提高錨桿注漿質量優(yōu)良率的研究

熊 煒， 李 榮 果， 周 懷 道

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610213)

1 概 述

在各種工程建設中大量地使用著噴錨支護技術，而錨桿的施工質量直接影響到工程洞室或邊坡的安全穩(wěn)定。錨桿的施工屬于隱蔽工程，錨桿的有效長度、砂漿的密實度及砂漿的灌注缺陷越來越受到工程技術人員的關注。水利水電工程中使用的錨桿大多數為全長黏結型錨桿，對于全長黏結型錨桿必須檢查其砂漿密實度，且其注漿密實度大于 75%為合格,大于90%為優(yōu)良[1]。針對葉巴灘水電站大壩邊坡錨桿注漿施工質量不穩(wěn)定、錨桿無損檢測優(yōu)良率僅為51%、Ⅰ 類錨桿占比不高的實際情況，項目部組織現場管理人員和作業(yè)隊伍召開質量專題會進行了深入分析，制定出有針對性的改進措施，確保錨桿施工質量優(yōu)良率得到明顯的提升。對研究過程與實施效果進行了闡述。

2 施工工藝

2.1 鉆孔施工

(1)錨桿施工的鉆孔工序是保證其錨固質量的重要工序。施工時應依據設計圖紙要求、結合工作面的地質構造條件進行鉆孔布置?？孜粦鰳擞?，其孔位偏差應不大于100 mm，孔斜偏差應不大于2°。根據施工場地條件選擇比較適合的施工機具，鉆孔采用手風鉆(型號：YT—28)或YB-100B潛孔鉆[2]。以施工質量為中心,對于不能保證質量的設備和施工方法不予采用。

(2)錨桿孔的孔軸向應滿足設計文件要求，或根據現場實際情況確定。未作規(guī)定時，其系統(tǒng)錨桿的孔軸方向應垂直于開挖面。鉆孔時，操作手一定要隨時檢查鉆孔的角度差，在鉆孔過程中始終保持“三點一線,中心轉”?！叭c”即鉆頭.鉆桿、鉆機;“中心轉"即始終保持鉆桿在鉆孔的中心位置旋轉，不能偏向鉆孔的任何一邊。必要時，可自制簡易工器具或采用多臂鉆或錨桿臺車等大型設備進行質量控制，以保證施工質量。

若采用“先注漿、后安裝錨桿”的程序進行施工，鉆頭直徑應大于錨桿直徑15 mm；若采用“先安裝錨桿、后注漿”的程序施工，鉆頭直徑應大于錨桿直徑25 mm。中空注漿錨桿鉆孔孔徑應大于桿體直徑至少16 mm[3]。

錨桿深度必須達到設計文件的規(guī)定，孔深誤差值不大于50 mm。造孔完成后，孔內的巖粉和積水必須清除干凈。

拱壩建基面一般為兩岸斜坡加底板構成的“U”型嵌入槽形結構，兩岸建基面為連續(xù)坡面且兩拱肩為壩軸線略凹的不均一坡面。該壩肩槽上下游為高陡側面坡，開挖邊坡分壩肩上游邊坡、壩肩槽及下游邊坡三部分，在上游與下游邊坡設馬道，拱肩槽建基面為連續(xù)長緩扭面，葉巴灘水電站拱肩槽均是以10 m為一個開挖梯段，梯段預裂深度在11.8～18.9 m之間，中間不設馬道。但考慮到施工原因，采用超欠平衡施工工藝，每梯段預留50 cm的施工臺階作為開挖鉆孔的架鉆平臺。

在開挖質量方面，對于有結構要求及預埋件和配筋的部位不允許出現欠挖﹔對于無結構要求及預埋和配筋的部位欠挖標準為不大于10 cm；所有超挖不得大于20 cm。建基面所有垂直、水平及斜面平整度標準不大于15 cm，開挖質量要求相當嚴格[4]。

2.2 砂漿的拌制

錨桿砂漿拌制時所采用的拌和及輸送機具應具備良好的工作性能，必須定期進行維護保養(yǎng)。拌制使用的電子稱和計量器具應在事前進行自校以保證計量準確。

拌制過程中應嚴格按照配合比進行稱量拌制并嚴格控制砂漿稠度。當原材料發(fā)生變化致使拌制砂漿的工作性能不能滿足使用要求時，應立即通知試驗人員到場進行指導，試驗人員應不定期對現場砂漿拌和進行監(jiān)控。拌制砂漿時一定要均勻拌和，根據施工進度隨拌隨用，一次拌和的砂漿應在初凝前使用完，并嚴防石塊、雜物混入。

2.3 注漿與安裝

(1)注漿前，利用高壓風、水沖洗，將孔內的巖粉、碎屑和積水清理干凈。對孔位、孔向、孔斜及孔深進行檢查，檢查合格后方能進行插桿、注漿作業(yè)。

(2)錨桿安裝可采用“先注漿、后插桿” 或“先插桿、后注漿”工藝，錨桿安裝前，按設計外露要求用油漆在桿體上做好標記，嚴格控制插入深度和外露長度。

(3)采用‘先注漿、后插桿’工藝，在注漿管前端設置“活塞”，先插到孔底，然后退出5～10 cm后開始注漿。注漿過程中，注漿管在孔內漿壓下自行退出以保證孔內注漿飽滿?？卓谝绯錾皾{時可停止注漿。插桿過程中嚴格控制插桿的速度，以防止孔內漿液流失。

(4)采用‘先插桿、后注漿’工藝，插桿時安裝注漿管和排氣管。對于水平錨桿或上仰錨筋，將排氣管固定在桿體上，桿體入孔后使管口距孔底的距離為5 cm。注漿管插入錨桿孔內的長度不小于20 cm，錨桿送入孔后，在孔口堵塞處預埋注漿管并用錨固劑或砂漿進行封孔。待孔口封堵密實、錨固強度滿足要求后方可注漿。

注漿執(zhí)行“三個不”制度：孔口封堵不嚴不注漿、壓水時不回水不注漿、注漿不返漿時及時拔桿返工。注漿至排氣管有濃漿連續(xù)流出時方可停止注漿。注漿完畢，及時封閉排氣管和進漿管。

先注漿后插桿必須確保有砂漿外溢。先插桿后注漿，注漿完成后對進、回漿管進行封閉。錨桿在完成插桿、注漿后，在砂漿凝固前不得敲擊、碰撞和拉拔錨桿。錨桿支護完成后，在砂漿強度未達到70%設計強度前，在規(guī)定范圍內不得進行爆破作業(yè)。

(5)在遇到塌孔等特殊地質條件導致錨桿無法進入、也無法拔出時，應作廢錨桿處理。在設計錨桿周邊30 cm以內重新補打錨桿；注漿完成后，及時檢查有無孔口空漿，如有則需及時進行補漿。

(6)錨桿注漿完成3 d后，要求及時進行錨桿無損檢測，7 d內上報錨桿無損檢測報告。

3 工藝性試驗及取得的成果

2021年5月4日，項目部邀請監(jiān)理人員參加、共同開展了采用先插桿、后注漿工藝的錨桿注漿施工工藝性試驗，并于5月13日對注漿后的錨桿進行了剖開驗證，所取得的注漿效果滿足設計要求。項目部于5月14日將《錨桿注漿施工工藝試驗報告》報監(jiān)理中心，監(jiān)理中心于5月17日進行了批復，同意項目部根據工藝試驗結果開展現場錨桿注漿施工。由此可見，該工程所采用的注漿工藝及砂漿配合比可行，邊坡錨桿注漿均采用先插桿、后注漿的工藝進行施工。結合現場實際情況，技術人員對造成質量偏差的主要原因分析如下：

(1)因材料供應問題，導致成孔插桿后未能及時注漿；同時，因邊坡巖體條件不理想，尤其是雨后易出現孔內崩塌情況。

(2)目前邊坡使用的錨桿長度為6 m、9 m，注漿施工均采用先插桿、后注漿工藝。注漿前未全部按照先插桿、后注漿工藝標準綁扎注漿管和排氣管。

(3)采用先插桿、后注漿工藝施工時，由于排架上的操作空間狹窄，安裝長度為6 m/9 m錨桿/錨筋樁時個別錨桿/錨筋樁難免會與排架、孔口等部位發(fā)生碰撞，導致注漿管被壓癟而未及時得到發(fā)現并更換。

(4)錨索注漿為凈漿。但因巖石裂隙發(fā)育而造成串漿致使錨桿/錨筋樁孔內結塊，進而影響到注漿質量。

(5)采用先插桿、后注漿工藝的孔口封堵不規(guī)范，進而影響到注漿質量。

(6)目前均采用MZ30水泥砂漿注漿機從低高程向高處注漿，導致出現壓不上去或注漿壓力不夠的現象，進而影響到注漿質量。

(7)無對中支架及保溫措施不到位對錨桿密實度(錨桿6～8 m位置注漿密度)影響程度大。

(8)現場質量控制人員對相關淺層支護詳細設計參數未能熟練掌握，導致錨桿外露長度過長。

(9)現場部分質控人員責任心不強，對現場存在的質量問題未能及時發(fā)現、對所發(fā)現的質量問題整改不及時且不跟蹤落實。

4 改進措施

4.1 開展全員施工工藝培訓，發(fā)放工藝明白卡

由項目部質量部牽頭，每周二、四輪流組織左右岸邊坡和俄德西溝料場淺層支護隊伍和質檢員開展全員施工質量標準化工藝培訓，促使每個工人及現場質檢人員心中有標準、手中有尺度，潛移默化地不斷提升作業(yè)人員對錨桿注漿重要性的認識，不斷提高作業(yè)人員和質檢人員的質量意識和作業(yè)技能水平。

為強化作業(yè)人員的質量意識，項目部質量部制作了淺層支護設計參數明白卡(主要為錨桿、錨筋樁入巖深度及布置參數以及鋼筋網格尺寸和噴混厚度等)和質量標準明白卡，發(fā)放到每一個質檢人員和作業(yè)工人的手中，采取現場加強巡視監(jiān)督和提問的方式加強作業(yè)工人對設計參數和質量標準的熟練程度。

4.2 加強過程細節(jié)控制、落實全程旁站盯控制度

針對所出現的質量問題，加強了現場質量人員對注漿工藝過程細節(jié)控制的培訓及宣講，諸如二次清孔、孔口封堵、注漿完成后是否飽滿的判斷、孔口錨桿底墊小石塊等細節(jié)工藝控制，切實提高了三檢人員的業(yè)務及現場處理能力，督促現場作業(yè)人員進行細節(jié)把控，確保注漿質量。

考慮到淺層支護工序繁多，項目部在左右岸片區(qū)分別安排了至少2名終檢人員對注漿過程進行全程旁站盯控，并對注漿過程進行記錄。砂漿拌制前，提前將稱量器具、塑料桶和配合比標識牌放到現場；拌制砂漿時，嚴格按照配合比進行稱量，不得隨意加水。將配合比換算成每袋水泥兌22.5 kg水和65 kg砂以便于現場質量控制。注漿過程中重點觀察排氣管是否向外溢出砂漿，是否需要二次補充注漿并及時補漿。

4.3 采取二次清孔、孔口封堵、增加定位器措施

后續(xù)采取先插桿、后注漿工藝時，在材料準備充足的情況下對已成孔的錨桿孔進行了二次清理，再一次完成插桿注漿工序，確保了注漿質量。

嚴格按照先插桿、后注漿工藝要求對孔口采用砂漿封堵，避免孔口出現空腔。若出現注漿管堵塞的情況，可將封孔砂漿清除，將PE注漿管直接從孔口插入孔底實施補救注漿。

對邊坡錨桿使用錨桿定位器情況進行了檢查，施工現場的錨桿已全部正確安裝了錨桿定位器，各工序施工質量均按要求控制到位。

4.4 進行錨桿/錨筋樁理論注漿量與實際注漿量對比以判斷注漿飽滿度

質檢人員在每次注漿前提前根據現場實際的鉆孔孔徑和深度及錨桿直徑計算出一個標準的錨桿/錨筋樁理論注漿量，在注漿過程中檢查實際注漿量是否超過理論注漿量。若發(fā)現實際注漿量小于理論注漿量，說明此根錨桿/錨筋樁注漿不飽滿，需要重點關注該錨桿孔漿液的變化，過半小時左右再進行補注砂漿，補注一次、二次直至孔口砂漿無明顯變淺為止。

4.5 在條件具備的情況下采用先注漿、后插桿工藝

為避免因注漿壓力不夠影響到錨桿注漿飽滿度，后續(xù)施工過程中采用了隨層支護施工的方式。葉巴灘水電站右岸邊坡已開展了支護登渣作業(yè)，作業(yè)平臺距注漿孔較近，可采用先注漿、后插桿工藝，將注漿用的PE管直接插至孔底5 cm左右處注漿、直至孔口溢出砂漿，然后由人工將錨桿/錨筋樁緩慢插入孔中，切忌插入速度不能過快，以避免將孔內的砂漿擠出空腔[5]。

4.6 注漿砂集中備制，更換無壓力的注漿設備，增加發(fā)熱帶

項目部集中在砂場采用尺寸為2.5 mm×2.5 mm方孔的篩網對工程所使用的砂進行二次篩分，并由試驗室對砂的細度模數進行檢測，待其檢測合格后用作左右岸邊坡和俄德西溝料場邊坡錨桿/錨筋樁注漿的專用砂。

根據實際注漿情況，項目部對現場使用的部分老舊、無壓力、經常出現故障的MZ30水泥砂漿注漿機進行了更換，采用壓力大的注漿機注漿，確保了孔內注漿壓入量充滿錨桿孔。

注漿用的全部管路均采用發(fā)熱帶+保溫棉包裹保溫，并且在錨桿注漿過程中送漿并保證注漿管路漿液流動性好，注漿過程正常，實測漿液溫度均在12 ℃以上，所采用的保溫措施效果顯著。

4.7 加強自檢排查工作

注漿完成3 d后，項目部質量部牽頭及時組織試驗室對錨桿注漿質量進行了無損檢測自檢，對自檢中發(fā)現的不合格錨桿單元進行了加倍檢測，并對不合格的錨桿按要求進行處理，合格后提交復檢。

5 效果檢驗與結語

通過上述改進措施的實施并對邊坡錨桿的注漿質量經無損檢測得知：Ⅰ類錨桿的占比有比較明顯的提升，證實錨桿注漿過程中的質量控制改進措施行之有效。錨桿無損檢測情況見表1。

表1 錨桿無損檢測情況統(tǒng)計表

通過改進措施的實施，錨桿注漿質量優(yōu)良率提升明顯，所取得的相關經驗可供類似工程參考。