薛城水电站首部枢纽左岸坝肩边坡自进式锚杆施工技术

薛城水电站首部枢纽左岸坝肩边坡自进式锚杆施工技术

李明

汉中市石门水库管理局

【摘要】结合薛城电站首部枢纽左岸坝肩边坡支护施工，阐述自进式注浆钻进锚杆加固边坡施工技术的要点、注意事项、质量检验以及工程效果。自进式注浆钻进锚杆是一种新型锚杆，其将钻孔、锚杆安装、注浆、锚固合而为一，具有施工速度快、锚固力大、防腐性能好、重量轻、操作简单和能及时提供锚固力等特点，它已经广泛应用于铁路、公路、水电等岩石破碎、结构复杂的边坡及洞室支护。

【关键词】薛城电站 自进式锚杆 边坡支护 施工技术

1 工程概述

薛城水电站位于四川省阿坝洲理县甘堡乡，坐落于岷江右岸一级支流杂谷脑河干流河段上。工程采用低闸引水式开发，为单一发电工程。首部枢纽建筑物从左岸至右岸依次布置左岸挡水坝段、3孔泄洪闸、1孔冲沙闸、1孔排污闸、右岸挡水坝段及进水口。闸坝顶高程为1711.00m，最大坝高24.00m。

工程区地层位于马尔康分区，区内出露地层主要为志留系～二叠系及第四系地层。地层建造以火山岩海相砂泥岩、碳酸盐岩建造为主，在不同地质时期构造运动中，特别是三叠系末期的印支运动，使区内地层普遍褶皱，并发生区域变质作用，形成一系列浅变质岩系，局部中等变质。左岸坝肩自然边坡30～35°，岩层产状近SN，W∠70～80°，基岩裸露，岩层走向与边坡夹角较小，陡倾坡外，边坡现状整体稳定，但岩体节理裂隙发育，且卸荷强烈。岩体为泥盆系危关群下组（Dwg1）灰色石英千枚岩薄中厚层石英岩夹绢云千枚岩炭质千枚岩，其中石英岩较坚硬，石英千枚岩，绢云千枚岩、炭质千枚岩岩性软弱，强度低。

2 施工方案确定

薛城水电站左岸坝肩边坡采用自上而下分层钻爆开挖，施工中经常出现卡钻、断杆，钻孔内掉块、塌堵，钻孔难度较大，成孔率低。个别部位发生坡面垮塌，造成坡顶出现张拉裂缝，卸荷明显，为此在坡顶及坡面上布设4处反光片观测点对边坡变形进行适时监测。后经设计方现场查勘和稳定性分析，认为薛城电站左岸挡水坝肩边坡整体是稳定的，但局部存在夹层、软弱破碎带，陡倾顺坡层面裂隙卸荷与其他结构面不利组合形成的潜在不稳定块体。针对这一情况，为加快施工进度、方便施工，经监理、施工方建议，由设计方进行边坡受力稳定计算

后确定在风化强度较大的左岸坝肩边坡采用自进式注浆钻进锚杆结合挂网喷护

混凝土及时进行边坡支护，确保开挖边坡的稳定。

3自进式注浆钻进锚杆的特点

自进式注浆钻进锚杆又称之为迈式锚杆、自钻式锚杆，是具有钻孔、锚杆安装、注浆、锚固四位一体功能的一种新型锚杆；自进式中空注浆锚杆打入地层后不再收回，钻杆即为锚杆体，并使用等截面的中空锚杆取代钢筋，可确保锚杆体的抗拉强度；通过锚杆体进行注浆可提高锚杆的注浆密实度，进而提高锚杆与岩石的粘结力和锚杆的耐久性。它可根据工程需要任意切割、加接延长到锚固需要的长度，便于在各种施工环境中操作，空间狭窄也不影响锚固作业，施工极为方便。自进式注浆钻进锚杆具有施工速度快、锚固力大、防腐性能好、重量轻、操作简单的特点。它已经广泛应用于铁路、公路、水电等岩石破碎、结构复杂的边坡及洞室支护，特别适用于风化岩层、回填层、砂砾层和圆卵石、泥砂夹石等造孔困难但又需要及时进行支护的地层工作面，自进式锚杆示意图见图1。

图1　自进式注浆钻进锚杆示意图

4 自进式注浆钻进锚杆的施工

薛城电站左岸坝肩边坡设计变更支护自进式锚杆为Ф25@2m*2m，L=4.5m，梅花形布置，其锚杆技术参数如表1。

表1 锚杆技术参数表

4.1钻孔安装

锚杆使用YT-28手风钻打入，根据设计要求锚杆钻头对准测量标识好的孔位、调整好钻机的钻进角度。钻机套上专用的纤尾套，将锚杆与纤尾套连接牢固，并在第一节锚杆的前端套上钻头。根据设计确定的锚杆长度现场拼接锚杆，当一节锚杆钻进后，在前一节锚杆的尾部套上带有人工涂抹润滑剂的连接套后再连接好后一节锚杆，直到每根锚杆钻到需要长度。钻孔安装过程应注意以下事项：

（1）检查锚杆体中孔、钻头的水孔是否有异物堵塞，检查钻头和锚杆、凿岩机和钎尾、钻机连接套和钎尾以及锚杆和钻机连接套等的连接是否牢固；

（2）锚杆施打过程中钻机推进压力不宜太高，否则杆体易弯曲折断。由于是在软弱岩层中造孔，钻头的水孔易堵塞，因此在钻进时宜放慢速度，多回转，少冲击，反复扫孔，使水孔畅通，然后慢慢进尺。

（3）钻进结束后，用风枪将粉尘冲洗干净，检查钻头上的孔是否畅通，然后才将锚杆从钻机连接套上卸下；

（4）将止浆塞通过锚杆外露端打入孔口20cm左右，将锚杆体进行居中临时固定，然后准备注浆。

4.2锚杆注浆

锚杆施打完成后，经监理验收方可进行注浆施工。通过快速注浆接头将锚杆尾端和注浆泵相连，启动灰浆搅拌机制浆，浆液搅拌均匀后，输入压浆泵，压浆时要保持压浆高压管顺直。浆液采用P.O42.5 R型普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.4~0.5，注浆压力0.2~0.5Mpa。压浆完毕后，立即安装好止浆塞，再进行锚固，将拱形垫板套在锚杆外露部分，与岩体密贴，在垫板外上好球形螺母。注浆应注意以下事项：

（1）浆液制作严格按设计配合比要求进行；

（2）从泵口出来的水泥浆应均匀，没有断续不均现象出现；

（3）按设计要求的压力进行注浆，当观察到从止浆塞边缘流出浆液的稠度与注入浆液的稠度一样或压力表达到设计压力值时，即可停泵，注浆结束；

5 施工质量控制

5.1 质量控制要点

5.1.1实际孔位与设计孔位的误差应小于100mm，钻孔方位偏差应小于5°，如条件限制无法满足设计要求，根据岩层情况适当调整锚杆钻进的角度和方向，但须征得现场监理的同意。钻孔时一定要将锚杆外露10cm，便于安装拱形垫板和球形螺母以增大锚杆抗拔力和粘结力，以使锚杆更好地发挥锚固作用，外露长度切不可过长或过短。

5.1.2　注浆浆液要随拌随用，超过初凝时间的浆液要废弃；严格控制水灰比，注浆应饱满且压力达到设计值。在整个注浆过程中，应保证注浆的连续性；

5.1.3　安装止浆塞时，应将其安装在锚孔内离孔口20cm处，特殊情况如围岩太破碎，也可用锚固剂封孔；

5.1.4注浆体抗压强度达到10.0MPa后，方可进行锚头即露出开挖岩石面的锚杆体与挂网钢筋焊接施工，在施工过程中，钢筋与锚头位置不重合时，应调整钢筋的位置，以方便焊接，不得扳动锚头；

5.1.5锚杆体在浆液凝固前不得敲击、碰撞或施加任何其它荷载；在浆液达到70％的设计强度前，距离锚杆25 m范围内不得进行爆破作业。

5.2 锚杆的质量检查

注浆完成14天后，共抽取5根锚杆进行拉拔试验，在试验荷载的作用下，均没有发生破坏，合格率为100％，满足设计要求。

6结语

薛城水电站首部枢纽左岸坝肩施工中根据岩体开挖实际情况，调整采用自进式注浆钻进锚杆进行边坡支护的效果良好，为加快进度、保证挡水坝段按计划浇筑混凝土奠定了良好基础。虽然其杆体采用特制的钻杆，钻头也不能回收，工程造价比等长普通砂浆锚杆高，但是它能确保不良地质条件下快速有效的支护施工。