錨桿框格梁施工在南水北調(diào)工程膨脹巖處理中的應(yīng)用

李朗聆

（中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)第十五工程局有限公司 陜西 西安 710065）

1 引言

南水北調(diào)中線一期工程總干渠沿線涉及到膨脹（巖）土問(wèn)題的渠段較長(zhǎng)，涉及范圍廣、條件復(fù)雜，任何局部的邊坡失穩(wěn)、襯砌結(jié)構(gòu)的破壞都將可能影響渠道正常輸水。安陽(yáng)段是南水北調(diào)中線一期工程總干渠Ⅳ渠段（黃河北～漳河南段）的組成部分，位于該渠段的末端。全渠段總長(zhǎng)40.262km，其中設(shè)計(jì)樁號(hào) AY31+780～AY33+130，AY33+580～AY33+780，AY34+215～AY34+946段，渠道以半挖半填為主，底部為強(qiáng)膨脹的粘土巖，上部有黃土狀中壤土及卵石覆蓋。前期設(shè)計(jì)處理方案為換填2.5m厚粘性土，為確保膨脹巖渠段的施工質(zhì)量，后期新增加了土錨桿+混凝土框格梁的加固措施。

2 錨桿框格梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

框格梁采用C20鋼筋混凝土，設(shè)置在換填粘土內(nèi)部，梁上頂面與換填粘性土上頂面相平，框格梁縱、橫斷面尺寸均為0.3m×0.5m（寬×高），縱橫梁間距均為2.0m，沿水流方向,每16m為一單元。橫梁沿渠坡設(shè)置垂直高度為4.5m,渠底沿坡腳向中心線設(shè)置4.0m。每一縱向梁與橫向梁交叉點(diǎn)設(shè)置一根土錨桿,方向垂直于換填面。土錨桿采用Φ28二級(jí)鋼筋、長(zhǎng)9m、設(shè)計(jì)孔徑60mm。

3 錨桿框格梁施工的技術(shù)難點(diǎn)

根據(jù)渠道斷面設(shè)計(jì)，一級(jí)馬道下邊坡為1:2～1:3，邊坡施工鉆機(jī)固定難度大，且施工工期緊，同時(shí)框格梁錨桿加固在安陽(yáng)段是第一次實(shí)施，可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)不多，施工方法及工藝需要摸索。

相較于其他支護(hù)形式，錨桿是一種主動(dòng)支護(hù)體，即潛在滑移土體尚未產(chǎn)生變形時(shí)即作用于該土體，對(duì)減少滑移土體變形起到至關(guān)重要的作用。因此，錨桿施工質(zhì)量顯得尤為重要。錨桿施工根據(jù)其工藝流程可分為成孔、錨桿制作及安裝、注漿、框格梁開(kāi)挖、鋼筋混凝土施工等環(huán)節(jié)，下面主要針對(duì)該幾個(gè)環(huán)節(jié)在施工中遇到的難點(diǎn)進(jìn)行討論，并根據(jù)施工實(shí)踐對(duì)各難點(diǎn)提出相應(yīng)對(duì)策。

3.1 錨桿成孔

目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的錨桿成孔工藝為潛孔鉆成孔（干作業(yè)法）、回轉(zhuǎn)鉆成孔（濕作業(yè)法），前者適用于無(wú)水的風(fēng)化巖、殘積土層成孔，后者適合于各類(lèi)土層中成孔。本工程采用潛孔鉆成孔法。

在鉆孔過(guò)程中應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況控制進(jìn)尺速度，對(duì)回填壓實(shí)土層、卵石層和砂層則應(yīng)采用慢轉(zhuǎn)速慢鉆進(jìn)；當(dāng)由硬地層鉆到軟地層時(shí),可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度；當(dāng)軟地層變?yōu)橛驳貙訒r(shí),要減速慢進(jìn)，避免卡鉆及損壞鉆桿；在易縮徑的地層中,應(yīng)適當(dāng)增加掃孔次數(shù),防止縮徑。

3.2 卡鉆

對(duì)于潛孔鉆卡鉆的原因主要有兩個(gè)方面：一是圍巖裂隙發(fā)育、巖體破碎，成孔過(guò)程中碎巖塊塌落；二是風(fēng)化巖中含較多大粒徑的石英砂礫，空壓機(jī)送風(fēng)難以將碎屑吹出導(dǎo)致碎屑堆積。

當(dāng)設(shè)計(jì)錨桿長(zhǎng)度較大時(shí)，鉆桿由于接長(zhǎng)在自重作用下本身產(chǎn)生一定撓曲，這種撓曲非常容易導(dǎo)致埋鉆。

卡鉆可導(dǎo)致鉆機(jī)動(dòng)力設(shè)備停機(jī)，由于處理煩瑣，大幅降低工效，處理不及時(shí)還有可能導(dǎo)致整套鉆具被埋置無(wú)法取出，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，技術(shù)上還因?yàn)槁裰勉@具的障礙，導(dǎo)致該處錨桿無(wú)法按設(shè)計(jì)孔位施鉆。

潛孔鉆在通過(guò)破碎基巖時(shí)，鉆進(jìn)速度宜慢，每鉆進(jìn)30cm～50cm即拔管后退，多次反復(fù)清理孔壁，使孔壁圍巖趨于穩(wěn)定。另采用大功率空壓機(jī)，使孔內(nèi)保持較大風(fēng)量及風(fēng)壓，利于巖屑的清除，防止渣土的堆積。

3.3 錨桿制作安裝

錨桿對(duì)中支架應(yīng)根據(jù)桿材選用，在錨桿上每隔2m焊接一個(gè)，對(duì)中支架直徑比成孔直徑小4cm～6cm，對(duì)中支架安裝應(yīng)牢固不易脫落，以確保注漿時(shí)桿材為漿體包裹。入孔時(shí)錨桿角度與鉆孔傾角保持一致，不得任意扭轉(zhuǎn)桿體，使安好后的桿體始終處于鉆孔中心。錨桿上部60cm(包括15cm彎鉤)由于處于框格梁混凝土中，注漿前采用膠帶纏繞保護(hù)，待框格梁開(kāi)挖成型澆筑混凝土前清除干凈，有效保護(hù)鋼筋不受損壞。

3.4 錨桿注漿及拉拔

注漿效果直接影響到錨桿的抗拔力。施工中注漿的控制要點(diǎn)為漿體水灰比，注漿壓力及注漿飽滿度。砂漿配合比的主要參數(shù)通過(guò)工藝試驗(yàn)確定。

按照《水利水電工程錨噴支護(hù)技術(shù)規(guī)范》(SL 377-2007)5.2.1第2條要求，灰：砂=1∶1～1∶2，灰∶水 =1∶0.38～1∶0.45間選取。水泥砂漿配合比以《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL352-2006）附錄B水工砂漿配合比設(shè)計(jì)方法，按照水灰比0.45，灰砂比1∶1.3、1∶1.54、1∶1.69系列配合比進(jìn)行了試驗(yàn)，錨桿砂漿試驗(yàn)配合比詳見(jiàn)表1。

表1 錨桿砂漿試驗(yàn)施工配合比（水灰比0.45）

表2 錨桿砂漿試驗(yàn)配合比（水灰比0.45）的施工性能參數(shù)

錨桿砂漿試驗(yàn)配合比（水灰比0.45）的施工性能參數(shù)見(jiàn)表2。

錨桿砂漿的齡期均大于9天后進(jìn)行錨桿拉拔力試驗(yàn)，7天水泥錨桿砂漿（同條件養(yǎng)護(hù)）的強(qiáng)度均大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度0.9倍，即22.5MPa，拉拔時(shí)的瞬時(shí)最大拉拔力在137kN～140kN之間，滿足設(shè)計(jì)要求。為了監(jiān)測(cè)錨桿位移，使用DS32自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀測(cè)量，經(jīng)測(cè)量錨桿頂部在未卸壓五分鐘的垂直位移量與90kN時(shí)的垂直位移量相比，均為0mm，試驗(yàn)的位移量均滿足有關(guān)要求。因此，從便于施工滿足可灌性保水性指標(biāo)要求考慮，使用水灰比0.45不變，灰砂比為1:1.5的配合比。

3.5 框格梁施工

框格梁基礎(chǔ)開(kāi)挖均為回填粘土，為保證設(shè)計(jì)尺寸的準(zhǔn)確性，需采用人工進(jìn)行開(kāi)挖，設(shè)計(jì)梁垂直于坡面。施工人員必須站在梁內(nèi)進(jìn)行洋鎬開(kāi)鑿和鐵锨修面才能施工，且縱梁上部形成倒坡，易懸空坍塌，開(kāi)挖完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行鋼筋綁扎及混凝土澆筑，防止雨水造成開(kāi)挖成型溝槽坍塌。

由于框格梁采用地膜，因此在綁扎鋼筋時(shí)需注意鋼筋對(duì)地膜的破壞。且需采用與混凝土同標(biāo)號(hào)的混凝土保護(hù)層墊塊把鋼筋固定在地膜中。在鋼筋安裝完畢后，為防止邊坡框格梁澆筑時(shí)淤堵總干渠縱向集水暗管，需在集水暗管穿框格梁處預(yù)埋管徑200mm的UPVC管，集水暗管從UPVC管內(nèi)穿過(guò)。

混凝土澆筑采用鐵皮溜槽，人工配合入倉(cāng)。澆筑混凝土前，從馬道路面邊緣搭設(shè)鐵皮溜槽至坡面中部，設(shè)計(jì)為活接頭，人工縱向移動(dòng)以覆蓋更多的倉(cāng)面，局部覆蓋不到部位用人工填補(bǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

土層錨桿支護(hù)體系經(jīng)大量的工程實(shí)踐檢驗(yàn)，證明其是安全可靠的。南水北調(diào)中線安陽(yáng)段膨脹巖加固處理錨桿施工中，通過(guò)創(chuàng)新加工及工藝試驗(yàn)，得到了指導(dǎo)施工的正確參數(shù)和成熟的施工方法及工藝流程，提高了施工效率，降低了施工成本。通過(guò)在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改良工藝，錨桿框格梁施工在安陽(yáng)段膨脹巖加固處理中已大規(guī)模展開(kāi)施工，各項(xiàng)技術(shù)成熟穩(wěn)定，完成的工程質(zhì)量均滿足要求。陜西水利

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