泥、砂巖層錨索布袋充漿式止?jié){環(huán)的應(yīng)用

陳懷玉

【摘 要】有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索施工中，止?jié){環(huán)是重點，止?jié){效果的好壞直接影響整個錨索的質(zhì)量；傳統(tǒng)方法的布袋止?jié){環(huán)在運輸、下錨的過程中，容易被損壞或無法充分膨脹從而起不到止?jié){的效果，本文介紹的布袋充漿式止?jié){環(huán)施工方法很好地解決了這一問題；文中介紹布袋充漿式止?jié){環(huán)的結(jié)構(gòu)、止?jié){原理、優(yōu)點以及在西藏果多水電站工程右岸邊坡有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索施工中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】泥；砂巖層；布袋充漿式止?jié){環(huán)；結(jié)構(gòu)；原理；在西藏果多水電站的應(yīng)用

中圖分類號： TU473.11 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）34-0190-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.078

1 工程概況

（1）工程簡述：以我國西藏自治區(qū)昌都縣境內(nèi)果多水電站為例進行分析，果多水電站屬于該地區(qū)水電規(guī)劃“兩庫五級”的第二梯級電站，對區(qū)域性電力供應(yīng)具有重要影響。該水電站工程為三等工程（總裝機160MW（4×40MW）），工程主要以碾壓混凝土方式建設(shè)，其大壩（壩頂全長235.5m，壩基高程3328m，壩頂高程3421m，壩頂寬8m，最大底寬75m，最大壩高93m，共13壩段）、左岸壩身引水系統(tǒng)、壩身泄洪沖沙系統(tǒng)、壩后地面廠房為構(gòu)造建設(shè)，其中左邊設(shè)置擋水壩（2個）34.5m，引水壩（4個）76m，工程設(shè)置四個河床溢流壩，包含3表孔和1沖砂孔，共48.5m。右側(cè)岸邊擋水壩（3個）76.5m。上游壩坡為1：0.1，折點高程3358m；下游壩坡為1：0.75，折點高程3410.33m。為確保施工穩(wěn)定及水電站高質(zhì)量運行，在大壩及消力池右岸邊坡▽3343m～▽3421m高程范圍設(shè)置1500KN級有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索，設(shè)五級馬道。

（2）地質(zhì)情況：壩址區(qū)出露地層由老至新依次為三疊系上統(tǒng)奪蓋拉組第一段（T3d1）深灰色、灰黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與灰色、淺灰色中厚層砂巖粉砂巖互層，局部泥巖已變質(zhì)為板巖；奪蓋拉組第二段（T3d2）灰色中厚層至厚層砂巖夾粉沙質(zhì)泥巖、泥巖及泥質(zhì)粉砂巖；侏羅系下統(tǒng)查郎嘎組第一段（J1ch1）紫紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾灰色～灰綠色中厚層砂巖、粉砂巖；查郎嘎第二段（J1ch2）灰綠色、灰色薄層～中厚層砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖與紫紅色泥巖及粉砂質(zhì)泥巖互層。

（3）施工要求：水電站錨索安裝完成后，進行一次注漿（對錨固段立即灌漿），灌漿可采用P.O.42.5#普通硅酸鹽水泥加適量早強減水劑制作水泥，制備高效漿液以高壓注射形式送至空口，完成一次注漿。在錨固段漿液填充完整后，以一期回漿管返出及灌入相等濃度漿液，滿足設(shè)計壓力后，屏漿一段時間完成工作（約10min）。經(jīng)專業(yè)化試驗之后，得到具體的漿液配比：水灰比為0.3～0.4，減水劑摻入量應(yīng)占水泥整體重量0.5～1.5%左右（注漿壓力0.3MPa）。

2 具體問題提出

（1）2013年4月，果多水電站右岸邊坡有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索正式投入施工，按照實際造孔及工程地質(zhì)勘察得到的信息，進行詳細分析。分析數(shù)據(jù)信息發(fā)現(xiàn)邊坡巖體呈現(xiàn)出破碎狀，如采用傳統(tǒng)氣囊式止?jié){環(huán)進行輔助施工，則其下錨工作中易和孔壁產(chǎn)生刮擦掉塊，影響下錨整體施工質(zhì)量，且破碎掉落的巖石將會破壞氣囊，對氣囊安全性造成威脅，導(dǎo)致止?jié){環(huán)不能正常工作，無法完成升壓屏漿；若采用布袋式止?jié){環(huán)投入工作，止?jié){環(huán)布袋套入加工錨索束中，將會造成錨索束注漿中，內(nèi)錨段注漿壓不能滿足工程設(shè)計要求，影響實際內(nèi)錨固段注漿質(zhì)量。采用氣囊式止?jié){環(huán)及布袋式止?jié){環(huán)一方面造價較高，可操作性不強，一方面技術(shù)簡單，實際效果不明顯，以果多水電站設(shè)計技術(shù)規(guī)范約束，其不能實現(xiàn)高質(zhì)量的升壓屏漿，進而對后續(xù)工作造成一定質(zhì)量問題影響。

3 布袋充漿式止?jié){環(huán)具體結(jié)構(gòu)及止?jié){

1）布袋充漿式止?jié){環(huán)結(jié)構(gòu)：經(jīng)改進后布袋充漿式止?jié){環(huán)必須滿足傳統(tǒng)止?jié){環(huán)缺陷，進而解決果多水電站錨索施工中存在的問題，確保錨索施工穩(wěn)定開展。改進后布袋充漿式止?jié){環(huán)結(jié)構(gòu)如下圖所示。

圖1

（1）止?jié){環(huán)制作步驟分析：布袋充漿式止?jié){環(huán)以焊管切割小段為端頭（焊管大小據(jù)錨索孔徑合理選擇），15cm小段為兩端頭，采用鋼筋焊接方式構(gòu)成整體，端頭位置采用小圓鋼繞周焊接，固定好土工布位置。錨索束制作中，將止?jié){環(huán)骨架穿入錨索束錨固段和張拉段分界處，編錨穩(wěn)定后，焊管部分采用棉紗材料封堵文筆，灌注環(huán)氧膠泥（或快干水泥膏狀漿液）密封，外部加裝土工布，將口部綁扎固定。為防止下錨過程中土工布袋與孔壁擦掛，使用小工具將外鼓和松弛的布袋用力卡在保護鋼筋之間的縫隙中，布袋外面用橡皮筋進行束縛（注意不宜束縛太緊）。

（2）止?jié){環(huán)中主要構(gòu)件及其實際作用：止?jié){環(huán)通過以端頭焊管進行固定，焊管兩端莫風(fēng)，連接鋼筋構(gòu)件，確保止?jié){環(huán)構(gòu)建整體完整性?？變?nèi)下設(shè)錨索，將外撐土工布卡入鋼筋中，確保其牢固性。以固定環(huán)固定土工布袋，固定需確保錨索向孔內(nèi)推送、外拉無明顯滑動產(chǎn)生。土工布袋可實現(xiàn)高質(zhì)量透水止?jié){，填充飽滿后，應(yīng)及時隔開錨固段及張拉段孔段。

2）止?jié){環(huán)加工內(nèi)容：止?jié){環(huán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示，對止?jié){環(huán)的加工應(yīng)按照實際結(jié)構(gòu)規(guī)范加工，兩端處以環(huán)氧膠泥密封，外側(cè)采用土工布袋再次密封，進漿管在布袋內(nèi)部合理位置開小孔（φ15mm）方便填充止?jié){環(huán)，進漿管靠孔底端正常封堵，便于注漿時以壓力填充整個止?jié){環(huán)，在孔內(nèi)部形成有力阻塞，而其他管路按照工程設(shè)計正常施工。

圖2 止?jié){環(huán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

3）止?jié){工作原理：一期進漿管進漿工作，孔底已經(jīng)被有效阻塞，漿液進入布袋后充滿，受注漿壓力影響，土工布將漿液中水分滲出布袋，帶內(nèi)漿液逐漸變?yōu)橛操|(zhì)實體，貼合孔壁處，進而實現(xiàn)止?jié){效果。隨著實際注漿壓力不斷提高，其會頂開孔底部堵頭，漿液受壓力影響注入孔中。

圖3 止?jié){環(huán)注漿后的效果

4 工程應(yīng)用

1）西藏果多水電站的施工建設(shè)當(dāng)中，其水電站大壩建設(shè)中，右岸邊坡設(shè)置有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索（有30m、25m兩種觀），錨固力設(shè)計為1500KN，水平方向偏下10°為孔傾斜度，以布袋充漿式止?jié){環(huán)確保施工質(zhì)量可靠性。

（1）主要材料及設(shè)備選擇

主要材料包括預(yù)應(yīng)力鋼絞線、灌漿及承壓墊座澆筑材料、注漿管及土工布、錨具、鉆孔設(shè)備及注漿設(shè)備。

預(yù)應(yīng)力鋼絞線：以DL/T5083—2004規(guī)范為規(guī)范要求，確保有粘結(jié)錨索符合國家規(guī)范要求，根據(jù)工程建設(shè)需求確定其公稱直徑為15.2mm；公稱面積為140mm2；抗拉強度為1860N/mm2。

灌漿及承壓墊座澆筑材料選擇：灌漿采用P.O.42.5#硅酸鹽水泥輔助建設(shè)，加入適當(dāng)外加劑，承壓墊座需用到水泥、碎石、砂等材料也要按照國家規(guī)定選擇。

注漿管及土工布選擇：以PVC膠管（Φ20mm）為基本材料設(shè)置注漿管，土工布材料選擇4oog/m2。

錨具（包括夾片、錨板）：因錨固力設(shè)計為1500KN，以此應(yīng)選用OVM15-10型工作錨及其配套工具進行施工（15為鋼絞線規(guī)格代號，10為錨板上孔數(shù)目）。

鉆孔設(shè)備：錨固地層自身類別不同、錨孔孔徑差異、錨孔深度差異及施工場地條件復(fù)雜都會影響不同鉆孔設(shè)備。鉆孔設(shè)備選擇YXZ50A型哈邁50液壓鉆機，配Φ150mm沖擊器和球齒合金鉆頭潛孔沖擊成孔。

注漿設(shè)備：注漿工作上，由制漿站采用制漿機（600L型高速設(shè)備）按照規(guī)定實驗配比（0.4：1）配置水泥漿液后，以3SNS中壓泥漿泵和200L型配漿攪拌機進行灌注。

（2）具體施工

編錨操作：編錨是將現(xiàn)場鋼絞線順直后置于支架附近，按照設(shè)計圖紙方式制作注漿管，注重保障注漿管質(zhì)量可靠，檢查其是否存在破裂、折損等現(xiàn)象，存在質(zhì)量問題的注漿管及時更換。依照設(shè)計圖紙安置止?jié){環(huán)整體骨架（控制其尺寸誤差在+50mm以內(nèi)），內(nèi)錨段1.0m為周期放置架線環(huán)，不同架線環(huán)采用無鋅鉛絲固定并連接，端頭安裝導(dǎo)向帽，連接索體，確保內(nèi)錨固段整體為棗核狀，張拉段則以2.0m為標(biāo)準(zhǔn)型周期放置隔離性裝置，錨索束編制工作完成，對止?jié){環(huán)顧江以快干水泥膏漿液完全灌注，密封骨架。水泥完全凝固后套上土工布，土工布袋尺寸大于孔徑，大約為孔徑1.3倍，確保錨索托處于底部時，布袋填充完整。

注漿管開孔及孔底端封堵：在土工布袋內(nèi)開15mm孔，之后套上土工布袋，將注漿管孔底端頭以刀片修整為斜口，采用電工膠布密封3層。

錨索錨固段注漿：將設(shè)計約束下規(guī)范的水泥漿液以高壓灌漿方式送到孔口，經(jīng)一期灌漿注入孔內(nèi)。漿液在孔內(nèi)灌注完整，一期回漿管內(nèi)灌注同等濃度漿液，控制設(shè)計壓力達0.3MPa，屏漿10min后停止操作。注漿工作中，壓力≤0.2MPa，灌注3-5min后停止工作，使止?jié){環(huán)充分填滿泌水，再逐漸升壓，壓力作用下漿液頂開孔底封堵后，壓力會劇降，控制灌漿泵回漿，確?；貪{管內(nèi)部壓力不上升，漿液灌注完整孔段就，以進、回漿管路循環(huán)，實現(xiàn)對止?jié){環(huán)、細微分析出的嚴(yán)密封堵，此過程持續(xù)15min左右后，設(shè)計屏漿較理想，結(jié)束的工作。

2）施工效果

2013年5月西藏果多水電站大壩及消力池右岸邊坡1500KN級有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索施工，其采用布袋充漿式止?jié){環(huán)輔助施工，效果顯著。在約130錨索實際施工中，壓力可控制到正常壓力值，止?jié){效果可靠，未出現(xiàn)錨索張拉伸長值異常問題，有效的解決了消力池右岸邊坡1500KN級有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索施工中止?jié){效果較差的問題，減少工程返工次數(shù)，確保錨索施工質(zhì)量的同時，減少工程成本浪費，進而確保電站左岸邊坡水平深層支護穩(wěn)定性，以北京木聯(lián)能公司對錨索測力計不斷監(jiān)測，使最大應(yīng)力損失值小于等于設(shè)計值15%，錨固效果顯著。

5 結(jié)論

綜上所述，在實際工程用應(yīng)用布袋充漿式止?jié){環(huán)，可以通過階段性控制灌漿壓力，先讓止?jié){環(huán)通過一次進漿管上的充填孔充填漿液膨脹后再在近乎無壓的狀態(tài)下孔內(nèi)漿液循環(huán)進行小裂隙封堵，從而以帶壓力錨固段注漿起到止?jié){效果，利用止?jié){工作原理，降低實際工程施工成本。該技術(shù)成本消耗低，利于加工湊在哦，在內(nèi)錨灌漿中，優(yōu)化氣囊充氣環(huán)節(jié)，也就無卡孔難題，施工工序大大優(yōu)化，提高實際施工速度，節(jié)約成本。在復(fù)雜地質(zhì)中，錨索止?jié){環(huán)施工技術(shù)具有廣泛應(yīng)用價值，值得不斷推廣。

【參考文獻】

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