白鹤滩水电站岩壁吊车梁外露超长加强锚杆施工质量判定

陈世孝，张 霞，包 航

（长江勘测规划设计研究院有限公司白鹤滩监理部，615421，宁南）

白鹤滩水电站右岸地下厂房岩壁吊车梁混凝土与基岩面采用外露超长加强锚杆连接，因设计锚杆外露过长，常规无损检测时，外露锚杆波形复杂，锚固端反射波无法分析判定锚杆注浆密实度。为确保岩壁吊车梁外露超长加强锚杆施工质量，在非岩壁吊车梁部位进行锚杆模拟注浆及无损检测试验后，确定出外露超长锚杆施工工艺及无损检测方法，以准确判定锚杆施工质量。

一、试验目的

为确保右岸地下厂房岩壁吊车梁外露超长加强锚杆施工质量满足规范及设计要求，在白鹤滩水电站非岩壁吊车梁部位进行锚杆模拟注浆试验，以获取适合于外露超长加强锚杆的施工机具、施工工艺、砂浆配合比等参数及锚杆注浆密实度的无损检测方法，以指导岩壁吊车梁锚杆规模化施工。

二、模拟试验方案

1.材料、试验场地、砂浆配合比选取

（1）试验材料

选用水泥、砂、膨胀剂、锚固剂、直径为 40 mm（A、B 型锚杆，HRB500）Ⅲ级热轧螺纹钢筋、直径为32 mm（C型锚杆，HRB400）Ⅲ级热轧螺纹钢筋、直径为12 mm辅助钢筋、防火泥、直径为90 mm PVC管、保鲜膜、10号铁丝等材料，检验合格后备用。

（2）试验场地

厂房上、下游边墙实施加强锚杆模拟注浆试验。

（3）配合比

注浆使用M30配合比经试验确定，符合锚杆注浆要求。

2.试验方法

采取无辅助钢筋与有辅助钢筋两种方法进行试验，锚杆注浆采用“先注浆后插杆”工艺施工。

（1）无辅助钢筋法

无辅助钢筋插杆注浆试验使用12根锚杆，其中A、B型锚杆9根，C型锚杆3根。

①锚杆注浆

a.锚杆造孔角度按照施工图进行，角度 A 为 25°、B 为 20°、C 为 36.53°。

b.用掺膨胀剂M30砂浆注满锚杆孔，插入直径40mm、长为9.0mA、B型锚杆各1根，外露2.5 m，将外露部分用保鲜膜裹实，套上长度为2.4 m、直径为90 mm PVC管，为使锚杆在PVC管内居中，在锚杆上下侧用电锤打两孔插入长度30 cm、直径10 mm钢筋，外露长度20 cm；再用铁丝将PVC管与钢筋固定，PVC管与岩面缝隙用锚固剂抹实密封，PVC管口设置木楔使锚杆头居中，且将PVC管内注满砂浆。

c.用掺膨胀剂M30砂浆注满锚杆孔，插入直径 40 mm、长为 9.0 m A、B型锚杆各1根，外露2.5 m，将外露部分套上2.4 m的横向开槽60 mm宽、直径90 mm PVC管，为使锚杆在PVC管内居中，工艺同上，且将PVC管内改为塞满防火泥。

d.人工制作3根直径40 mm、长为9.0 m缺陷 600 cm、300 cm和 100 cm锚杆。300 cm和100 cm缺陷锚杆用泡沫在杆体中部用胶带固定，用掺膨胀剂M30砂浆注满锚杆孔，插入锚杆，且外露2.5 m；600 cm缺陷锚杆采取先插杆后注浆，外露2.5 m，在离孔口50 cm处将锚杆与岩壁间缝隙用泡沫与保鲜膜裹实，然后用掺膨胀剂M30砂浆注满孔口。

e.用掺膨胀剂M30砂浆注满锚杆孔，插入3根直径 32 mm、长为9.0 m C型锚杆，外露1.5 m。

②检测方法

a.对锚杆进行无损检测，同时收集检测数据。

b.选3根未设定缺陷的A、B型锚杆从外露2.5 m处分别用氧焊切割到外露 2.0 m、1.5 m、1.0 m、0.5 m、0.2 m，每切割到规定长度后，用角磨机对端面打磨平整后进行注浆密实度检测。

c.剩余3根未设定缺陷的A、B型锚杆从外露2.5 m处分别用氧焊切割到外露 2.0 m、1.5 m、1.0 m、0.5 m，每切割到规定长度后，用角磨机对端面打磨平整后进行注浆密实度检测，随后还要增加抗拔试验。

d.对3根C型锚杆从外露1.5m处分别用氧焊切割到外露1.0 m、0.5 m、0.2 m，每切割到规定长度后，用角磨机对端面打磨平整后进行注浆密实度检测。锚杆模拟试验参数见表1。

表1 锚杆模拟试验参数汇总

③无损检测成果分析

a.锚杆端发端收成果分析。将1～12号锚杆检测波形比较，外露端不处理、套PVC管灌防火材料、套PVC管灌水泥砂浆、包保鲜膜套PVC管灌水泥砂浆等方式所检测的波形并无实质性差别；外露端处理比未处理的波能量在传播中衰减要大，波形在外露自由端发现多次明显反射现象，严重影响射波传播，无法准确判定锚杆注浆质量与长度。

b.采用不同检测方式对比分析。采用端发端收、端发底收、底发底收及端发中收等方法采集 1号、2号、7号、10～12号锚杆波形图，根据波形显示，采用端发端收检测法获取的试验波形较为稳定，因锚杆端外露过长，传播中波能量衰减较大，波形在外露自由端发现多次明显反射现象，严重影响射波传播，无法准确判定出锚杆注浆质量与长度。

c.按不同外露长度检测。外露端第一次、第二次、第三次锯短后，分别采集波形数据，第一次未能收集到较为稳定的波形图，第二和第三次波形图收集情况良好，能准确判定出锚杆注浆质量与长度。

d.复核锚杆抗拔试验。为验证受拉锚杆抗拔力是否满足380 kN设计要求，采用3根无缺陷和1根缺陷锚杆进行现场抗拔力试验，经检测，4根锚杆抗拔力均满足380 kN设计要求，未发现损伤或位移现象。

（2）有辅助钢筋法

有辅助钢筋锚杆模拟试验，使用3根锚杆，其中A、B、C型各1根。

①辅助钢筋加工与锚杆注浆

在厂房进行有辅助钢筋锚杆模拟试验，采用在锚杆体上加设1根直径12 mm辅助钢筋作为检测使用，辅助钢筋底部与锚杆杆体平齐，并通过1根长3 cm、直径6.5 mm钢筋与锚杆杆体焊接为一体，辅助钢筋外露长度为10 cm，自锚杆底部以上每隔1.0 m在杆体与辅助钢筋间用电胶布缠绕3圈固定间隔线卡，且距离孔口1.0 m范围内无需布设线卡。辅助钢筋位于锚杆体上方，以避免辅助钢筋不居中贴靠孔壁，影响锚杆无损波形采集。

②检测方法及成果分析

a.锚杆无损检测采用端发端收收集波形。

b.通过检测3根辅助钢筋的锚杆，收集到的波形稳定，图形情况良好，能准确判定主锚杆注浆质量及长度，虽焊点对锚杆注浆密实度产生一定影响，但不影响锚杆整体施工质量，锚杆施工质量均达到Ⅰ类标准要求。加设辅助钢筋锚杆试验检测数据见表2。

c.通过锚杆抗拔试验复核，锚杆砂浆密实度在54%时，仍能满足抗拔力设计380 kN要求。

d.通过加设辅助钢筋外露超长加强锚杆砂浆密实度检测，收集到的波形稳定可靠，注浆密实度达到Ⅰ级标准要求。

表2 加设辅助钢筋锚杆试验检测数据汇总

三、复核论证试验

在左岸地下厂房岩壁吊车梁采用无辅助钢筋常规法进行9根（A、B、C型各3根）外露超长加强锚杆复核论证试验，且经各方锚杆无损检测，外露超过1 m以上的9根锚杆，收集到的波形复杂，外露段波段震荡十分强烈，锚固段反射波无法分析判定锚杆注浆质量和长度。

四、减少试验误差方法

1.检测比例

施工方按单元锚杆施工总数的100%检测，监理与业主委托第三方按单元中心线分界各检测50%。

2.试验误差

①常规法锚杆无损检测主要误差为检测误差与人员分析误差，两误差通过后续加强技能培训，可降低与减少，不影响锚杆整体施工质量。

②“辅助钢筋检测法”锚杆无损检测主要误差为辅助钢筋与主锚杆焊接、安装影响收集波形误差，通过后续标准化施工，不影响锚杆整体施工质量。

3.减少误差方法

①当监理与第三方任一方锚杆无损检测密实度低于85%时，判定此锚杆不合格。

②当监理与第三方任一方锚杆无损检测密实度在85%～89%之间时，按下述处理：

a.若监理与第三方对同一根锚杆检测数据都在85%～89%之间，则判定该根锚杆不合格；若一方检测数据在85%～89%之间，另一方检测数据大于或等于90%，则判定合格。

b.若监理与第三方未对同一根锚杆检测，则未对该锚杆检测的另一方要求补测，补测结果大于或等于90%，则判定该根锚杆合格，反之，判定该根锚杆不合格。

c.抽检一个单元锚杆中，若密实度在85%～89%之间的锚杆根数小于该单元锚杆总数的3%，则判定该单元锚杆合格，这部分锚杆不再返工补打处理，反之需补打检测。

五、锚杆施工质量

1.锚杆检测成果

右岸地下厂房岩壁吊车梁外露超长加强锚杆施工质量检测均满足质量要求。

2.不合格单元、锚杆处理及施工质量评价

①经施工方与监理方对右岸地下厂房安装场第7单元锚杆无损检测，分别有2根、3根砂浆密实度小于85%，直接判定这5根锚杆不合格，采取补打检测措施。

②经监理与第三方互测，监理抽检的右岸地下厂房安装场第7单元锚杆有2根密实度仍为85%～89%，且经补打检测只有3根合格，总体判定合格率为97.6%，满足 “减少误差方法”规定要求。

③右岸地下厂房岩壁吊车梁12个单元外露超长加强锚杆共计施工3458根，施工方检测合格率为97.0%以上，监理方为97.6%以上，第三方为97.0%以上，无砂浆密实小于85%锚杆，锚杆施工满足规定要求。

右岸地下厂房岩壁吊车梁承重已运行3年左右，未发现异常，后续要加强观（监）测，及时反馈信息，充分研究对策，做到安全运行。