苗尾水電站溢洪道錨筋樁生產(chǎn)性試驗(yàn)

(中國(guó)人民武裝警察部隊(duì) 水電第一支隊(duì)， 河北 唐山 063000)

1 工程概況

苗尾水電站溢洪道布置在大壩左岸岸坡，為開(kāi)敞式溢洪道，主要由進(jìn)水渠段、閘室控制段、泄槽段、挑流鼻坎段和下游預(yù)挖沖刷坑組成。邊坡支護(hù)型式共分為A、B、C、D 四種類(lèi)型：①A型支護(hù),錨筋樁+混凝土框格梁+掛網(wǎng)噴混凝土+坡面系統(tǒng)排水孔+主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。②B型支護(hù),預(yù)應(yīng)力錨索+混凝土框格梁+錨筋樁、錨桿+掛網(wǎng)噴混凝土+坡面系統(tǒng)排水孔。③C型支護(hù),預(yù)應(yīng)力錨索+系統(tǒng)錨桿+掛網(wǎng)噴混凝土+馬道鎖口錨筋樁+坡面系統(tǒng)排水孔。④D型支護(hù),錨筋樁、錨桿+貼坡混凝土+馬道鎖口錨筋樁+坡面系統(tǒng)排水孔。錨筋樁施工工程量約1 756束。

2 地質(zhì)特征

溢洪道進(jìn)口利用天然的回槽子溝口，軸線方向?yàn)镾75°E，穿過(guò)回石山梁。沿線地形起伏，山頂高程1 530 m，上下游地表坡度45°～55°。巖性為砂質(zhì)絹云板巖及變質(zhì)石英砂巖，巖層走向與溢洪道進(jìn)口段邊坡近正交，與軸線方向斜交，交角60°左右，巖層主要傾向山內(nèi)，傾角由地表至深部漸變陡。主要斷層有F109、F122～F127、F135、F151、F156等，其中F109、F122、F125斷層通過(guò)進(jìn)口邊坡，F(xiàn)124、F125、F140、F127、F156、F151斷層通過(guò)泄槽段上游側(cè)邊坡，F(xiàn)126斷層通過(guò)沖刷坑基礎(chǔ)。因溢洪道位于回石山梁呈帶狀山脊位置，地形四面臨空，邊坡較高，山脊巖體風(fēng)化卸荷深度大，巖體較破碎，上部巖體傾倒變形強(qiáng)烈，發(fā)育深度大，邊坡總體巖體質(zhì)量差。

3 試驗(yàn)方案

針對(duì)溢洪道部分邊坡開(kāi)挖揭露巖體破碎、邊坡總體巖體質(zhì)量差、錨筋樁成孔難度大等問(wèn)題[1]，通過(guò)在溢洪道進(jìn)水渠段高程1 570～1 575 m已開(kāi)挖坡面進(jìn)行錨筋樁施工試驗(yàn)，以確定錨筋樁鉆孔及灌漿施工工藝，確保施工順利進(jìn)行。試驗(yàn)孔布置如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)孔位布置示意

3.1 試驗(yàn)設(shè)備

投入的主要施工設(shè)備有：中風(fēng)壓20 m3電動(dòng)空壓機(jī)2臺(tái)，YXZ-70A型液壓潛孔鉆機(jī)1臺(tái)，QZJ-100B型潛孔鉆機(jī)1臺(tái)，3SNS灌漿泵1臺(tái)，200 L雙層攪拌筒1臺(tái)，砂漿泵1臺(tái)，Φ127偏心鉆具1套，Φ168同心鉆具1套，拔管機(jī)、套管等。

3.2 內(nèi)容及參數(shù)

根據(jù)邊坡地質(zhì)情況及試驗(yàn)大綱要求，在溢洪道進(jìn)水渠段1 570～1 575 m高程已開(kāi)挖坡面布置6個(gè)孔進(jìn)行錨筋樁試驗(yàn)施工。2孔為裸鉆鉆進(jìn)，采取固壁措施后鉆孔[1]；4孔跟套管鉆進(jìn)，同時(shí)進(jìn)行錨筋樁的制作、安裝及灌漿施工試驗(yàn)。試驗(yàn)錨筋樁基本參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 錨筋樁試驗(yàn)參數(shù)

表2 錨筋樁鉆孔情況記錄

4 試驗(yàn)流程

4.1 測(cè)量定位

根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖，利用控制點(diǎn)定出每孔錨筋樁孔的樁號(hào)、方位及標(biāo)高、鉆進(jìn)軸線等。

4.2 鉆孔施工

鉆孔是影響施工工期和施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在鉆孔施工時(shí)，為提高工作效率和確保施工質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求的鉆孔參數(shù)和地層類(lèi)型確定適用的鉆孔設(shè)備和工藝。錨筋樁鉆孔的位置、方向、孔徑及孔深按設(shè)計(jì)圖紙要求施工，開(kāi)孔誤差不大于10 cm，孔深不允許欠深，超深不大于40 cm，孔徑不小于設(shè)計(jì)要求。鉆孔設(shè)備選用YXZ70A錨固鉆機(jī)和QZJ-100B鉆機(jī)，鉆孔采用風(fēng)動(dòng)潛孔鉆進(jìn)。試驗(yàn)過(guò)程鉆孔進(jìn)尺基本情況如表2所示。

由于MS-3、MS-5地質(zhì)巖性情況相似，MS-3固壁灌漿效果較差，經(jīng)分析比較決定不再對(duì)MS-5進(jìn)行固壁灌漿處理。

4.3 錨筋樁制作及安裝

由于錨筋樁較長(zhǎng)(L=15 m/20 m)，如加工后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝，施工難度大，因此采用現(xiàn)場(chǎng)焊接安裝方案。20 m錨筋樁由3Φ28鋼筋焊接形成，搭焊接頭處分別錯(cuò)開(kāi)1 m，焊接鋼筋下料尺寸分別為(單位：m)：9+9+2、8+9+3、7+9+4，即第一節(jié)由3根長(zhǎng)9 ,8 ,7 m的鋼筋焊接形成，第二節(jié)均接9 m鋼筋，第三節(jié)分別接2,3,4 m鋼筋。整根錨筋樁每2 m設(shè)一處焊縫，焊縫長(zhǎng)10 cm，三面焊，鋼筋斷開(kāi)處用長(zhǎng)為10D的同直徑鋼筋幫條焊。15 m錨筋樁由3Φ25鋼筋搭接焊形成，焊接鋼筋下料尺寸分別為(單位：m)：9+6、8+7、7+8，即第一節(jié)由3根長(zhǎng)9,8,7 m的鋼筋焊接形成，第二節(jié)分別接6,7,8 m鋼

表3 錨筋樁灌漿情況記錄

筋，焊接工藝與20 m錨筋樁一致。錨筋樁注漿管用鐵絲與桿體綁緊，每焊好一節(jié),人工往孔內(nèi)推進(jìn)一節(jié)，焊接時(shí)注意保護(hù)注漿管不被損壞。

4.4 錨筋樁灌漿

從鉆孔情況看，巖石風(fēng)化嚴(yán)重、破碎、易塌孔，頁(yè)巖狀結(jié)構(gòu)松散易掉塊，錨筋樁安裝好后拔出套管，目測(cè)孔內(nèi)存在掉塊現(xiàn)象。近孔口段巖石風(fēng)化較為嚴(yán)重、結(jié)構(gòu)較松散，拔管時(shí)巖面經(jīng)受力擠壓，近孔口段存在塌孔現(xiàn)象。純水泥漿流動(dòng)性好、滲透性強(qiáng)，對(duì)結(jié)構(gòu)松散的地層能起到很好的改善作用。砂漿流動(dòng)性、滲透性差，對(duì)于局部塌孔、掉塊的孔用砂漿灌注易堵管，灌漿不飽滿；用純水泥漿灌注比較飽滿、密實(shí)，灌漿效果相對(duì)較好，并且不易堵管[2]。根據(jù)實(shí)際情況，本次錨筋樁試驗(yàn)孔選用水灰比為0.5 ∶1的純水泥漿(原設(shè)計(jì)為M25水泥砂漿)進(jìn)行錨筋樁孔灌漿，由于邊坡巖石結(jié)構(gòu)較松散，灌漿采取無(wú)壓或低壓灌注，灌漿壓力0～0.2 MPa。錨筋樁試驗(yàn)孔灌漿情況如表3所示。

5 結(jié) 語(yǔ)

溢洪道部分已開(kāi)挖邊坡揭露巖體風(fēng)化嚴(yán)重、破碎，巖體結(jié)構(gòu)松散，邊坡巖體總體質(zhì)量差。錨筋樁鉆孔采用簡(jiǎn)單的潛孔裸鉆，由于塌孔、卡鉆嚴(yán)重，很難鉆進(jìn)，無(wú)法成孔；采用固壁灌漿方法鉆孔效果很差，耗時(shí)較長(zhǎng)，很難成孔，功效也很低；跟套管鉆進(jìn)方法鉆孔，鉆孔故障較少，成孔率高，耗時(shí)短，功效較高。對(duì)于易掉塊、塌孔的孔道灌漿，用純水泥漿灌注較砂漿灌注更飽滿、更密實(shí)，灌漿效果更佳，對(duì)邊坡巖體結(jié)構(gòu)也起到較大的改善。本次試驗(yàn)邊坡總體巖體質(zhì)量差、穩(wěn)定性差，邊坡開(kāi)挖后需及時(shí)支護(hù)，從施工進(jìn)度及施工質(zhì)量控制角度出發(fā)，建議對(duì)具有相似巖體情況的邊坡進(jìn)行錨筋樁鉆孔施工時(shí)，宜采用跟套管鉆孔成孔，灌漿可采用純水泥漿灌注。