玻利維亞米基亞斯引水隧洞錨桿施工技術(shù)

廖博華

摘 要：砂漿錨桿已廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)的隧道施工，且有著較為成熟的施工工藝，但是在國內(nèi)施工過程中普遍存在著施工難度大、抗拔力達(dá)不到設(shè)計要求的現(xiàn)象。本文從注漿材料的比選到系統(tǒng)錨桿的施工工藝，仔細(xì)介紹了玻利維亞米基亞斯水電站引水隧洞1#隧洞的錨桿施工技術(shù)，成功地解決了施工困難和質(zhì)量難以達(dá)標(biāo)的問題，在國內(nèi)外的隧道錨桿施工過程中具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：引水隧洞 錨桿施工

中圖分類號：TV554.12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0041-02

玻利維亞米基亞斯水電站引水隧洞1#隧洞長7261.66m，斷面尺寸為3.65m×3.65m。隧洞支護(hù)類型分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲa級、Ⅲb級、Ⅳ級5種，每種支護(hù)類型中均設(shè)計有間距1.5m×1.0m（縱向×環(huán)向）、長度L=2m的Φ25系統(tǒng)錨桿，系統(tǒng)錨桿設(shè)計抗拔力為100kN。根據(jù)業(yè)主方施工技術(shù)條款中的規(guī)定，系統(tǒng)錨桿注漿材料可采用水泥砂漿或水泥凈漿，只需滿足水泥砂漿及水泥凈漿的7d抗壓強(qiáng)度不小于28MPa即可。砂漿錨桿現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)各個行業(yè)的隧道施工，但普遍存在著施工難度大、抗拔力難以達(dá)到設(shè)計要求的現(xiàn)象。本文從注漿材料的比選到系統(tǒng)錨桿的施工工藝，仔細(xì)介紹了玻利維亞米基亞斯水電站引水隧洞1#隧洞的錨桿施工技術(shù)，在國內(nèi)外的隧道錨桿施工過程中具有一定的借鑒意義。

1 注漿材料的比選

1.1 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

1.1.1 材料費

水泥砂漿配合比為890kg：890kg：10.7kg：356kg（水泥：砂：減水劑：水）。根據(jù)當(dāng)?shù)厥袌鰞r格，水泥按1400元/t、砂按120元/m?、減水劑按27元/kg計算，砂的比重取1.65，注漿用砂必須重新過篩，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，當(dāng)?shù)厣暗睦寐始s為50%。由此計算每方水泥砂漿的單價為：890×1.4+890/50%/1.65×0.12+10.7×27=1664元/m?。

水泥凈漿的水灰比為0.4：1，每方水泥凈漿水泥用量取1364kg。由此計算每方水泥凈漿的單價為：1364×1.4=1910元/m?。

每米錨桿的注漿量按[（0.045/2）2-（0.025/2）2]×3.14=1.099×10-3，錨桿設(shè)計總長度為58507m，由此可以計算出總注漿方量為：58507×1.099×10-3=64.3m?。

考慮到每根錨桿所需注漿量相當(dāng)少，在實際施工過程中損耗量會偏大，故損耗率按50%計算。所有錨桿的注漿材料采用水泥凈漿和水泥砂漿的材料費用差額為：（1910-1664）×64.3×1.5=23727元。

1.1.2 人工費

當(dāng)注漿材料采用水泥砂漿時，需要額外付出砂子過篩的人工費。砂需要量為：64.3×1.5×0.89/1.65=52m?。

玻利維亞當(dāng)?shù)毓と巳展べY為69元，由于當(dāng)?shù)毓と诵瘦^低，根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況，按每人每天生產(chǎn)注漿用砂2m?砂計算，人工費為：52/2×69=1794元。

綜上可以計算出：

采用水泥凈漿費用-采用水泥砂漿費用=23727-1794=21933元。

1.2 技術(shù)指標(biāo)分析

當(dāng)采用水泥凈漿，較采用水泥砂漿施工，有如下幾處優(yōu)點：

（1）水泥凈漿漿液凝固的時間便于調(diào)節(jié)，可根據(jù)現(xiàn)場施工的實際情況動態(tài)控制凝固時間。

（2）水泥凈漿漿液的析水率低，具有較好的穩(wěn)定性。

（3）采用水泥凈漿施工工藝簡單，可操作性強(qiáng)，在施工過程中易于錨桿的安裝。

1.3 施工環(huán)境分析

在玻利維亞隧洞錨桿施工過程中注漿材料大多采用水泥凈漿，質(zhì)量檢測結(jié)果比較理想，業(yè)主方更傾向于采用水泥凈漿施工。

通過對系統(tǒng)錨桿注漿材料的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析、技術(shù)指標(biāo)分析和施工環(huán)境分析，當(dāng)注漿材料采用水泥凈漿時具有施工方便、操作簡單、施工質(zhì)量保障性高等優(yōu)勢，且又能得到業(yè)主方的認(rèn)可；而在費用方面，僅比采用水泥砂漿多花費21933元。綜上比較，在玻利維亞米基亞斯水電站引水隧洞1#隧洞系統(tǒng)錨桿施工過程中，注漿材料將采用水灰比為0.4∶1的水泥凈漿。

2 系統(tǒng)錨桿現(xiàn)場施工

2.1 施工準(zhǔn)備

（1）系統(tǒng)錨桿鉆孔采用阿特拉斯20m?的移動螺桿式空壓機(jī)、天水YT28型氣腿式鑿巖機(jī)進(jìn)行，注漿采用河南耿力排漿量7m3/h、壓力16MPa的雙液注漿機(jī)進(jìn)行。在施工前，首先對這些設(shè)備進(jìn)行檢查并試運行，確保風(fēng)、水、電管線路運行正常，確保作業(yè)區(qū)域內(nèi)具有良好的通風(fēng)與照明。

（2）采用全站儀對隧道開挖斷面進(jìn)行檢查，對欠挖處及時進(jìn)行處理，確保其凈空尺寸滿足設(shè)計要求。

（3）對巖面有滲漏水處采用鉆孔及埋設(shè)引排水管進(jìn)行處理。

（4）根據(jù)設(shè)計與業(yè)主技術(shù)條款的要求，首先進(jìn)行一層5cm厚的初噴混凝土施工。

2.2 系統(tǒng)錨桿施工

2.2.1 工藝流程

系統(tǒng)錨桿施工工藝流程：布孔→鉆孔→清孔→注漿→插入錨桿→安裝墊板與螺母。

2.2.2 施工工藝

（1）布孔：根據(jù)設(shè)計圖紙采用紅油漆將系統(tǒng)錨桿位置在巖面上做出標(biāo)記，錨桿的具體位置及間距可由地質(zhì)工程師根據(jù)現(xiàn)場圍巖的實際情況向業(yè)主方提出申請，做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

（2）鉆孔：由工人在自制的操作平臺上采用手持式氣腿鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆孔，鉆頭采用?42十字合金鉆頭，鉆孔方向原則上沿隧洞的徑向方向進(jìn)行，但同時也應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場圍巖的節(jié)理走向做出適當(dāng)調(diào)整，應(yīng)與圍巖的主要結(jié)構(gòu)面垂直。

（3）清孔：注漿前，采用高壓風(fēng)以不小于350kPa的壓力清潔鉆孔，清除孔內(nèi)金屬屑、石渣、泥漿、油污等雜物。

（4）注漿：注漿采用河南耿力排漿量7m3/h、壓力16MPa的雙液注漿機(jī)進(jìn)行，水泥凈漿的拌制采用小型拌和機(jī)現(xiàn)場拌制，隨拌隨用，拌合嚴(yán)格按照配合比進(jìn)行拌制，且在整個注漿施工過程中，為防止?jié){液沉淀，需不停拌合。注漿管端頭連接一根?32輕質(zhì)鋼管，注漿時先將鋼管孔內(nèi)至孔底5～10cm處，開啟注漿機(jī)，將鋼管緩慢從孔內(nèi)抽出，直至漿液自孔內(nèi)溢出，采用提前準(zhǔn)備好的水泥袋堵住孔口，停止注漿。

（5）插入錨桿：勻速將錨桿插入孔內(nèi)，保證錨桿入孔長度達(dá)到錨桿設(shè)計長度的95%以上。在插入錨桿過程中如出現(xiàn)大量漿液溢出的現(xiàn)象則需重新進(jìn)行注漿，確?？變?nèi)漿液飽滿。

（6）待漿液終凝后安裝墊板、墊圈與螺母，墊片、墊圈和螺母均須用水泥凈漿涂抹進(jìn)行防銹防腐保護(hù)。

2.3 系統(tǒng)錨桿施工注意事項

（1）鉆孔時，要保證孔位直順，否則在注漿時和錨桿安裝時錨桿不易安裝到孔底。

（2）鉆孔時要嚴(yán)格按設(shè)計深度鉆孔，在鉆桿上做定位標(biāo)記，用于控制孔深，鉆孔過深將影響錨固質(zhì)量。

（3）注漿前孔內(nèi)一定要清洗干凈，不得有雜物，否則會造成注漿困難，同時影響錨固質(zhì)量。

（4）注漿時注漿鋼管應(yīng)插至距孔底5～10cm，隨漿液的注入緩慢勻速拔出，不能很快抽出，會造成孔內(nèi)漿液不足存在孔隙，無法完全包裹桿體，導(dǎo)致錨固力下降。

（5）錨桿插入孔內(nèi)長度不應(yīng)小于設(shè)計長度的95%。插入錨桿時一定要勻速、慢慢插入，嚴(yán)禁使勁打擊錨桿，造成孔內(nèi)漿液向外噴出，導(dǎo)致漿液不飽滿，降低錨桿的錨固能力。

（6）錨桿墊板安裝時一定要緊貼支護(hù)面，使錨桿能均勻承受圍巖變形的應(yīng)力。

3 結(jié)語

通過在玻利維亞米基亞斯水電站引水隧洞1#隧洞系統(tǒng)錨桿現(xiàn)場的施工情況和施工過程中錨桿檢測情況來看，錨桿抗拔力均大于100kN，完全滿足設(shè)計要求。

采用水泥凈漿作為注漿材料較之水泥砂漿施工方便，操作簡單，錨桿更易于插入孔內(nèi)，孔內(nèi)漿液密實度得到了很大提高，保證了錨桿的錨固能力。

參考文獻(xiàn)

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