自鉆式錨桿在高摩贊大壩巖石支護(hù)中的應(yīng)用

史桂合

（中國(guó)水利水電建設(shè)集團(tuán)第七工程局有限公司，四川成都610081）

自鉆式錨桿在高摩贊大壩巖石支護(hù)中的應(yīng)用

史桂合

（中國(guó)水利水電建設(shè)集團(tuán)第七工程局有限公司，四川成都610081）

文章介紹了自鉆式錨桿的施工原理、施工工藝和施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)，通過(guò)該施工方案應(yīng)用后所表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)越性，得出自鉆式錨桿值得在不良地質(zhì)條件下廣泛應(yīng)用的結(jié)論。

自鉆式錨桿；不良地質(zhì)條件；巖石支護(hù)；應(yīng)用；高摩贊大壩工程

1 工程概況

高摩贊大壩樞紐工程位于巴基斯坦西北邊境省境內(nèi)的印度河支流Gomal Zam河上，工程以灌溉為主，兼顧防洪發(fā)電。工程主要由大壩、廠房和開關(guān)站組成。

高摩贊大壩為拱形碾壓混凝土重力壩，最大壩高為133 m，壩頂高程為763.00 m，壩頂長(zhǎng)度為231 m。大壩右壩肩開挖高程為878.00～630 m，最大開挖高度為240 m。

2 右壩肩的地質(zhì)情況

右壩肩762.8～778 m高程范圍邊坡的巖石很差，主要由灰?guī)r組成，風(fēng)化嚴(yán)重，而且較為破碎，采用手風(fēng)鉆或者液壓鉆機(jī)進(jìn)行錨桿鉆孔時(shí)極易塌孔，造成大量的反復(fù)施工，還有鉆桿被卡在孔里面無(wú)法取出的現(xiàn)象，造成大量的人工、設(shè)備資源和工期的浪費(fèi)，更重要的是錨固質(zhì)量得不到保證。

3 邊坡支護(hù)形式

根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖紙，右壩肩762.8～778 m高程區(qū)域的支護(hù)形式為錨桿（直徑為φ22 mm，長(zhǎng)度為4 m，間距為3 m，排距為2.5 m，梅花型交錯(cuò)布置）、鋼筋網(wǎng)（直徑為φ6 mm，網(wǎng)格間距為200 mm×200 mm）和噴混凝土（噴混凝土抗壓強(qiáng)度為20 MPa，厚度為 50～80 mm）。

4 錨桿施工方案選擇

高摩贊大壩右壩肩762.8～778 m高程區(qū)域較差的地質(zhì)條件，給傳統(tǒng)的全長(zhǎng)砂漿錨桿的施工帶來(lái)極大的困難。

1）由于巖石破碎，在手持式或液壓鉆機(jī)在造孔時(shí)極易塌孔，錨桿根本無(wú)法無(wú)法插到孔底，錨桿的深度根本無(wú)法保證。

2）在塌孔的情況下，為了保證錨桿深度不得不反復(fù)的吹孔、洗孔，造成了大量的人工、和設(shè)備資源的浪費(fèi)。

3）鉆桿被破碎的石塊卡在孔里面，造成鉆桿資源和施工時(shí)間的大量浪費(fèi)。

4）由于巖石破碎塌孔，在錨桿安裝完成的情況下，由于孔內(nèi)仍有塌落的碎石塊，造成注漿通道的堵塞，注漿質(zhì)量得不到保證。

5）由于錨桿施工不能正常的進(jìn)行，使得后續(xù)的掛鋼筋網(wǎng)和噴混凝土支護(hù)施工也停滯不前，導(dǎo)致整個(gè)支護(hù)施工的嚴(yán)重滯后。

綜上所述，由于該區(qū)域特殊的地質(zhì)條件和傳統(tǒng)全長(zhǎng)砂漿錨桿的施工的局限性，而自鉆式錨桿可以克服前面所述的不良地質(zhì)條件將鉆孔、注漿及錨固等功能一體化，并能達(dá)到較好的效果，因此選擇GM25型自鉆式錨桿用于該工程部位。

5 自鉆式錨桿的結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù)

GM25型自鉆式錨桿由合金鉆頭、螺旋形錨桿體、連接套（能使錨桿邊鉆邊加長(zhǎng)至設(shè)計(jì)長(zhǎng)度）、止?jié){塞（橡膠材料，孔內(nèi)為螺紋狀，使注漿保持一定的壓力以充分填充圍巖的空隙）、拱形墊板（拱形能承受更大的圍巖壓力）、螺母（將圍巖的應(yīng)力集中傳遞到墊板上）、堵漿塞（能防止錨桿體的中間孔內(nèi)漏漿）組成。GM25型自鉆式錨桿的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示：

GM25型自鉆式錨桿的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示：

表1 GM25型自鉆式錨桿的主要技術(shù)參數(shù)

6 自鉆式錨桿施工原理

自鉆式錨桿的桿體是中空的，桿體兼做鉆桿和注漿管路，漿液經(jīng)過(guò)桿體的從鉆頭處噴射出來(lái)，填充錨桿周圍的孔隙，漿液在壓力的作用下滲透到錨桿孔周圍的破碎巖石的裂隙中，并將其固結(jié)，從而增強(qiáng)圍巖穩(wěn)定性。在具體操作和施工過(guò)程中，通過(guò)連接套將帶有合金鉆頭的螺旋形的錨桿體與手風(fēng)鉆沖擊器上的螺旋型釬桿連接起來(lái)，通過(guò)手風(fēng)鉆風(fēng)動(dòng)馬達(dá)的帶動(dòng)，螺旋形的錨桿體進(jìn)行回轉(zhuǎn)沖擊鉆進(jìn)作業(yè)，在鉆進(jìn)作業(yè)過(guò)程中根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通過(guò)連接套加長(zhǎng)錨桿。

在回轉(zhuǎn)沖擊鉆進(jìn)的過(guò)程中，自鉆式錨桿的螺旋桿體起到鉆桿的作用；鉆孔工序結(jié)束后螺旋桿體和合金鉆頭不用取出而是留在孔內(nèi)，在注漿過(guò)程漿液從桿體中間的內(nèi)孔通過(guò)，此時(shí)桿體起到注漿管的作用；注漿工序結(jié)束后桿體和鉆頭通過(guò)漿液和周圍的圍巖結(jié)合起來(lái)，起到穩(wěn)定圍巖的作用，螺旋桿體此時(shí)充當(dāng)錨桿的作用，這便是自鉆式錨桿的螺旋桿體的多重功能。

7 自鉆式錨桿施工工藝

1）施工準(zhǔn)備。將施工區(qū)域邊坡上的的松動(dòng)危石全部清理掉，在錨桿施工區(qū)域搭設(shè)腳手架，在腳手架上搭設(shè)施工平臺(tái)。

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，道路交通建設(shè)實(shí)現(xiàn)了高速發(fā)展，同時(shí)隨著人們生活水平和人均收入的不斷提高，購(gòu)買私家車的家庭也逐年增多。私家車數(shù)量上的增多一方面給人們的生活帶來(lái)了極大的便利，另一方面增加了城市交通管理的復(fù)雜性，交通事故出現(xiàn)的概率較往年而言也有了大幅度的增加，其中酒駕事故的頻頻發(fā)生，不僅給自身而且也給社會(huì)安全帶來(lái)了極大危險(xiǎn)，由此，人們對(duì)于該方面的立法也給予了足夠的關(guān)注和認(rèn)識(shí)。

2）測(cè)量放線。測(cè)量人員根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖紙將錨桿孔的位置放出，并用噴漆在邊坡上標(biāo)記。

3）錨桿鉆進(jìn)。通過(guò)連接套將帶有合金鉆頭的螺旋形的錨桿桿體與手風(fēng)鉆沖擊器上的螺旋型釬桿連接起來(lái)，壓縮空氣帶動(dòng)手風(fēng)鉆的風(fēng)動(dòng)馬達(dá)，螺旋形的錨桿體開始進(jìn)行回轉(zhuǎn)沖擊鉆進(jìn)作業(yè)，在鉆進(jìn)作業(yè)過(guò)程中通過(guò)連接套加長(zhǎng)錨桿滿足設(shè)計(jì)施工圖紙的要求（為便于操作，該工程部位采用2×2 m長(zhǎng)的錨桿滿足設(shè)計(jì)要求的4 m長(zhǎng)度）。

4）錨桿孔的清洗。自鉆式錨桿鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)要求的深度后，將手風(fēng)鉆上面的壓縮空氣閥門打開（或者將壓縮風(fēng)管快速接頭直接接到自鉆式錨桿的外漏端頭上）使壓縮空氣通過(guò)自鉆式錨桿的內(nèi)孔進(jìn)入錨桿孔內(nèi)進(jìn)行沖洗，將錨桿鉆進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生的巖粉、細(xì)小的巖石碎塊吹到孔外，最后采用有壓水從自鉆式錨桿的內(nèi)孔到達(dá)錨桿孔內(nèi)，對(duì)孔周圍的巖石進(jìn)行濕潤(rùn)，水壓力不宜過(guò)大以免塌孔造成錨桿孔的堵塞。

5）注漿準(zhǔn)備。將止?jié){塞安裝到錨桿的外露端頭（與孔口保持一定距離）后，把注漿管快速接頭與自鉆式錨桿的外露端頭接好；按照設(shè)計(jì)的配合比拌制砂漿或者純水泥漿（要求砂子直徑在1 mm以下，而且水泥和砂子都要過(guò)篩；灰砂比為1∶0～1∶1，水灰比為 0.45∶1～0.5∶1）；檢查注漿機(jī)的壓力表、螺旋軸、管路和電機(jī)等關(guān)鍵部位，確保狀態(tài)良好。

6）注漿。啟動(dòng)注漿機(jī)，將注漿機(jī)內(nèi)按照設(shè)計(jì)配合比，拌制的砂漿或者純水泥漿通過(guò)注漿管和自鉆式錨桿的內(nèi)孔到達(dá)錨桿孔內(nèi)，當(dāng)有漿液從錨桿孔口溢出時(shí)將止?jié){塞擰緊，此時(shí)錨桿孔內(nèi)的漿液壓力升高，能更有效地對(duì)錨桿孔周圍的破碎巖石進(jìn)行固結(jié)灌漿，當(dāng)注漿機(jī)壓力表上的讀數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)停止注漿，將注漿管快速接頭從自鉆式錨桿端頭取下時(shí)，迅速把堵漿塞塞進(jìn)錨桿的內(nèi)孔，防止?jié){液外漏。

7）安裝墊板和螺母。錨桿砂漿或水泥漿強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，可按照要求對(duì)所灌注的錨桿抽樣進(jìn)行抗拔檢查，滿足抗拔設(shè)計(jì)要求的錨桿，即可安裝拱形墊板和螺母，并且將螺母擰緊。

8 施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)

1）從事自鉆式錨桿鉆孔的施工人員必須穿緊身連體工作服，嚴(yán)禁穿著寬松的衣服從事該項(xiàng)作業(yè)，避免螺旋桿體在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中纏繞施工人員的衣服而發(fā)生意外。

2）在純水泥漿或水泥砂漿拌制前對(duì)水泥和砂子全部過(guò)篩，避免拌制的漿液堵塞注漿管路而發(fā)生意外。

4）錨桿注漿結(jié)束8 h以內(nèi)，工作面附近禁止爆破作業(yè)，以免影響水泥漿或水泥砂漿的正常凝固，降低錨桿的錨固質(zhì)量。

5）注漿結(jié)束后水泥漿或水泥砂漿強(qiáng)度到達(dá)設(shè)計(jì)要求后，及時(shí)將拱形墊板和螺母安裝到螺旋桿體上面，使得圍巖的應(yīng)力能及時(shí)傳遞到錨桿上面，錨桿盡早發(fā)揮作用。

9 自鉆式錨桿的優(yōu)點(diǎn)

自鉆式錨桿可以克服不良地質(zhì)條件將鉆孔、注漿及錨固等功能一體化，簡(jiǎn)化了普通砂漿錨桿施工工序，因此選擇自鉆式錨桿用于該工程部位。

1）在不良地質(zhì)條件下使用自鉆式錨桿，避免了塌孔所帶來(lái)的的人工和時(shí)間的浪費(fèi)，一次鉆進(jìn)到位不用再單獨(dú)安裝錨桿，不必?fù)?dān)心鉆桿被卡在孔內(nèi)，螺旋桿體既是鉆桿也是錨桿。

2）自鉆式錨桿簡(jiǎn)化了普通全長(zhǎng)砂漿錨桿施工工序，縮短了施工時(shí)間，有利于提高生產(chǎn)效率和效益。

3）通過(guò)自鉆式錨桿的內(nèi)孔注漿，更有效地保證了注漿通道的暢通，有利于提高注漿效率。

4）由于自鉆式錨桿自帶配套的止?jié){塞、堵漿塞，更有效地保證了注漿壓力，使得漿液更容易進(jìn)入到錨桿孔內(nèi)四周破碎的巖石內(nèi)，并使之固結(jié)，從而達(dá)到穩(wěn)定圍巖的目的。

綜上所述，自鉆式錨桿在簡(jiǎn)化施工工序、鉆孔的質(zhì)量和鉆孔效率、注漿工藝和注漿質(zhì)量等方面有表現(xiàn)出較好的優(yōu)越性，在不良地質(zhì)條件下應(yīng)用自鉆式錨桿能更好的提高施工效率和生產(chǎn)效益。

［1］GB50086-2001，錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2001.

［2］中國(guó)水利水電工程總公司.DL/T5181-2003水電水利工程錨噴支護(hù)施工規(guī)范［S］.北京：中國(guó)電力出版社，2003.

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