探讨预应力锚杆施工技术在大坝加固工程中的应用

2013-04-09赵锦华

水利建设与管理 2013年4期

赵锦华

(洙赵新河流域工程管理处菏泽 274000)

预应力树脂锚杆主要利用了树脂锚固剂作为粘结骨料，应用于锚杆在孔底的相应范围中，在树脂锚固剂固化以后会对锚杆产生一定的预应力，其主要优势包括固结较为牢固、在常温状态下凝结速度快等。预应力树脂锚杆迄今已经在工程施工中得到了广泛的应用，本文结合浮岗水库加固工程实例，对该施工技术进行详细的分析。

1 工程项目概述

1.1 工程项目简介

2009年，对浮岗水库和太行堤三库实施除险加固工程。单县浮岗水库工程总投资9416万元，主要建设内容有大坝工程、连库闸工程、泄水洞工程、入库涵洞工程、出库涵洞工程和泵站工程。

1.2 项目工程施工现场的地质情况

厂房围岩主要是由颜色介于灰紫和青灰色之间的中厚层岩屑砂岩夹泥质粉砂岩构成。厂房部位大约分布了7～10 层的软弱夹层。并且岩体除了南端墙以及顶拱岩体呈现的是弱风化，其余大部分都呈现微风化。

1.3 预应力锚杆的具体布置情况

在设计阶段针对主厂房两侧的边墙、主变室的顶拱位置等采取预应力锚杆施工技术进行加固。在这当中主厂房两侧边墙一共使用170 根预应力锚杆，主变室的顶拱位置使用60 根，此外还在安装场的拱角位置使用了96 根，间排距控制在1.46～3.0m 之间，预应力锚杆的长度为12m，锚杆稍做倾斜。

2 预应力树脂锚杆施工工艺

2.1 施工过程中主要的技术参数设置

2.1.1 钻孔深度

预应力锚杆的长度为12m，其中在外面露出了20cm的长度，钻孔深度控制在11.8m，要求将孔口坐标的误差控制在10cm 以内，将有效孔深的超深控制在20cm 以内。在实际的施工过程中利用液压多臂台车进行造孔，由于孔深的控制较难，因此需要在完成钻孔之后对每一个孔进行细致的检测，确定树脂锚固剂所需要的数量。

2.1.2 杆径与孔径的确定方法

施工设计要求将杆径确定为规格是32mm的精扎螺纹钢，孔径控制在65mm。不过在施工过程中由于厂房完成了两边导洞的开挖，并没有开挖中间的岩柱，所以不能完全插入到锚杆孔当中，因此孔径无法满足施工要求，最后在与设计单位协商之后，将造孔直径确定为75mm。

2.1.3 树脂锚固剂具体的技术参数信息以及锚固长度的确定方法

a.树脂锚固剂具体的技术参数信息:型号Z6550，长度50cm，直径控制在65mm，锚固力在342kN 以上，搅拌时间在40s 以内，抗压强度大于60MPa，凝胶时间控制在160s，需等待大约50min。

b.锚固长度:要求锚固长度控制在2.6m，而且在经过试验之后证明该长度完全满足施工安全要求。

2.1.4 自由段的注浆工作

在完成锚杆的张拉工作之后，需要及时进行锚杆的注浆，在注浆的过程中首先要预埋规格为φ10的注浆管，浆液的拌制一定要严格地根据规定的配合比进行，当排气管连续5min 排出与注浆浓度一致的浆液并且没有出现气泡之后，取出浆液，封堵排气。

2.2 主要施工工艺

2.2.1 造孔技术

按照设计图纸的要求需要通过测量放样找到预应力锚杆孔的位置，利用多臂台车钻机进行钻孔，要求孔深保持在11.8～12.2m 之间，直径保持在φ75，利用坡度规严格地控制孔轴的方向。利用高压风清除孔内残留的积水以及岩粉等杂物。完成造孔之后需要对每一个孔的深度进行测量，计算出需使用预应力树脂锚杆的具体数量。

2.2.2 树脂锚固剂以及杆体采用的安装技术

a.清洗孔壁，在孔内放入树脂锚固剂药卷。通过人工方式利用规格为φ55 塑料管将树脂锚固剂药卷放置到孔底，实际放入的数量为7 卷。为了避免药卷在入孔的过程中出现滑坡的现象，需要利用胶带将其缠牢，还可以利用棉絮等进行封堵。

b.将第一段长度为6m的预应力锚杆插入孔内，以人工的方式将规格为φ20的排气管跟锚杆体进行绑扎，在绑扎的过程中留下一定间隙，避免搅拌时损坏排气管。

c.通过人工的方式将连接套跟后半段的预应力锚杆体进行联结，然后将其牢固焊接，再把杆体完全推入到孔底，锚杆体在与药卷接触之后就可以开始搅拌，并且在搅拌的过程中继续推进。

d.搅拌时间需要按照预应力树脂锚固剂具体的性能参数以及多臂钻钻杆的转动速度来确定，并且利用秒表进行计时，要求时间控制在25～35s 之间。

e.完成搅拌之后需要等待2～5min。

f.通过钻机反转的方式与锚杆体进行分离，然后插入直径为φ20 塑料注浆管。

2.2.3 施加预应力

a.在施加预应力的过程中需要使用到千斤顶。具体施加步骤为:ⓐ要求孔口位置的混凝土必须达到施工所需的强度要求，然后安装规格为130mm×130mm、δ=32mm的垫板，再设置型号是JLM的螺母，接着把型号是JLL的联结器跟预应力锚杆露在外面的一端联结在一起，增加外露长度，便于千斤顶在张拉施工中使用，将钢垫板安装在相应的位置上，把规格为δ=20mm的钢板制作成槽型的支架，将该支架套到预应力锚杆上，最后将千斤顶放置在指定位置;ⓑ所有张拉设备都已经安装就位后，上好千斤顶，为了固定千斤顶，还需要在引长部位再上一个螺母。最后将千斤顶、电源、回油管等各项设备联结起来，启动油泵进行张拉工作;ⓒ将回油阀关闭，然后打开进油阀，将初始荷载加载到60kN，测量千斤顶油缸伸长的具体数值，逐级加强荷载，分别在75 kN、150kN、225kN、300kN、345kN的荷载下持续5min，对每级千斤顶油缸伸长的长度进行测量，并与初始荷载的具体伸长数值进行比对，二者之差即为实际发生的伸长值。在完成以上几个操作之后进行卸载，逐渐降低到零荷载之后再测量油缸的具体长度，最后得出锚杆锁定应力值。

b.通过使用扭力扳手进行预应力的施加操作。在对预应力锚杆进行张拉实验之后发现，利用型号为YC60B—200的千斤顶进行张拉施工，存在很多问题，在安装千斤顶的时候不仅耗费了大量的时间，还占用了大量的劳动力，而且每天最多可以张拉6 根预应力锚杆，严重拖延了下一层的施工操作。所以为了有效地简化施工，可以利用扭力扳手进行预应力的施加。

3 施工经验总结

在对地下厂房、主变室以及安装场等采取预应力锚杆技术施工之后，总结了以下几点施工经验:ⓐ在造孔的过程中，一定要利用高压风把孔内残留的积水以及岩粉等杂物清除干净;ⓑ在完成造孔之后，逐孔检测孔的深度以及孔的直径，计算出预应力树脂锚固剂的使用量;ⓒ在将树脂锚固剂药卷推入到孔内之前，需要利用胶带将其紧密缠裹，避免对药卷造成损坏;ⓓ在搅拌过程中为了加强树脂锚固剂的密实程度，可以在锚杆2.6m的锚固段上利用钢筋焊接反向螺纹肋;ⓔ在锚杆体上每隔3m的距离焊接居中架，确保锚杆体处于钻孔的中心位置。ⓕ在利用千斤顶对预应力锚杆进行张拉的过程中，一定要将千斤顶的伸长值跟压力值相互对应起来，避免锚杆出现拉脱现象不能及时发现。