玻利維亞米基亞斯引水隧洞錨桿施工技術

廖博華

摘 要：砂漿錨桿已廣泛應用于各個行業的隧道施工，且有著較為成熟的施工工藝，但是在國內施工過程中普遍存在著施工難度大、抗拔力達不到設計要求的現象。本文從注漿材料的比選到系統錨桿的施工工藝，仔細介紹了玻利維亞米基亞斯水電站引水隧洞1#隧洞的錨桿施工技術，成功地解決了施工困難和質量難以達標的問題，在國內外的隧道錨桿施工過程中具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：引水隧洞 錨桿施工

中圖分類號：TV554.12 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0041-02

玻利維亞米基亞斯水電站引水隧洞1#隧洞長7261.66m，斷面尺寸為3.65m×3.65m。隧洞支護類型分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲa級、Ⅲb級、Ⅳ級5種，每種支護類型中均設計有間距1.5m×1.0m（縱向×環向）、長度L=2m的Φ25系統錨桿，系統錨桿設計抗拔力為100kN。根據業主方施工技術條款中的規定，系統錨桿注漿材料可采用水泥砂漿或水泥凈漿，只需滿足水泥砂漿及水泥凈漿的7d抗壓強度不小于28MPa即可。砂漿錨桿現已廣泛應用于國內各個行業的隧道施工，但普遍存在著施工難度大、抗拔力難以達到設計要求的現象。本文從注漿材料的比選到系統錨桿的施工工藝，仔細介紹了玻利維亞米基亞斯水電站引水隧洞1#隧洞的錨桿施工技術，在國內外的隧道錨桿施工過程中具有一定的借鑒意義。

1 注漿材料的比選

1.1 經濟指標分析

1.1.1 材料費

水泥砂漿配合比為890kg：890kg：10.7kg：356kg（水泥：砂：減水劑：水）。根據當地市場價格，水泥按1400元/t、砂按120元/m?、減水劑按27元/kg計算，砂的比重取1.65，注漿用砂必須重新過篩，根據現場實際情況，當地砂的利用率約為50%。由此計算每方水泥砂漿的單價為：890×1.4+890/50%/1.65×0.12+10.7×27=1664元/m?。

水泥凈漿的水灰比為0.4：1，每方水泥凈漿水泥用量取1364kg。由此計算每方水泥凈漿的單價為：1364×1.4=1910元/m?。

每米錨桿的注漿量按[（0.045/2）2-（0.025/2）2]×3.14=1.099×10-3，錨桿設計總長度為58507m，由此可以計算出總注漿方量為：58507×1.099×10-3=64.3m?。

考慮到每根錨桿所需注漿量相當少，在實際施工過程中損耗量會偏大，故損耗率按50%計算。所有錨桿的注漿材料采用水泥凈漿和水泥砂漿的材料費用差額為：（1910-1664）×64.3×1.5=23727元。

1.1.2 人工費

當注漿材料采用水泥砂漿時，需要額外付出砂子過篩的人工費。砂需要量為：64.3×1.5×0.89/1.65=52m?。

玻利維亞當地工人日工資為69元，由于當地工人效率較低，根據當地實際情況，按每人每天生產注漿用砂2m?砂計算，人工費為：52/2×69=1794元。

綜上可以計算出：

采用水泥凈漿費用-采用水泥砂漿費用=23727-1794=21933元。

1.2 技術指標分析

當采用水泥凈漿，較采用水泥砂漿施工，有如下幾處優點：

（1）水泥凈漿漿液凝固的時間便于調節，可根據現場施工的實際情況動態控制凝固時間。

（2）水泥凈漿漿液的析水率低，具有較好的穩定性。

（3）采用水泥凈漿施工工藝簡單，可操作性強，在施工過程中易于錨桿的安裝。

1.3 施工環境分析

在玻利維亞隧洞錨桿施工過程中注漿材料大多采用水泥凈漿，質量檢測結果比較理想，業主方更傾向于采用水泥凈漿施工。

通過對系統錨桿注漿材料的經濟指標分析、技術指標分析和施工環境分析，當注漿材料采用水泥凈漿時具有施工方便、操作簡單、施工質量保障性高等優勢，且又能得到業主方的認可；而在費用方面，僅比采用水泥砂漿多花費21933元。綜上比較，在玻利維亞米基亞斯水電站引水隧洞1#隧洞系統錨桿施工過程中，注漿材料將采用水灰比為0.4∶1的水泥凈漿。

2 系統錨桿現場施工

2.1 施工準備

（1）系統錨桿鉆孔采用阿特拉斯20m?的移動螺桿式空壓機、天水YT28型氣腿式鑿巖機進行，注漿采用河南耿力排漿量7m3/h、壓力16MPa的雙液注漿機進行。在施工前，首先對這些設備進行檢查并試運行，確保風、水、電管線路運行正常，確保作業區域內具有良好的通風與照明。

（2）采用全站儀對隧道開挖斷面進行檢查，對欠挖處及時進行處理，確保其凈空尺寸滿足設計要求。

（3）對巖面有滲漏水處采用鉆孔及埋設引排水管進行處理。

（4）根據設計與業主技術條款的要求，首先進行一層5cm厚的初噴混凝土施工。

2.2 系統錨桿施工

2.2.1 工藝流程

系統錨桿施工工藝流程：布孔→鉆孔→清孔→注漿→插入錨桿→安裝墊板與螺母。

2.2.2 施工工藝

（1）布孔：根據設計圖紙采用紅油漆將系統錨桿位置在巖面上做出標記，錨桿的具體位置及間距可由地質工程師根據現場圍巖的實際情況向業主方提出申請，做出適當的調整。

（2）鉆孔：由工人在自制的操作平臺上采用手持式氣腿鑿巖機進行鉆孔，鉆頭采用?42十字合金鉆頭，鉆孔方向原則上沿隧洞的徑向方向進行，但同時也應根據現場圍巖的節理走向做出適當調整，應與圍巖的主要結構面垂直。

（3）清孔：注漿前，采用高壓風以不小于350kPa的壓力清潔鉆孔，清除孔內金屬屑、石渣、泥漿、油污等雜物。

（4）注漿：注漿采用河南耿力排漿量7m3/h、壓力16MPa的雙液注漿機進行，水泥凈漿的拌制采用小型拌和機現場拌制，隨拌隨用，拌合嚴格按照配合比進行拌制，且在整個注漿施工過程中，為防止漿液沉淀，需不停拌合。注漿管端頭連接一根?32輕質鋼管，注漿時先將鋼管孔內至孔底5～10cm處，開啟注漿機，將鋼管緩慢從孔內抽出，直至漿液自孔內溢出，采用提前準備好的水泥袋堵住孔口，停止注漿。

（5）插入錨桿：勻速將錨桿插入孔內，保證錨桿入孔長度達到錨桿設計長度的95%以上。在插入錨桿過程中如出現大量漿液溢出的現象則需重新進行注漿，確保孔內漿液飽滿。

（6）待漿液終凝后安裝墊板、墊圈與螺母，墊片、墊圈和螺母均須用水泥凈漿涂抹進行防銹防腐保護。

2.3 系統錨桿施工注意事項

（1）鉆孔時，要保證孔位直順，否則在注漿時和錨桿安裝時錨桿不易安裝到孔底。

（2）鉆孔時要嚴格按設計深度鉆孔，在鉆桿上做定位標記，用于控制孔深，鉆孔過深將影響錨固質量。

（3）注漿前孔內一定要清洗干凈，不得有雜物，否則會造成注漿困難，同時影響錨固質量。

（4）注漿時注漿鋼管應插至距孔底5～10cm，隨漿液的注入緩慢勻速拔出，不能很快抽出，會造成孔內漿液不足存在孔隙，無法完全包裹桿體，導致錨固力下降。

（5）錨桿插入孔內長度不應小于設計長度的95%。插入錨桿時一定要勻速、慢慢插入，嚴禁使勁打擊錨桿，造成孔內漿液向外噴出，導致漿液不飽滿，降低錨桿的錨固能力。

（6）錨桿墊板安裝時一定要緊貼支護面，使錨桿能均勻承受圍巖變形的應力。

3 結語

通過在玻利維亞米基亞斯水電站引水隧洞1#隧洞系統錨桿現場的施工情況和施工過程中錨桿檢測情況來看，錨桿抗拔力均大于100kN，完全滿足設計要求。

采用水泥凈漿作為注漿材料較之水泥砂漿施工方便，操作簡單，錨桿更易于插入孔內，孔內漿液密實度得到了很大提高，保證了錨桿的錨固能力。

參考文獻

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