沁河河口村水库导流洞预应力锚杆喷锚支护

□章 博 □杨 艳（河南省水利第二工程局）

沁河河口村水库导流洞预应力锚杆喷锚支护

□章 博 □杨 艳（河南省水利第二工程局）

喷锚支护是隧洞工程常用的支护方法，喷锚支护又分为普通喷锚支护和预应力喷锚支护。预应力锚杆喷锚支护施工技术要求高，工艺复杂，施工周期长，特别是在洞内施工，空间狭窄，施工干扰大。优化设计参数，采用合理的施工方法，可保证工程工期及工程的经济性。

河口村水库；预应力锚杆；喷射混凝土

一、工程概况

河口村水库位于黄河一级支流沁河最后一段峡谷出口处，下距五龙口水文站约9km，属河南省济源市克井镇，是控制沁河洪水、径流的关键工程，也是黄河下游防洪工程体系的重要组成部分。河口村坝址控制流域面积9223km2，占沁河流域面积的68.2%，占黄河三花间流域面积的22.2%。

河口村水库工程是一座以防洪、减淤为主，兼顾改善生态、供水、灌溉、发电等综合利用的大（2）型工程，导流洞工程布置在水库的左岸，洞身长720m，纵坡1%。该导流洞后期下闸封堵后进行龙抬头改建为泄洪洞。导流洞衬砌后断面尺寸为9.0m×13.5m，采用钢筋混凝土衬砌。

导流洞穿越的地层从进口到出口依次为：太古界登封群（Ard）、中元古界汝阳群（Pt2r）、寒武系馒头组（∈1m）。

二、锚杆施工

（一）锚杆孔的钻孔

1.由测量人员按设计图纸中间距和排距的要求定出位置，锚杆钻孔的位置、方向、孔径及孔深，要符合施工图纸要求。钻孔的开孔偏差不得大于10cm，端头锚固孔的孔斜误差不得大于孔深的2%。

2.在造孔前进行生产性试验，选择合理的钻机参数，钻进过程中对钻具随时进行检验和校正，并在孔内采取导向措施。采用MGJ-50D型钻机进行造孔，在钻进过程中，如发现异常及时停钻，如属地质构造问题，及时进行固结灌浆，固结灌浆待凝后，扫空，继续钻进。

3.对于破碎带或渗水量较大的围岩，在安装锚束前，应按SL46-94第33节的规定对锚孔进行灌浆处理。钻进过程中，记录每一钻孔的尺寸、回水颜色、钻进速度和岩芯记录等数据。

4.钻孔完毕时，应连续不断地用水和空气彻底冲洗钻孔，钻孔冲洗干净后方可安装锚杆。在安装锚杆之前，将钻孔孔口采用堵塞保护。

（二）锚固段的灌浆插锚杆

1.钻孔工作结束后，用压力风水冲洗，将孔道内的钻孔岩屑和泥沙冲洗干净，直到回水变清。锚固段灌浆工作开始前，通过灌浆管送入压缩空气，将钻孔孔道的积水排干。

2.锚固段采用水泥砂浆和纯水泥浆进行灌注，浆液的配比应经试验确定。若采用纯水泥浆灌注锚固段，其水灰比取0.4～0.45，浆液中掺入一定数量的膨胀剂和早强剂，其28d的结合强度应不低于1MPa。

3.锚固段灌浆长度应符合施工图纸要求，阻塞器位置应准确，在有压注浆时，不得产生滑移和串浆现象。灌浆可自下而上一次施灌，进浆必须连续。采用先灌浆后插锚杆的施工方法，注入锚固段的浆液量应进行精确计算，确保锚杆放入后，浆液能充满锚固段。浆液注入锚固段后应尽快下插锚杆，保证锚杆安放到施工图纸规定的位置。锚固段注浆和插杆完成后，待浆液初凝后，再装锚杆垫板、垫圈和螺帽。

（三）张拉

1.对锚束张拉的设备和仪器进行标定，标定不合格的张拉设备和仪器不得使用，标定间隔期不超过6个月，超过标定间隔期的设备和仪器或遭强烈碰撞的仪表，必须重新标定后才可使用。

2.张拉机具主要为千斤顶和油泵，拟选用YCL-120穿心千斤顶，ZB4-500S电动油泵及配套压力表、传感器等，均按照2倍需要配备设备。

3.张拉力逐级增大，其最大值为锚杆设计荷载的1.05～1.1倍，稳压10min～20min后锁定，锁定后的48h内，若锚杆应力下降到设计值以下时则进行补偿张拉。并根据监理的指示进行张拉试验。

（四）封孔和锚头保护

1.封孔回填灌浆在补偿张拉工作结束后28d进行，封孔回填灌浆前由监理人员检查确认锚杆应力已达到稳定的设计值。

2.封孔回填灌浆材料和施工方法与锚固段灌浆相同。封孔回填灌浆采用锚杆中的灌浆管从锚具系统中的灌浆孔施灌，灌浆管伸至锚固端顶面，灌浆必须自下而上连续进行，压力不小于0.8MPa。

3.为保证所有空隙都被浆液回填密实，在浆液初凝前进行不少于2次补灌。当回浆管出浓浆，孔内吸浆量大于理论吸浆量，回浆密度大于或等于进浆密度，且进浆量与回浆量一致后进行屏浆，达到设计要求的屏浆时间和屏浆压力后结束灌浆。

三、喷射混凝土

（一）混凝土配合比

施工配合比由实验室提供。一般情况下，水泥与骨料之比为1∶4.0～1∶5.0，水泥用量450～500kg/m3，砂率为45%～55%。水灰比0.4～0.5，速凝剂的掺量2%～6%。拌制混合料时，称量（按重量计）的允许偏差应符合下列规定：水泥和速凝剂±2%；砂、石均为±3%。

（二）工艺流程

分供料、供风、供水三个系统。

供料：石子和砂按配合比重量过秤，然后进入搅拌机中和水泥混合，拌匀后将混合料倒入运料翻斗车运到作业面，在贮料槽中加入速凝剂并人工拌至均匀后经皮带机送入喷射机中。

供水：采用施工供水系统，如果水压不够，可加设增压装置，管路送到喷头。

供风：由空压机送风进入风包经汽水分离器后用风管送入喷射机。

（三）喷射作业

风压：利用压缩空气吹送干混合料，要求风压稳定，压力大小适中。空载压力=0.1×输料管长度；工作风压=10+0.13×输料管长度。

水压：一般应高于风压10N/m2以上。水灰比：0.4～0.5。喷射方向与受喷面的夹角：喷嘴一般应垂直于岩面，并稍微向刚喷射的部位倾斜。喷嘴与受喷面的距离：一般为0.5m～1.0m。一次喷射的厚度：夹角为0°时，厚度7～8cm，夹角为90°时，厚度3～4cm。掺速凝剂使一次喷射厚度可增加一倍左右。分层喷射的间歇时间：使用普通硅酸盐水泥，掺速凝剂，间歇时间一般为15～30min。

喷射顺序：可由下而上，以防止混凝土因自重下坠而产生裂缝或脱落。

喷射厚度的控制：采用标桩法，利用锚杆或用速凝砂浆将铁钉固定在岩面上，铁钉长度比设计厚度长1cm，每m2固定1～2个。

（四）钢筋网喷射混凝土

在进行喷射混凝土前布设钢筋网，钢筋网的间距应为150mm×150mm，钢筋采用直径为6mm、屈服强度240MPa的光面钢筋 (Ⅰ级钢筋)，水工隧洞内钢筋保护层厚度不应小于50mm。钢筋网喷射混凝土支护厚度不应小于100mm，亦不应大于250mm。使用工厂生产的定型钢丝网时，其钢丝间距应不小于100mm，并应经过喷射混凝土试验选择骨料的粒径和级配。

（五）常见问题的处理

岩面渗水快或滴水：采用凿孔置导管的办法，化分散为集中，由排水管集中将水导出。对于渗水慢或微弱滴水的岩面，可直接喷混凝土。

喷射料回弹：喷射混凝土的回弹率，一般拱部约20%～25%，两边约10%～15%。回弹料作骨料会降低喷混凝土的强度，不得重复利用。

（六）养护

喷射混凝土养护：一般情况下，喷射混凝土终凝后2h，应开始喷水养护；养护时间一般工程不得少于7昼夜，重要工程不得少于14昼夜；气温低于+5℃时，不得喷水养护；每昼夜喷水养护的次数，以经常保持喷射混凝土表面具有足够的潮湿状态为度。

（七）喷射混凝土质量检查

每批材料到达工地后，应进行质量检查与验收。混合料的配合比及称量偏差，每班至少检查一次,条件变化时，应及时检查。混合料搅拌的均匀性，每班至少检查两次。喷射混凝土必须做抗压强度试验。当设计有其他要求时，还应增做相应性能的试验。检查喷射混凝土抗压强度所需试块应在工程施工中制取。试块数量：每喷射50～100m3混合料或小于50m3混合料的独立工程不得少于一组,每组试块不应少于3个。当材料或配合比变更时，应另作一组。喷射混凝土抗压强度系指在一定规格的喷射混凝土板件上,切割制取边长为100mm的立方体试块,在标准养护条件下养护28d,用标准试验方法测得的极限抗压强度乘以0.95的系数。

2010-03-16