大華橋水電站導流洞進口邊坡預應力錨索灌漿超耗量控制技術

黃志強　林佩

摘 要：大華橋水電站導流洞進口邊坡由擠壓片狀巖、碎塊巖、斷層泥等組成，受傾倒卸荷影響，巖體破碎，裂隙極其發育，巖體完整性差，在錨索注漿過程中，普遍存在注漿量遠大于設計單耗量的問題。在滿足設計質量要求的情況下，通過采取各種有效措施，有效的控制了灌漿超耗問題，降低工程造價，并且縮短了施工工期。

關鍵詞：預應力錨索；灌漿；超耗量控制

1 工程概況

大華橋水電站于壩址右岸布置一條導流洞，導流洞進口邊坡段全長164.73m，天然陡坡約55°～65°，沿線山勢雄偉，主要出露基巖為白堊系板巖與石英砂巖互層，沿線發育f19、f20、f101三條斷層，由擠壓片狀巖、碎塊巖、斷層泥等組成，寬度約10～20cm，巖體卸荷傾倒嚴重，強傾垂直厚度約10～15m，由于受傾倒卸荷影響，導致巖體破碎，裂隙極其發育，巖體完整性差，且表面為坡積物堆積體等。導流洞進口邊坡開挖范圍由EL.1580m-EL.1500m、EL.1480m-EL.1394.5m組成，開挖坡比EL.1440m以上1：0.5、EL.1440m以下為1：0.1～1：0.3。為保證邊坡穩定，EL.1510m以上邊坡采用148束T=100t，L=30m和18束T=100t，L=20m全粘結預應力錨索用于深層支護，同時輔助Φ25砂漿錨桿L=4.5m、Φ28砂漿錨桿L=9m、Φ25自進式錨桿L=4.5m、Φ28自進式錨桿L=6m，間距均為2m×2m，噴C20混凝土厚15cm、Φ8掛網鋼筋@20cm×20cm用于淺層支護。

2 預應力錨索灌漿作用原理與施工工藝

2.1 作用原理

通過灌入的水泥凈漿或砂漿將錨索索體內錨段固結，以使得內錨固段與巖體有力結合為一整體，當進行錨索張拉時，內錨固段水泥結石體與鉆孔孔壁間粘結力聯合產生預應力，達到預應力錨固效果。

2.2 施工工藝

導流洞進口邊坡均為全粘結錨索，施工過程中采用無紡布（400g/m2）制作止漿袋用于隔離內錨段與張拉段，由于導流洞進口邊坡錨索均為下傾孔，采用孔底進漿，孔口出漿的有壓循環錨索灌漿工藝，即將進漿管直接深入孔底，直接進漿，回漿管布置于止漿袋下端，當內錨段漿液回溯至止漿袋并繼續灌漿時，回漿管即會回漿，此施工工藝可充分保證內錨固段水泥漿結石體密實性，從而保證錨固作用。全粘結錨索灌漿過程分為兩階段，第一階段即內錨段灌漿，待灌漿完成并達到設計強度后，進行張拉作業；第二階段即待張拉完成后進行張拉自由段灌漿。

2.3 灌漿機具選擇

根據相關規范要求，水泥漿液宜采用高速攪拌機拌制，其轉速一般在1200r/min以上，因此現場采用400L高速灰漿攪拌機用于拌制漿液；采用3SNSA型黑旋風注漿泵注漿；水泥采用業主統供Po.42.5普通硅酸鹽水泥。

3 灌漿超量情況說明及主要解決措施

3.1 錨索灌漿相關情況說明

根據華能瀾滄江水電有限公司黃登·大華橋水電站籌建處印發的《灌漿超耗管理規定（試行）》，結合早期黃登水電站各工程部位地質情況，當錨索內錨段注灰量超過1t、錨索全孔注灰量超過5t、或調整至濃漿耗灰量超過規定50%或設計參考單耗灌漿仍無法起壓應立即報告，采取控制措施。起初51號錨索在僅采用待凝措施進行錨索灌漿施工時，錨索內錨段灌漿量注灰量達到14858kg，每延米注灰量為1485kg，導流洞進口邊坡錨索長30m（內錨段長10m+張拉自由段20m），若按照籌建處管理辦法計算，錨索每延米耗灰量為150kg，遠超過業主相關管理辦法單耗量，并且施工時段較長，很大程度上不能滿足現場施工要求，超灌一方面加大了工程投資、增加了工程造價，另一方面又嚴重影響施工工期。若超耗量業主不予以認可，則施工單位不愿意超量灌漿，就會導致灌漿質量無法保證，從而影響錨索施工質量；若業主予以認可，則業主很難控制超耗量，投資會增加。因此導流洞進口邊坡在施工前，經過進行灌漿生產試驗，從灌漿壓力、漿液情況、限流、限壓等方面總結出錨索灌漿超耗控制措施。

3.2 灌漿超耗處理措施

3.2.1 調整灌漿壓力

由于導流洞進口巖體裂隙發育，則采用低壓起灌，即控制孔口起灌壓力小于設計壓力，現場調整為0.2MPa，以減少水泥漿液的流失量，為可以實時監控灌漿壓力，考慮到邊坡高差引起的壓力損失，特在錨索孔口設置壓力表。

3.2.2 濃漿灌漿

經過施工發現，直接用0.5：1起灌，漿液很容易流失，因此在后期施工中，采用0.37：1、0.35：1、0.33：1三個比級直接灌漿。 （表1）

采用0.37：1漿液起灌，當注入率大于30L/min時，可越級變濃為0.33：1漿液灌注。選用濃漿主要原因是濃漿流動性和滲漏性比稀漿差，比較容易堵漏，并減少漿液的流失量。漿液變換遵循以下原則：（1）灌漿壓力保持不變，注入率持續減少或當注入率不變，壓力持續升高時，不得改變水灰比；（2）當某一比級漿液注入量大于300L，或灌注時間已達1小時，其灌漿壓力和注入率均無改變，或改變不顯著時，可變濃一級；（3）當注入率大于30L/min時，可根據具體情況越級變濃，當注入率突然改變較大時，應立即查明原因，采用相應的處理措施，并作好記錄。

3.2.3 限流、限壓、添加水玻璃、待凝

水玻璃采用硅酸鈉水溶液，水泥凈漿初凝時間為6.5h，在水泥凈漿中加入水玻璃、減水劑、膨脹劑進行試拌，當其他材料摻量不變的情況下，水玻璃摻量為5‰、1%、2%時，初凝水泥凈漿初凝時間分別為5h、4h、3h。

根據試驗結果，確定水玻璃摻量為2%，能使水泥凈漿初凝時間提前3.5h，可減少凈漿滲漏流失。

同時根據籌建處《灌漿超耗管理規定》并結合現場情況，當錨索內錨段注灰量超過1t時，采取限流（20L/min）、限壓（≤0.2MPa）措施，待凝漿液控制400L，前300L添加水玻璃（水玻璃摻量為漿液量的2%），后100L不添加，待凝時間為30min，考慮到待凝過程中摻加水玻璃可能會出現灌漿管堵塞，因此后100L不添加水玻璃。

3.2.4 灌注砂漿

當錨索內錨段注灰量超過1.5t時、或張拉段注灰量超過3t時，改為0.34：1水泥砂漿進行灌注，拌制砂漿用砂選用2-3mm質地堅硬的天然砂，同時采取限壓（≤0.2Mpa）、限流（10L/min）、待凝（30min）、摻加速凝劑等方法進行處理，待凝漿液控制400L，前300L添加水玻璃（水玻璃摻量為漿液量的2%），后100L不添加。

4 現場施工過程管控

4.1 開始灌漿施工前，必須將各種設備率定報告報送監理部審查備案，灌漿前必須對現場所有灌漿設備、三參數灌漿自動記錄儀進行檢查，確保設備可正常使用，并檢查所有灌漿、回漿管路暢通。管路連接完成后，先進行試壓水，確保設備和管路正常運轉。

4.2 在高速攪拌機出漿口，必須鋪設篩網，同時定期對攪拌槽進行清理，以確保無雜物進入灌漿管路，防止堵管，并保證漿液隨拌隨用。

4.3 灌漿過程中，監理單位派駐監理工程師進行現場旁站，并同施工單位人員各自做好現場灌漿記錄，灌漿結束后及時對現場灌漿資料進行審核簽證。

4.4 為保證灌漿施工規范，對錨索灌漿使用水泥，必須進行單獨核銷，監理單位和施工單位進行雙方驗收簽證，并在使用過程中做好使用情況統計。

4.5 灌漿結束后，必須及時對灌漿管路、設備進行清洗，并對管路進行檢查，發現損壞部分及時進行更換或處理，防止灌漿過程中出現漏漿或爆管。

4.6 由于采用行之有效的錨索超灌控制措施，需摻加部分細砂，但考慮此灌漿泵主要為普通凈漿灌漿泵，因此要求現場在待凝、更換錨索灌漿孔、交接班等情況下，及時對灌漿泵活塞進行清洗，防止長時間工作造成堵泵或活塞磨損嚴重。

5 結束語

5.1 導流洞進口邊坡錨索通過采用調整起灌壓力、起灌水灰比、限流、限壓、待凝、摻加水玻璃、灌注砂漿等方法使灌漿超耗量得到控制，錨索內錨段每延米注灰量單耗基本控制在200kg以內，較未采取控制措施之前每延米注灰量單耗下降86%，極大的減少了工程投資，同時縮短了工期。

5.2 導流洞進口錨索共166束，錨索張拉伸長值均在理論伸長值有效范圍內，張拉過程中未出現張拉伸長值突然變化情況。同時按照規范要求，在張拉結束后，選取9束錨索進行荷載檢查，檢查結果表明，張拉噸位符合設計要求，說明采用以上灌漿超耗控制方法可滿足施工質量要求，并可以應用到類似工程中。

參考文獻

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[3]華能瀾滄江水電有限公司黃登·大華橋籌建處 灌漿超耗管理規定

（試行）.

[4]殷紹強.復雜地質條件下錨索工程注漿超量問題解決措施[J].西藏科技，2011，216（3）：76-77.

作者簡介：黃志強（1990-），男，陜西渭南人，助理工程師，主要從事水利水電工程監理。