沟谷堆积体中压力分散型锚索的施工方法

张 建 均

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，四川 成都 610091)

沟谷堆积体中压力分散型锚索的施工方法

张 建 均

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，四川 成都 610091)

介绍了在沟谷堆积体中压力分散型锚索的施工方法。锚索施工的钻孔采用同心跟管钻具跟花管钻进，人工编索后送入锚索孔并进行锚墩混凝土浇筑，然后进行锚固段灌浆，灌好后随即进行自由段注浆，当锚墩和自由段浆体达到龄期或设计强度后，采用分级差异张拉法张拉锚索，最后用砂轮锯切除多余的钢绞线并封锚。

沟谷堆积体；跟花管钻进；压力分散型锚索；施工

1 概 述

随着水电工程深度开发，水电站的地形、地貌及地质条件越来越复杂，其条件多为山体雄厚、沟梁相间、沟谷深切、沟内分布有大量风化物和片落物，统称为沟谷堆积体。沟谷堆积体主要是由风化碎石及土组成的散体结构，在实际工程中分布范围较广，厚度大且植被生长良好。若将其全部清除工程量很大，工程造价高；若不清除，则影响水工建(构)筑物的布置或对其安全造成严重威胁。施工时多将其下部影响结构布置和安全运行的部位清除，上部保持原状，在被保留沟谷堆积体下部采取锚喷+锚索+框格梁支护形式。压力分散型锚索是一种近几年发展起来的深层支护形式，其优点是对锚固段不良地质条件适应性好，根据施工需要可全孔一次灌浆或分段灌浆。沟谷堆积体内的锚索钻孔采用同心跟管钻具跟花管钻进，跟管后不拔管，利用花管钻孔适当灌浆对沟谷堆积体进行固结。笔者对其施工方法进行了详细介绍。

2 沟谷堆积体中压力分散型锚索的施工方法

2.1 钻 孔

锚索钻孔利用钢管脚手架形成的施工平台进行。锚索钻孔根据其设计长度分别选用40型、60型或80型钻机，采用同心跟管钻具跟管钻进的方式钻孔，高风压电动空压机于施工场地附近就近布置。

跟管长度一般为1.5 m，施工前在金属结构加工车间用台式钻床钻花孔，直径为15～20 mm，间距为20～30 cm，空间呈120°螺旋型分布或180°交错分布。

跟管钻孔时，先将锚索钻机马达退到钻架顶部，将管靴和跟管用丝口连接好，套入钻杆和同心跟管钻具后开始钻进。当跟管剩余20～40 cm时，再次将钻机马达退到钻架顶部，人工接入跟管和钻杆后继续钻进，重复上述施工方法直至孔深达到设计孔深。

如果孔深达到设计深度，则通过钻孔记录的返风、返渣、钻速等现象进行综合判断；若其仍处于破碎或断层等软弱岩层时则须延长孔深；根据施工需要辅以孔内电视及波速测试等手段进一步准确判断，确保内锚固段处于弱风化的岩层内。

锚索孔钻进过程中，若出现不回风、不返渣、塌孔、卡钻等现象或因地质条件至复杂节理裂隙发育、渗水量较大及岩石破碎等情况，采用继续跟管施工的方式进行处理。钻孔结束后，将孔口用编织袋封堵以防异物进入，同时做好冲洗情况、测斜成果资料及钻孔原始记录。

2.2 编索及下索

编索采用1 860 MPa级高强度低松弛无粘结钢绞线。内锚头主要由挤压锚、承载板、螺杆和防腐钢罩组成。

各组锚头钢绞线下料长度L=锚固段长度+自由段长度+垫座厚度+张拉长度+20 cm。

将无粘结钢绞线靠内锚端端头锚头嵌固端挤压套安装处去皮洗油。清洗时，采用无腐蚀性清洗剂去除防腐油脂。对钢绞线PE层出现局部破损的部位，用水密性胶带进行修补。

钢绞线及其他索体附件按施工图纸要求编排并绑扎成束，内锚头承载板间距为1.5 m、自由段隔离架间距为2 m，锚索内锚段顶部端头设置导向帽。将钢绞线与锚头嵌固端穿入承载板相应孔内，利用专用挤压机进行内锚头的挤压连结。挤压完成后，将挤压套与锚头之间用防腐油脂填充密实，锚固段端头的安装采用钢管制作的导向帽，并在导向帽上标示孔号。

在钢绞线外露段使用划痕作为钢绞线分组记号，如第一组在距末端10 cm处用角磨机将钢绞线划一道划痕，第二组在距末端10 cm处用角磨机将钢绞线划两道划痕，以此类推，以此作为穿锚、张拉的标记。

下索前用探孔器检查孔道是否通畅，若不通畅则用钻机重新扫孔；若通畅则由人工推送锚索就位，下索完成后检查注浆管、排气管是否通畅，以保证下道灌浆工序的顺利进行。

锚索体入孔前，锚索经核对无误且经验收合格后，人工将锚索体扛抬至孔位附近，徐徐送入锚索孔内；穿索时各支点间距离不得大于2 m，转弯半径不得小于5m。穿索前，再次核对锚索各检查项目；穿束期间应有专人协调指挥，行走速度应均匀、平稳、缓慢。锚索外露长度必须满足张拉施工操作。索体就位后，为确保索体有效的入岩长度，应及时利用孔口插筋固定索体。

2.3 锚墩混凝土浇筑

锚墩浇筑的施工流程为：基础清理→打插筋→安装导向钢管及钢垫板→扎筋立模→验收→浇筑混凝土→养护与保护。

锚墩浇筑前，清理松动块体，对于有喷护的部位应人工凿毛、冲洗坡面并进行基础验收。

在距孔口上下左右30 cm处对称布置4根φ22插筋，入坡面深度满足要求，外露长度则根据实际坡面而定，将其焊在250 mm×250 mm×3 mm钢垫板上，保证钢垫板与导向管正交，偏斜不得超过0.5°。

模板采用定型钢模，U型卡、钢管扣件加固，模板安装尺寸误差不大于±10 cm。钢垫板两侧及下部模板采用内拉外撑的方式，使用面的外观平整度、外观结构尺寸、稳固度、塞缝应满足要求；过渡段模板在现场采用木板制模，辅以钢管扣件加固。

拌和站集中拌制混凝土，搅拌车将其运输至现场后，根据工作面与道路之间的高差选择不同的入仓方式：工作面高度等于或高于施工道路高度时泵送入仓；反之溜槽入仓。混凝土入仓连续，人工持软轴振捣器振捣密实。同一批次浇筑的混凝土取一组试样，送试验室养护并做抗压强度试验，为确定锚索张拉的时间提供依据。非承重侧模在混凝土强度能保证结构棱角不损坏时拆除，混凝土强度应达到2.5 MPa以上；拆除承重底模的时间应在混凝土强度达到设计强度50%以上时。拆除模板后及时洒水养护，养护时间不少于7 d；冬季施工时，混凝土养护期间应确保混凝土环境温度不低于5 ℃。混凝土养护首选保温被覆盖，若无法满足规定养护温度时需搭设保温棚，采用草地灯或暖风机进行加热，以保证混凝土养护环境温度满足规范要求。

2.4 锚固段灌浆及自由段注浆

在锚墩浇筑24 h拆模后或穿索完成后，即可进行锚索灌浆。在钢垫板上焊接固定灌浆封闭钢板(钢板开孔孔位与锚索张拉时的工作锚具一致，但多设2个φ25进、回浆管)，封闭钢板与钢垫板之间设置橡胶垫圈，以防止灌浆时漏浆，也可采用早强砂浆阻塞。

灌浆浆液采用P.O42.5R水泥拌制，7 d结石强度不低于35 MPa，3 h泌水率不大于2%。为了提高水泥浆的早期强度，掺入缓凝高效减水剂。

浆液由高速搅拌机拌制后输送至搅拌桶，采用灌浆机灌浆，灌浆自动记录仪测量并记录灌浆压力、流量和浆液比重等各项数据，必要时测量并记录锚墩的抬动。

锚索灌浆采取有压循环灌浆法，采用自孔底由下向上进行灌注的方式进行。灌浆过程中，观察排气管的排水、排浆情况。

2.5 张拉及锁定

只有待锚墩混凝土、水泥浆体强度达到设计强度后方可进行锚索张拉。压力分散型锚索张拉采用差异张拉，该张拉方法可有效节约张拉时间，提高张拉工效，加快张拉施工进度。首先进行单根预紧，然后将每根钢绞线在设计超张拉荷载情况下相对于最短一组钢绞线的伸长值差值进行补偿，最后使用整体张拉方法张拉至设计超张拉荷载。整束锚索在伸长值补偿后受力不均匀，通过不同长度的钢绞线在整体张拉阶段伸长量一致而受力不同的过程，最终在超张拉荷载时达到受力均匀。

采用差异张拉法进行压力分散型锚索张拉，其施工工艺流程为：分组单根预紧→分组分级张拉→整束张拉→锁定。在进行锚索张拉时，从预紧应力到锁定应力共分5级进行张拉施工。分级标准为：

0.25σcon→0.5σcon→0.75σcon→1σcon→

1.1σcon→锁定

锚索张拉完毕48 h内，及时读取锚索测力计测值，若锚索锁定力小于设计张拉力的90%以下时，应进行补偿张拉。补偿张拉在锁定值基础上一次性张拉至超张拉荷载，最多进行2次。完工验收时，锁定力值不得小于设计规定值。

2.6 钢绞线的切割和封锚

在张拉锁定3 d后锚索张拉锁定力趋于稳定、满足设计要求或补偿张拉完成后，可以进行外锚头保护。

外锚头保护施工前，用砂轮锯切除从锚具外端起量10 cm外的钢绞线，做外锚头防护处理。外锚头防护方式为浇筑7 d C35一级配混凝土，浇筑前对锚墩混凝土与外锚头结合部位进行凿毛处理，然后涂一道浓水泥浆并清理干净锚垫板、工作锚具、预留钢绞线的杂物后再进行混凝土浇筑，混凝土保护层厚度不小于10 cm。

3 结 语

该方法只开挖下部有影响的部位，减少了边坡开挖范围和开挖量，其施工工期短、造价低，同时可减少施工对环境的破坏和影响。锚索孔采用同心跟管钻具跟花管钻孔与传统灌浆固结、重新扫孔钻孔相比，其钻孔进度快、成孔质量好。利用花管跟管的小孔对沟谷堆积体进行适当灌浆，对松散体起到了一定的固结作用。压力分散型无粘结锚索结构地质条件适应性好，锚索钢绞线采用PE套和浆液结石体双重保护，增加了锚索的耐久性。压力分散型无粘结锚索采用分级差异性张拉，节约了张拉工序的施工时间，有效加快了锚索施工进度。

张建均(1975- )，男，重庆市人，区域公司总工程师，教授级高级工程师，学士，从事水电工程施工技术与管理工作.

(责任编辑：李燕辉)

2017- 04- 10

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