苗尾水電站溢洪道錨筋樁生產性試驗

(中國人民武裝警察部隊 水電第一支隊， 河北 唐山 063000)

1 工程概況

苗尾水電站溢洪道布置在大壩左岸岸坡，為開敞式溢洪道，主要由進水渠段、閘室控制段、泄槽段、挑流鼻坎段和下游預挖沖刷坑組成。邊坡支護型式共分為A、B、C、D 四種類型：①A型支護,錨筋樁+混凝土框格梁+掛網噴混凝土+坡面系統排水孔+主動防護網。②B型支護,預應力錨索+混凝土框格梁+錨筋樁、錨桿+掛網噴混凝土+坡面系統排水孔。③C型支護,預應力錨索+系統錨桿+掛網噴混凝土+馬道鎖口錨筋樁+坡面系統排水孔。④D型支護,錨筋樁、錨桿+貼坡混凝土+馬道鎖口錨筋樁+坡面系統排水孔。錨筋樁施工工程量約1 756束。

2 地質特征

溢洪道進口利用天然的回槽子溝口，軸線方向為S75°E，穿過回石山梁。沿線地形起伏，山頂高程1 530 m，上下游地表坡度45°～55°。巖性為砂質絹云板巖及變質石英砂巖，巖層走向與溢洪道進口段邊坡近正交，與軸線方向斜交，交角60°左右，巖層主要傾向山內，傾角由地表至深部漸變陡。主要斷層有F109、F122～F127、F135、F151、F156等，其中F109、F122、F125斷層通過進口邊坡，F124、F125、F140、F127、F156、F151斷層通過泄槽段上游側邊坡，F126斷層通過沖刷坑基礎。因溢洪道位于回石山梁呈帶狀山脊位置，地形四面臨空，邊坡較高，山脊巖體風化卸荷深度大，巖體較破碎，上部巖體傾倒變形強烈，發育深度大，邊坡總體巖體質量差。

3 試驗方案

針對溢洪道部分邊坡開挖揭露巖體破碎、邊坡總體巖體質量差、錨筋樁成孔難度大等問題[1]，通過在溢洪道進水渠段高程1 570～1 575 m已開挖坡面進行錨筋樁施工試驗，以確定錨筋樁鉆孔及灌漿施工工藝，確保施工順利進行。試驗孔布置如圖1所示。

圖1 試驗孔位布置示意

3.1 試驗設備

投入的主要施工設備有：中風壓20 m3電動空壓機2臺，YXZ-70A型液壓潛孔鉆機1臺，QZJ-100B型潛孔鉆機1臺，3SNS灌漿泵1臺，200 L雙層攪拌筒1臺，砂漿泵1臺，Φ127偏心鉆具1套，Φ168同心鉆具1套，拔管機、套管等。

3.2 內容及參數

根據邊坡地質情況及試驗大綱要求，在溢洪道進水渠段1 570～1 575 m高程已開挖坡面布置6個孔進行錨筋樁試驗施工。2孔為裸鉆鉆進，采取固壁措施后鉆孔[1]；4孔跟套管鉆進，同時進行錨筋樁的制作、安裝及灌漿施工試驗。試驗錨筋樁基本參數見表1。

表1 錨筋樁試驗參數

表2 錨筋樁鉆孔情況記錄

4 試驗流程

4.1 測量定位

根據施工設計圖，利用控制點定出每孔錨筋樁孔的樁號、方位及標高、鉆進軸線等。

4.2 鉆孔施工

鉆孔是影響施工工期和施工質量的關鍵因素。在鉆孔施工時，為提高工作效率和確保施工質量，應根據設計要求的鉆孔參數和地層類型確定適用的鉆孔設備和工藝。錨筋樁鉆孔的位置、方向、孔徑及孔深按設計圖紙要求施工，開孔誤差不大于10 cm，孔深不允許欠深，超深不大于40 cm，孔徑不小于設計要求。鉆孔設備選用YXZ70A錨固鉆機和QZJ-100B鉆機，鉆孔采用風動潛孔鉆進。試驗過程鉆孔進尺基本情況如表2所示。

由于MS-3、MS-5地質巖性情況相似，MS-3固壁灌漿效果較差，經分析比較決定不再對MS-5進行固壁灌漿處理。

4.3 錨筋樁制作及安裝

由于錨筋樁較長(L=15 m/20 m)，如加工后運至現場安裝，施工難度大，因此采用現場焊接安裝方案。20 m錨筋樁由3Φ28鋼筋焊接形成，搭焊接頭處分別錯開1 m，焊接鋼筋下料尺寸分別為(單位：m)：9+9+2、8+9+3、7+9+4，即第一節由3根長9 ,8 ,7 m的鋼筋焊接形成，第二節均接9 m鋼筋，第三節分別接2,3,4 m鋼筋。整根錨筋樁每2 m設一處焊縫，焊縫長10 cm，三面焊，鋼筋斷開處用長為10D的同直徑鋼筋幫條焊。15 m錨筋樁由3Φ25鋼筋搭接焊形成，焊接鋼筋下料尺寸分別為(單位：m)：9+6、8+7、7+8，即第一節由3根長9,8,7 m的鋼筋焊接形成，第二節分別接6,7,8 m鋼

表3 錨筋樁灌漿情況記錄

筋，焊接工藝與20 m錨筋樁一致。錨筋樁注漿管用鐵絲與桿體綁緊，每焊好一節,人工往孔內推進一節，焊接時注意保護注漿管不被損壞。

4.4 錨筋樁灌漿

從鉆孔情況看，巖石風化嚴重、破碎、易塌孔，頁巖狀結構松散易掉塊，錨筋樁安裝好后拔出套管，目測孔內存在掉塊現象。近孔口段巖石風化較為嚴重、結構較松散，拔管時巖面經受力擠壓，近孔口段存在塌孔現象。純水泥漿流動性好、滲透性強，對結構松散的地層能起到很好的改善作用。砂漿流動性、滲透性差，對于局部塌孔、掉塊的孔用砂漿灌注易堵管，灌漿不飽滿；用純水泥漿灌注比較飽滿、密實，灌漿效果相對較好，并且不易堵管[2]。根據實際情況，本次錨筋樁試驗孔選用水灰比為0.5 ∶1的純水泥漿(原設計為M25水泥砂漿)進行錨筋樁孔灌漿，由于邊坡巖石結構較松散，灌漿采取無壓或低壓灌注，灌漿壓力0～0.2 MPa。錨筋樁試驗孔灌漿情況如表3所示。

5 結 語

溢洪道部分已開挖邊坡揭露巖體風化嚴重、破碎，巖體結構松散，邊坡巖體總體質量差。錨筋樁鉆孔采用簡單的潛孔裸鉆，由于塌孔、卡鉆嚴重，很難鉆進，無法成孔；采用固壁灌漿方法鉆孔效果很差，耗時較長，很難成孔，功效也很低；跟套管鉆進方法鉆孔，鉆孔故障較少，成孔率高，耗時短，功效較高。對于易掉塊、塌孔的孔道灌漿，用純水泥漿灌注較砂漿灌注更飽滿、更密實，灌漿效果更佳，對邊坡巖體結構也起到較大的改善。本次試驗邊坡總體巖體質量差、穩定性差，邊坡開挖后需及時支護，從施工進度及施工質量控制角度出發，建議對具有相似巖體情況的邊坡進行錨筋樁鉆孔施工時，宜采用跟套管鉆孔成孔，灌漿可采用純水泥漿灌注。