復(fù)雜地質(zhì)預(yù)應(yīng)力錨索錨固力問(wèn)題與解決措施研究

范雄周

摘 要：預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)是加固不穩(wěn)定巖層的一種有效措施，在各種巖土工程中有著廣泛應(yīng)用，預(yù)應(yīng)力錨索的錨固力大小直接決定著其應(yīng)用效果，而錨固力大小主要取決于鉆孔、灌漿質(zhì)量。文章結(jié)合工程實(shí)例，分析復(fù)雜地質(zhì)預(yù)應(yīng)力錨索錨固力的影響因素，提出針對(duì)不同地質(zhì)條件通過(guò)采用降水、跟套管和鋼花管二次劈裂注漿等措施提高預(yù)應(yīng)力錨索的錨固力的方法，為預(yù)應(yīng)力錨索施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)；預(yù)應(yīng)力錨索；錨固力；二次劈裂注漿

中圖分類號(hào)：TU476 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）05-0155-01

近些年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，土建、水利等各種建設(shè)工程數(shù)量不斷增加，工程施工中的巖層穩(wěn)定是一項(xiàng)重要施工內(nèi)容。預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在巖層加固中應(yīng)用較為廣泛，其施工水平會(huì)對(duì)整個(gè)工程建設(shè)周期、造價(jià)等產(chǎn)生極大影響[1]。保證錨固力達(dá)到設(shè)計(jì)值是預(yù)應(yīng)力錨索施工成敗的一個(gè)關(guān)鍵工序，所以，研究錨固力影響因素，探索錨固力實(shí)現(xiàn)措施，有著重要現(xiàn)實(shí)意義。本文就京臺(tái)線建甌至閩侯高速公路福州段JTA3合同段K111+060～K111+130段左側(cè)邊坡研究分析。

1 工程概況

京臺(tái)線建甌至閩侯高速公路福州段JTA3合同段K110+060～K111+130段左側(cè)邊坡最高約45 m，邊坡最高為5階，原設(shè)計(jì)采用拱形骨架防護(hù)。由于強(qiáng)降雨影響，邊坡第一階坡面出現(xiàn)裂縫，坡體開裂下錯(cuò)，拱形骨架開裂，邊坡坡面有大量地下水滲出。查閱設(shè)計(jì)資料邊坡地質(zhì)為上覆薄層的坡積粘土，厚度約2.9 m，殘積粘土厚度約5 m，砂土狀強(qiáng)風(fēng)化（晶屑）熔結(jié)凝灰?guī)r厚度約2.2 m，碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化（晶屑）熔結(jié)凝灰?guī)r厚度約 10.2 m，中風(fēng)化（晶屑）熔結(jié)凝灰?guī)r厚度約4.1 m，下伏微風(fēng)化（晶屑）熔結(jié)凝灰?guī)r?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)邊坡上山體匯水面積大、地表植被茂密，地下水豐富，坡體孤石多，坡體地質(zhì)情況很復(fù)雜。

經(jīng)專家研究決定，在K111+060～K111+130段第1階坡面增設(shè)滿布8 m×8 m預(yù)應(yīng)力錨索框架；采用6束預(yù)應(yīng)力錨索，孔徑為Ф150 mm，錨索總長(zhǎng)30 m，錨固段長(zhǎng)度12 m。

預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔施工出現(xiàn)的問(wèn)題有成孔和注漿困難等，不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)、工期損失，而且也難以保證錨索錨固力滿足設(shè)計(jì)要求。

2 復(fù)雜地質(zhì)預(yù)應(yīng)力錨索錨固力的影響因素

根據(jù)京臺(tái)線預(yù)應(yīng)力錨索施工經(jīng)驗(yàn)分析預(yù)應(yīng)力錨索錨固力低的主要影響因素有以下兩方面因素。

2.1 地下水因素

現(xiàn)場(chǎng)鉆孔時(shí)發(fā)現(xiàn)地下水非常豐富，采取常規(guī)鉆孔施工時(shí)，地下水和鉆渣結(jié)合形成泥漿，泥漿會(huì)封堵鉆頭處的風(fēng)眼，沉渣無(wú)法吹出，錨孔成孔拔出鉆桿后，鉆造的孔馬上被泥漿填充，錨索安裝困難，注漿液無(wú)法滲透地層形成錨固段，錨索錨固力比較低。

2.2 巖層破碎和孤石因素

在預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔時(shí)，有些段落鉆孔需要穿過(guò)風(fēng)化不均勻并夾雜大量孤石的巖層，受巖層破碎和孤石的影響，經(jīng)常容易出現(xiàn)鉆孔坍塌情況，導(dǎo)致卡鉆，造成鉆孔中止，錨索長(zhǎng)度無(wú)法滿足設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，注漿量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，為保證錨索長(zhǎng)度和注漿量，保證錨固力滿足設(shè)計(jì)要求，必須采取相應(yīng)的施工措施。

3 復(fù)雜地質(zhì)預(yù)應(yīng)力錨索錨固力提高的有效措施

3.1 設(shè)置排水孔、降低地下水位

地下水豐富造成泥漿堵塞風(fēng)眼難于成孔問(wèn)題，可以采取設(shè)置排水孔、降低地下水位的方式來(lái)解決。就本工程而言，可以通過(guò)在第1和第2階坡腳處設(shè)置仰斜式排水孔，其仰角為6 °，孔直徑為100 mm，孔間距4 m，孔深20 m，可以有效減少目標(biāo)地層的含水量，地下水位顯著下降，確保錨索長(zhǎng)度按設(shè)計(jì)安裝施工，注漿液容易滲入周圍地層并形成錨固段。

3.2 采取套管跟進(jìn)鉆孔施工方式

本工程巖層破碎、穩(wěn)定性差、存在大量孤石的特點(diǎn)，采取套管跟進(jìn)的方式，預(yù)防不穩(wěn)定的石塊進(jìn)入到鉆造好的錨索孔中，給鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程造成干擾，從而保證錨孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度。

在套管跟進(jìn)鉆孔施工中，其主要技術(shù)要點(diǎn)有：

首先，做好鉆機(jī)的安裝。挖土并大致整平場(chǎng)地，調(diào)整鉆孔機(jī)鉆臂架的水平位置、高度、方位和傾角，使鉆桿和套管夾具對(duì)準(zhǔn)孔位，調(diào)整方位和傾角符合設(shè)計(jì)要求。

其次，安裝管靴及第一節(jié)鉆桿和第一節(jié)套管。第一節(jié)鉆桿和第一節(jié)套管的前端鑲有鉆頭，后端為絲扣。將鉆桿插入套管中，置于鉆臂架上，前端對(duì)準(zhǔn)孔位；開動(dòng)鉆機(jī)，動(dòng)力頭正轉(zhuǎn)，先安裝第一節(jié)鉆桿，再安裝第一節(jié)套管。

第三，動(dòng)力頭同時(shí)帶動(dòng)鉆桿和套管回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。當(dāng)遇有碎塊狀和孤石時(shí)，采用回轉(zhuǎn)和沖擊雙作用鉆進(jìn)；鉆進(jìn)時(shí)從鉆桿中用空壓機(jī)壓入空氣吹出石渣，當(dāng)?shù)谝还?jié)鉆桿和套管鉆到位后，安裝第二接套管[3]。

第四，安裝第二節(jié)鉆桿和第二節(jié)套管，鉆進(jìn)清查，安裝以后各節(jié)鉆桿和套管，直至鉆到設(shè)計(jì)要求深度。

最后，在安裝錨索后，將鉆桿逐節(jié)拉出并拆除。

3.3 注漿采用鋼花管二次劈裂注漿

由于地下水影響，在錨孔成孔安裝完錨索后，整個(gè)錨孔被泥漿填充，因泥漿護(hù)壁和潤(rùn)滑作用，導(dǎo)致注漿的漿液很難擴(kuò)散到周圍土體中，造成錨固力無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)值700 kN，需要通過(guò)二次劈裂注漿來(lái)解決此問(wèn)題。

在二次劈裂注漿中，PVC管材質(zhì)注漿管無(wú)法承受二次劈裂注漿的高壓力，影響漿液擴(kuò)散效果，對(duì)此，本文采取鋼花管二次劈裂措施，確保漿液通過(guò)高壓泵壓入周圍土體，增加錨固段和土體的粘結(jié)力來(lái)提高錨固力。鋼花管二次劈裂注漿其主要技術(shù)要點(diǎn)有：

首先，劈裂注漿管取壁厚2.0～2.5 mm的Φ22mm鍍鋅鋼管，注漿距端頭0.5 m至錨固段范圍內(nèi)梅花形布置孔徑5mm間距 50 cm的出漿眼，鋼花管每根長(zhǎng)3.5 m，每個(gè)管之間用管接頭連接，鋼花管鉆孔處用塑料膠帶封閉，以防第一次注漿時(shí)漿液滲入鋼花管影響二次劈裂注漿。

其次，錨索安裝時(shí)，先安裝第一節(jié)鋼花管，待管尾離孔口 1 m左右時(shí)，安裝第二節(jié)鋼花管，依次安裝完成。

第三，第一次用PVC注漿管利用水泥漿的壓力和浮力將鉆孔泥漿壓出孔外，注漿時(shí)注意觀察孔口流出漿液的顏色，當(dāng)流出的漿液為純水泥漿時(shí)，即停止注漿，使水泥漿液和錨索在錨固端粘結(jié)。

第四，當(dāng)注漿漿液初凝時(shí)開始，采用水灰比0.5～0.6水泥漿，鋼花管連接高壓注漿管，打開排氣閥，逐漸加壓注漿，排出管內(nèi)氣體或殘留水，當(dāng)排氣閥流出水泥漿液時(shí)，將排氣閥封堵，繼續(xù)加壓注漿，注意觀察、記錄注漿量和孔口壓力表的變化，注漿體在孔周圍內(nèi)的土體縫隙中延伸，擴(kuò)散的漿體和土體形成錨固段，起到錨固作用，有效增大錨固力。

在本工程中，通過(guò)采取降水、套管跟進(jìn)、鋼花管二次劈裂注漿的方式，可以有效解決錨索在復(fù)雜地質(zhì)中錨固力低的問(wèn)題。經(jīng)張拉試驗(yàn)后，錨索錨固力已經(jīng)完全滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了預(yù)應(yīng)力錨索框架加固塌方邊坡的效果，本次搶險(xiǎn)工程按工期要求保質(zhì)保量的完成。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)是現(xiàn)代工程建設(shè)中的一項(xiàng)重要技術(shù)，屬于整個(gè)工程建設(shè)的環(huán)節(jié)，保證預(yù)應(yīng)力錨索施工在預(yù)定工期內(nèi)完成，對(duì)整個(gè)工程施工順利進(jìn)行有著重要意義。預(yù)應(yīng)力錨索錨固力高低是決定預(yù)應(yīng)力錨索工程關(guān)鍵因素，了解復(fù)雜地質(zhì)條件下錨固力低的相關(guān)影響因素，采取合適的措施加以解決，確保錨索的施工質(zhì)量，提高錨固力，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

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（S1）.