构皮滩水电站右岸坝肩锚喷支护施工及质量控制

刘红英

（中国水利水电第八工程局有限公司，长沙 657300）

构皮滩水电站位于贵州省余庆县构皮滩口上游1.5km的乌江上，工程开发的主要任务是发电，兼顾航运、防洪及其他综合利用。水库总库容64.51亿m3，调节库容31.54亿m3，正常蓄水位630m。电站装机容量3000MW，年发电量96.67亿kW·h，是贵州省和乌江干流最大的水电电源点。

右坝肩开挖高程从EL756m～EL435m，最大高差321m，水垫塘岸坡开挖位于EL605m～EL435m高程，最大高差170m，引水工程电站进水口开挖从EL735m～EL560.25m高程，最大高差174.75m。由于边坡开挖高差大，且开挖范围涉及大面积的第四纪坡积体层、风化层、卸荷带和微新岩体，支护跟进开挖进行，开挖与支护施工相互干扰大，各工序相互制约。故采取普通砂浆锚杆、随机锚杆、挂网钢筋、机编铁丝网、喷混凝土及预应力锚固等。

1 施工程序

（1）开挖边坡支护在分层开挖过程中自上而下逐层进行，上层的支护应保证下一层的开挖施工安全，施工期的安全支护与开挖工作面的高差不大于10m，永久支护的系统锚杆和喷混凝土与开挖工作面的高差不大于15～20m （两个马道之间的高度），并满足边坡稳定和限制卸荷松弛的要求。

（2）岩石部位的边坡支护自上而下逐块逐区进行，每一个马道高度15m～20m，边坡开挖验收后，再搭设钢管脚手承重平台，所有支护工作均在平台上进行。

（3）锚喷混凝土支护区的岩石边坡支护施工程序：边坡开挖及验收→搭设脚手架→喷第一层混凝土→测量放样→锚杆施工→挂钢筋网或机编铁丝网→喷第二层混凝土→边坡排水孔施工。

2 砂浆锚杆施工

2.1 工艺流程

图1 下倾孔锚杆施工工艺流程图

（1）下倾孔采取先注浆后插杆的方法进行施工，其施工工艺流程如图1。（2）上仰孔及易塌孔部位的下倾孔，采取先安插锚杆及灌浆管，后注浆的方法进行施工，其工艺流程如图2。

图2 上仰孔及易塌孔锚杆施工工艺流程图

2.2 材料

（1）锚杆。锚杆的材料按施工图纸的要求，选用普通螺纹钢筋；局部因地质原因需采用自进式锚杆的位置，由监理工程师、设计代表及业主现场指定。

（2）水泥。注浆锚杆用银鼎P.O32.5和三峡牌P.O32.5普通硅酸盐水泥。

（3）砂。采用马鞍山砂石加工系统生产的成品砂。

（4）水泥砂浆。所用砂浆标号满足施工设计要求，普通砂浆锚杆所注水泥砂浆的强度等级为M25，水泥砂浆配合比在以下规定范围内通过试验选定：

水泥：砂，1∶1～1∶2（重量比）。

水泥：水，1∶0.38～1∶0.45 （重量比）。

（5）外加剂。按施工图纸要求，在注浆锚杆水泥砂浆中添加速凝剂和其它外加剂，其品质不含有对锚杆产生腐蚀作用的成份。

2.3 锚杆孔钻孔

所有长度超过6m的锚杆，均采用YQ100型潜孔钻造孔，孔径为Φ76mm；长度≤6m的锚杆，采用手风钻或KHYD40A型电动岩石钻机造孔，孔径为Φ56mm，同时对于长度等于6m的系统锚杆，因成孔困难，经总工程师同意后可改用潜孔钻造孔。

2.4 锚杆安装与注浆

（1）钻孔完成后，将风管和水管插入孔底，用风、水将孔内岩屑冲洗出孔外，保证孔深偏差不大于50mm。

（2）完整岩石部位的下倾锚杆孔，采取先注浆后插杆的方法施工，即先在钻孔内注满水泥砂浆或0.4∶1的纯水泥浆液后立即将锚杆插入孔内。

（3）上仰锚杆孔及易塌孔部位的锚杆孔，采取先安插锚杆和注浆管，后注浆的方法进行施工，灌浆管与锚杆同时安装。

（4）上仰锚杆孔内安装锚杆、灌浆管及排气管后，再在孔口安装止浆环，止浆环安装后即可往孔内注入水泥砂浆或0.4∶1的纯水泥浆液直至排气管出浆为止。

（5）锚杆孔注浆后，在砂浆凝固前不得敲击、碰撞和拉拔锚杆。

（6）锚杆注浆过程中遇到溶洞或溶缝情况时，当锚杆插入深度大于3m时，可采用根据实际孔深确定锚杆下料长度并采取封堵注浆的处理方案。

2.5 锚杆验收

（1）锚杆的安放前必须经质量办对锚杆的直径、长度进行检查无误后方可实施。

（2）同一作业区的锚杆完成之后，由质量办按《乌江构皮滩水电站锚杆质量检查记录表》及所用锚杆材质的抽检记录等报送监理工程师审查，监理工程师签认合格后作为支护工程完工验收资料。

3 喷射混凝土及挂网施工

3.1 工艺流程

尽量采用湿喷工艺，在湿喷不具备条件的情况下采用干喷工艺。在工作面附近设搅拌站，并按监理工程师批准的配合比拌制喷射料，用手推车运送至工作面并卸入喷射机机口内，由人工手持喷头进行分层施喷。

3.2 材料

（1）水泥。使用强度等级不低于32.5MPa的普通硅酸盐水泥；当有特殊要求时经监理工程师批准也可采用特种水泥。

（2）骨料。砂石料采用马鞍山砂石加工系统生产的成品砂石料，砂的含水率控制在5%～7%；粗骨料粒径不大于15mm；所用喷射混凝土的骨料级配应满足表1要求。

表1 喷射混凝土骨料级配表

（3）外加剂。经监理工程师批准，选用“KJ－1速凝剂”（粉状），掺量3%～4%，初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min，并使喷射混凝土在24h之内强度达到15MPa。

（4）钢筋网。采用屈服强度不低于240MPa的热轧Ⅰ级光面钢筋网。

（5）机编网。采用机编镀锌钢丝网，网目尺寸10cm×10cm，钢丝直径φ4mm，抗拉强度不低于380MPa。

3.3 配合比

喷射混凝土配合比通过室内试验和现场试验选定，在保证喷层性能指标的前提下尽量减少水泥和水的用量，喷射混凝土的初、终凝时间及强度应能够满足现场喷射工艺及设计要求。

3.4 喷射混凝土

（1）喷射混凝土前先沿边坡搭设工作平台，清除开挖面上的松动块石、浮石及坡脚的石碴和堆积物后，用高压风水枪冲洗受喷面，使之保持湿润；对遇水易潮解的泥化岩层，应采用高压风冲洗岩面。明挖土质边坡，先将边坡整平、压实。埋设控制喷射混凝土厚度的标志。

（2）喷射用混凝土由试验室开具配料单，并在试验人员监控下由拌合站进行混凝土统一拌制，然后由混凝土搅拌运输车运送至施工现场转入喷射机料斗内供料。

（3）喷射机安装调试好后，同时开动喷射泵及打开压缩空气管和速凝剂掺入管，进行喷射作业。喷射混凝土过程中连续上料，保持料满，在料斗上设15mm孔筛网防止超径料进入机内。同时试验人员应通知监理工程师现场取样。

（4）喷射顺序：喷射作业应分段分片进行，长度一般不超过6m，同一作业区由下向上依次喷射。

（5）每层喷射厚度5cm，后一层在前一层混凝土终凝后进行喷射，若终凝1h后再行喷射，则先用风水清洗喷层表面；对不平部位先喷凹处，最后找平。

（6）喷射距离、角度。喷嘴口距离受喷面60～100cm，喷射料束与受喷面夹角为90°，要求能够保证不小于75°。

（7）喷射作业紧跟开挖工作面，混凝土终凝至下一循环放炮时间不少于3h。

（8）喷射混凝土养护：在终凝2h后喷水养护，经常保持潮湿状态，养护时间不少于7d。

3.5 挂钢筋网喷射混凝土

在设计图纸要求及监理工程师指定的需挂钢筋网的部位，在喷射第一层混凝土后挂设钢筋网。钢筋网的间距及钢筋直径满足设计图纸要求，人工在脚手架上挂铺，利用锚杆头点焊固定，中间用膨胀螺栓加密固定，使钢筋网紧贴已喷混凝土面，网间用铅丝扎牢，再喷射第二层混凝土至设计要求厚度。

4 施工中的质量控制

根据ISO9001－2000版标准及工程局质量手册的要求，结合本工程局在构皮滩电站所承担工程项目的特点及合同要求，依据以顾客为关注焦点编制了质量计划，明确了质量目标。

建立、健全了施工局组织机构和质量控制管理体系，明确了各部门、项目部、作业队和各岗位的职责、权限；制定了各项管理规章制度，保证了质量体系的有效运行。

（1）施工前编写锚喷支护作业指导书及施工图纸，报监理工程师审批后及时发放到现场作业的技术员、施工员、质检员手中。

（2）材质检验。锚杆材质检验；每批锚杆材料均应附有生产厂商的质量证明书，并按施工图纸规定的材质标准以及监理工程师指示由质量办通知监理工程师抽检锚杆性能。每一进场的水泥、钢筋、外加剂均由物资办通知试验室取样，同时试验室应及时通知监理工程师共同取样进行检测。

（3）注浆密实度试验。以质量办为主，技术办、试验室、作业队配合。选取与现场锚杆的锚杆直径和长度，锚孔孔径和倾斜度相同的锚杆和塑料管，采用与现场注浆相同的材料和配合比拌制的砂浆，并按与现场施工相同的注浆工艺进行注浆，养护7天后剖管检查其密实度。

（4）锚杆孔的检验。对已完成的锚杆钻孔，由质检人员按孔位布置图逐排逐孔的对孔位、孔径、孔深、孔向及清孔情况等进行检查，不得漏孔错孔，确因地质原因确不能成孔的，采用周边重新打孔或采用自钻式锚杆代替。

（5）现场锚杆注浆密实度检测。采用砂浆饱和仪器进行砂浆密实度检测。边坡和支护锚杆按作业区由监理工程师根据现场实际情况指定抽查，抽查比例不低于锚杆总数的3%。锚杆注浆密实度不低于75%。

（6）按规范要求进行检查时，如发现不合格的部位，及时采取补救措施，直至合格为止。

施工中出现的质量问题，及时召开质量分析会，并进行返工处理。

5 工程质量分析及评价

（1）锚杆。锚杆孔孔位偏差、钻孔角度、孔径、锚杆长度、注浆密实度及砂浆强度均满足设计及规范要求。锚杆施工质量通过无损检测成果分析，总体质量满足要求，到目前为止右岸大坝开挖工程共计完成锚杆13712根，无损检测共抽检656根，抽检率为4.78%，其中注浆合格644根，达抽检的95.1%，长度合格655根，达抽检的96.8%，注浆和长度均合格的锚杆640根，达抽检的94.5%；锚杆砂浆抽样142组，最小值25.1MPa，平均值45.0MPa，保证率达98.4%。锚杆施工质量满足设计及规范要求，个别锚杆长度和注浆饱满度存在一定的质量缺陷，主要原因是：由于局部边坡溶蚀破碎、断层、溶洞、溶缝、层间错动和层间夹泥较发育，加之受不利结构面组合切割，造孔过程中卡钻、掉钻，注浆过程中漏浆严重所致，所有检测不合格的锚杆均按照《锚杆无损检测实施细则》进行处理，处理后的锚杆经检测符合设计要求。

（2）混凝土。通过监理及相关监督、检测单位对现场施工质量的抽检情况和对各施工工序及单元工程质量的评定结果可看出，施工质量满足设计及规范要求。

右岸喷混凝土共完成53600m2，厚度共计检查1795点，均达到设计厚度的60%以上，小于设计厚度10cm的有269点，占抽检点数的15%；喷混凝土抗压强度共计抽样218组，最小值19.9MPa，平均抗压强度29.2MPa，保证率达95.1%。