淺議砂板巖層自鉆式錨桿與砂漿錨桿試驗(yàn)

鄭方品

（成都水電建設(shè)工程有限公司，四川 成都 610000）

1 工程概況

1.1 工程簡介

錦屏一級(jí)水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣和鹽源縣交界處的雅礱江大河灣干流河段上，是雅礱江下游從卡拉至河口河段水電規(guī)劃梯級(jí)開發(fā)的龍頭水庫，本工程采用壩式開發(fā)，主要任務(wù)是發(fā)電為主。電站裝機(jī)6臺(tái)機(jī)組，單機(jī)容量600MW。

1.2 地質(zhì)簡介

本標(biāo)邊坡開挖主要涉及到左岸壩頭變形拉裂巖體，由Ⅲ2、Ⅳ1、Ⅳ2級(jí)松弛碎裂巖體組成，局部為斷層破碎帶的Ⅴ1級(jí)巖體和寬大的Ⅰ、Ⅱ級(jí)深部裂縫所在Ⅴ2級(jí)巖體。普遍極松弛、破碎，呈碎裂～散體結(jié)構(gòu)，NNE～NE向順坡結(jié)構(gòu)面與開挖邊坡近于平行。開挖后左岸壩頭變形拉裂巖體所在的開挖邊坡穩(wěn)定條件將惡化、降低，特別在雨季極易發(fā)生滑坡。

開口邊坡線外支護(hù)施工部位多為Ⅳ1級(jí)松弛碎裂巖體，巖層為粉砂質(zhì)板巖，巖體結(jié)構(gòu)為塊裂～破碎的弱風(fēng)化、強(qiáng)卸荷區(qū)，巖體波速小于3800。巖體內(nèi)層面、層間擠壓錯(cuò)動(dòng)帶、斷層及節(jié)理裂隙發(fā)育；谷坡深部巖體內(nèi)地應(yīng)力高，淺表部巖體由于應(yīng)力釋放卸荷松弛強(qiáng)烈，岸坡深部存在深部裂縫。

1.3 試驗(yàn)背景

2005年下半年,監(jiān)理部主持召開了CⅡ標(biāo)左岸1960m高程以上開口線外邊坡支護(hù)問題現(xiàn)場查勘會(huì)。形成了《關(guān)于CⅡ標(biāo)左岸開挖工程開口線以外邊坡支護(hù)問題現(xiàn)場會(huì)議紀(jì)要》?！都o(jì)要》其中一款為：鑒于開口線外15m范圍砂漿錨桿施工成孔困難，同意承建單位提出的在開口線以外15m范圍內(nèi)進(jìn)行砂漿錨桿、自鉆式錨桿、邊坡預(yù)灌漿和錨筋束施工試驗(yàn)。施工局根據(jù)會(huì)議紀(jì)要精神編制了《開口線外自鉆式錨桿與砂漿錨桿施工試驗(yàn)措施》，并結(jié)合本次試驗(yàn)應(yīng)同時(shí)進(jìn)行砂漿錨桿施工試驗(yàn)，以取得與自鉆式錨桿的對比試驗(yàn)數(shù)據(jù),對試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行了自鉆式錨桿與砂漿錨桿試驗(yàn)的施工對比試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

1、通過自鉆式錨桿與砂漿錨桿對比施工試驗(yàn)，對比在本工程邊坡施工中，何種錨桿支護(hù)方式更適合于本工程邊坡地質(zhì)條件。2、并在試驗(yàn)中，確定自鉆式錨桿及砂漿錨桿鉆孔機(jī)具、鉆孔工藝等施工技術(shù)參數(shù)。

3 試驗(yàn)布置

根據(jù)開口線外支護(hù)區(qū)的分布情況，試驗(yàn)區(qū)布置于Ⅰ區(qū)開挖線外2050m高程的錨桿施工區(qū)域，該部位覆蓋層局部較厚，地層為砂板巖，具有一定的代表性，能客觀反映左岸邊坡開挖區(qū)外的地質(zhì)情況。

4 錨桿鉆孔參數(shù)

自鉆式錨桿與砂漿錨桿鉆孔施工在施工排架上進(jìn)行。鉆孔設(shè)備均采用YGZ-90型圓盤鉆機(jī)，供風(fēng)設(shè)備采用Atlas XRS415移動(dòng)式空壓機(jī)。

4.1 自鉆式錨桿參數(shù)

試驗(yàn)用自鉆式錨桿采用直徑為Φ32mm的中空螺紋狀桿體，單根錨桿長度L=2m，壁厚6mm；連接套外徑Φ42mm，長度L=20cm。

自鉆式錨桿采用鉆材與自鉆式錨桿配套Ф50mm十字型合金鉆頭。

自鉆式錨桿直接安裝在動(dòng)力頭上，自鉆式錨桿前端安裝合金鉆頭，進(jìn)行沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；

鉆孔工藝流程：檢查（鉆頭水孔）→復(fù)核（有無異物堵塞）→鉆進(jìn)→清孔→安裝止?jié){塞→注漿→安裝墊板及螺母

4.2 砂漿錨桿參數(shù)

砂漿錨桿采用Φ28mm螺紋鋼，采用Ф60mm十字型合金鉆頭進(jìn)行造孔。鉆孔工藝流程：檢查（鉆頭水孔）→鉆進(jìn)→清孔→起鉆→錨桿安裝→插入注漿管→注漿

5 鉆孔成果及分析

本次試驗(yàn)區(qū)共計(jì)布置了12根自鉆式錨桿，18根砂漿錨桿，因砂漿錨桿施工難度較大，本次試驗(yàn)僅施工了12根自鉆式錨桿與3根（MGSY-Ⅰ-3-1、MGSY-Ⅰ-3-2、MGSY-Ⅰ-4-1）砂漿錨桿，從而對自鉆式錨桿與砂漿錨桿從鉆孔速度與錨桿安裝難易程序兩方面做出對比性試驗(yàn)。通過鉆孔與錨桿安裝試驗(yàn)獲得以下資料。

5.1 自鉆式錨桿鉆孔與安裝

自鉆式錨桿鉆孔情況表

自鉆式錨桿鉆孔情況表

自鉆式錨桿鉆孔與錨桿安裝為同步施工，即鉆桿與錨桿合二為一，當(dāng)錨桿孔鉆孔至終孔后，其錨桿安裝亦達(dá)到相應(yīng)深度，施工過程中避免了因覆蓋層和基巖破碎帶塌孔而無法成孔，導(dǎo)致錨桿安裝無法施工現(xiàn)象的發(fā)生。通過以上資料可得出，自鉆式錨桿鉆孔及安裝總共12根，鉆孔量為90m，其加鉆桿與鉆孔總用時(shí)為6小時(shí)50分，平均速度為13.2m/h。

5.2 砂漿錨桿鉆孔與錨桿安裝

砂漿錨桿鉆孔情況表

砂漿錨桿鉆孔情況表

MGSY-Ⅰ-3-1孔鉆孔深度為6.0m，砂漿錨桿試驗(yàn)孔鉆孔結(jié)束后，錨桿安裝時(shí)僅下至孔深4.8m處，該錨桿就無法下設(shè)。MGSY-Ⅰ-3-2孔鉆孔深度為9.10m，鉆孔進(jìn)時(shí)卡鉆現(xiàn)象明顯，安裝錨桿至孔深2.0m處，該錨桿亦無法下設(shè)。以上兩孔均經(jīng)過多次反復(fù)掃孔，該錨桿仍無法下設(shè)。鑒于以上兩根砂漿錨桿安裝均無法下設(shè)到計(jì)設(shè)孔深，故MGSY-Ⅰ-4-1砂漿錨桿試驗(yàn)孔鉆孔結(jié)束后，未進(jìn)行錨桿安裝。砂漿錨桿鉆孔時(shí)，為防止鉆桿鉆至孔底，卡于孔內(nèi)無法取出，鉆孔過程中需不斷起下鉆桿，邊鉆進(jìn)邊吹孔和反復(fù)掃孔，加上巖層破碎、孔內(nèi)掉塊現(xiàn)象嚴(yán)重，故砂漿錨桿鉆孔速度較慢。

從以上資料統(tǒng)計(jì)資料可得，砂漿錨桿鉆孔及安裝總共3根，鉆孔量為24m，其純鉆孔總用時(shí)為7小時(shí)15分，平均成孔速度為3.31m/h。 且錨桿安裝均未完全完成。同時(shí)，錨桿安裝時(shí)間未計(jì)入以上砂漿錨桿鉆孔統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)。

結(jié)語

從以上錨桿鉆孔與安裝試驗(yàn)資料對比得出：該地層砂漿錨桿鉆孔，因地層未進(jìn)行預(yù)處理，鉆時(shí)孔內(nèi)鉆渣無法返出，鉆孔起鉆后錨桿孔孔壁四周破碎，均有不同程度上的塌孔，導(dǎo)致錨桿無法安裝到設(shè)計(jì)孔深，雖經(jīng)掃孔處理，但效果不明顯，不對相應(yīng)部位進(jìn)行預(yù)處理，錨桿安裝將無法施工。

自鉆式錨桿在該地層鉆孔速度相對較快，對孔壁要求低，成孔效果好，且不存在塌孔現(xiàn)象，自鉆式錨桿成孔速度為砂漿錨桿鉆

孔速度的3.99倍，且不存在安裝問題。

[1]楊海巍.輸電線路巖石錨桿基礎(chǔ)試驗(yàn)與破壞模式研究.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢),2009.