑料帶進行封堵孔口，以免雜物掉入。注漿前還須對孔內積水用高壓風吹干、把雜質清除干凈。

4.4 注漿

砂漿按照錨桿砂漿施工配合比進行拌制，原材料品質滿足規范要求，砂漿攪拌均勻，砂漿稠度滿足施工要求，對不滿足要求的砂漿做廢料處理。

由于巖壁梁錨桿孔孔徑較大，為保證注漿密實度，技術員先對注漿管管口進行膠帶綁扎，對于直徑為76 mm的錨桿孔宜在注漿管管口綁扎形成直徑為50 mm的“注漿塞”，對于直徑為90 mm的錨桿孔宜在注漿管管口綁扎形成直徑為60 mm的“注漿塞”。注漿前，技術員首先根據設計圖紙和測量數據在錨桿出露端拉線，用于控制錨桿端頭位置并使所有錨桿外露端處在一條直線上。注漿時，先將注漿管插入至孔底，然后再向外拉拔50～100 mm，注漿管在孔內灌漿壓力下自行退出，保證孔內注漿飽滿，直至孔口溢出砂漿時，可停止注漿。

4.5 錨桿安裝

插桿時，錨桿要緩慢、勻速的插入孔底，當錨桿上的外露標識推至孔口時即錨桿安插到位。灌注結束后立即進行錨桿桿體安插，錨桿安插采用汽車吊配合人工進行。因巖壁梁錨桿采用“先注漿后插桿”施工工藝，在錨桿施工時不可避免的有水泥砂漿掉落在巖臺上。為保證后期混凝土施工質量，不影響混凝土與基巖面的緊密結合，在錨桿安裝完成以后，用水將巖臺上的砂漿清洗干凈。

4.6 錨桿檢測結果

在錨桿注漿完成7 d后，按照要求對巖壁梁錨桿進行檢測，目前白鶴灘巖壁梁錨桿已施工3 333根，檢測結果見表3。

表3

對表3的檢測結果進行分析：錨桿長度及入巖深度全部滿足設計要求，砂漿密實度≥90%的比例為98.2%，砂漿密實度80%～90%比例為1.8%，錨桿施工質量優良且優良率達到了100%，巖壁梁錨桿的施工質量達到了國內先進水平。

5 結 語

巖壁梁是水電站地下廠房的主要結構，在水電機組安裝及檢修時將承擔較大的荷載，巖壁梁錨桿在這個過程中將承擔較大的拉應力和壓應力并將應力傳遞到巖壁上。因此，巖壁梁錨桿施工是巖壁梁在整個廠房建設與運行穩定的關鍵環節之一，巖壁梁錨桿施工質量關系到巖壁梁能否安全穩定的運行。白鶴灘水電站地下廠房巖壁梁錨桿施工具有部分地質條件復雜、結構復雜、質量控制要求高、施工工藝復雜等特點，在施工過程中通過精心組織，周密策劃，嚴格控制，采用新的檢測方法等技術措施進行質量控制措施，確保了巖壁梁錨桿施工質量優良。

(責任編輯：卓政昌)

2016-11-17

TV731；U455.7+1；[TU745.3]

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1001-2184(2016)06-0104-04

李鳳玉(1981-)，男，寧夏中衛人，中國水利水電第七工程局有限公司試驗檢測研究院建材試驗室副主任，工程師，從事建筑材料檢測技術管理工作.