通航建筑物破碎巖體邊坡錨筋樁施工技術(shù)

周 波，程綱為，胡和平

（1.中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司 湖北宜昌443000；2.龍灘水力發(fā)電廠 廣西天峨547300）

1 概述

龍灘水電站通航建筑物布置在水電站樞紐右岸山體側(cè)，是具備中間渠道的兩級(jí)垂直升船機(jī)，由兩級(jí)垂直升船機(jī)并帶有中間渠道，沿兩級(jí)升船機(jī)縱軸線從下游往上游分別依次布置為下游引航道、第二級(jí)垂直升船機(jī)、中間渠道、第一級(jí)垂直升船機(jī)、通航壩段及上游引航道等，全長(zhǎng)約1 900.00 m。龍灘通航建筑物工程設(shè)計(jì)最大過(guò)壩船型為500 t級(jí)機(jī)動(dòng)駁，兩級(jí)升船機(jī)的提升最大高度分別為63.00 m和93.00 m，總提升最大高度達(dá)156.00 m。

通航建筑物邊坡開(kāi)挖設(shè)計(jì)坡比1∶0.75，部分為1∶0.5。邊坡巖體為強(qiáng)風(fēng)化巖層，巖層破碎，節(jié)理、裂隙發(fā)育，層間錯(cuò)動(dòng)帶、斷層較多，造成邊坡開(kāi)挖后局部穩(wěn)定性差，容易跨塌，為了保證邊坡開(kāi)挖施工質(zhì)量，確保邊坡穩(wěn)定安全，在每級(jí)馬道布置錨筋樁。

2 錨筋樁設(shè)計(jì)參數(shù)

龍灘通航建筑物工程下游引航道在280 m、260 m、235 m高程馬道外側(cè)設(shè)置一排錨筋樁，錨筋樁孔徑為175 mm，孔距2 m，7根直徑32 mm鋼筋，長(zhǎng)度為25 m，錨筋樁孔徑為120 mm，孔距2 m，3根直徑32 mm鋼筋，長(zhǎng)度為15 m。

3 錨筋樁施工

3.1 造孔

錨筋樁造孔選用CM351高風(fēng)壓潛孔鉆機(jī)鉆孔，鉆孔直徑175 mm，全站儀配合布點(diǎn)，鉆孔過(guò)程中隨時(shí)糾偏，錨筋樁孔距誤差不宜超過(guò)150 mm，鉆孔軸線偏差角不宜大于3°，孔深誤差不宜大于±50 mm。鉆孔前須選好鉆頭尺寸。

3.1.1 破碎地質(zhì)帶鉆孔

在巖體破碎地帶，鉆孔過(guò)程中容易發(fā)生塌孔、卡鉆等現(xiàn)象，首先利用經(jīng)驗(yàn)豐富的鉆工爭(zhēng)取將鉆頭取出，然后采用水泥漿進(jìn)行固壁灌漿處理待凝后，重新掃孔鉆進(jìn)。

1）固壁水泥漿水灰比設(shè)計(jì)。灌漿材料采用P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，并符合規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

灌漿采用2∶1、1∶1、0.5∶1（重量比）3個(gè)比級(jí)：I序孔開(kāi)灌比級(jí)為1∶1，Ⅱ序孔開(kāi)灌比級(jí)為2∶1，灌漿漿液由稀到濃逐級(jí)變換。

2）取鉆頭。鉆機(jī)在破碎巖體中鉆孔易出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象，鉆孔操作人員在鉆孔作業(yè)施工中，要注意觀察鉆孔巖粉和鉆孔聲音，當(dāng)發(fā)生巖粉變化和聲音不正常時(shí)，馬上提鉆并鉆桿上下移動(dòng)，先通過(guò)風(fēng)水聯(lián)合抬動(dòng)鉆桿處理，通過(guò)CM351鉆機(jī)本身的機(jī)械提升力進(jìn)行強(qiáng)制提升。

3）灌漿、待凝。 在孔內(nèi)插入?25 mmPVC注漿管（注漿管插至塌孔才處）及排氣管，采用速凝砂漿（1∶3水泥砂漿中摻入5%的速凝劑）封堵空口，當(dāng)封孔砂漿待凝24 h后，向孔內(nèi)注入0.8～0.5的濃水泥漿，注漿壓力0.3～0.5 MPa。當(dāng)達(dá)到規(guī)定壓力、吃漿量不大于3 L/min時(shí)，持續(xù)15 min結(jié)束。注漿結(jié)束（錨索孔必須在結(jié)束后1～2 d）并待水泥漿達(dá)到初凝（初凝時(shí)間控制在3～8 min）后，采用100B型鉆機(jī)掃孔至卡鉆、塌孔處，在掃孔過(guò)程中不得破壞縫內(nèi)充填好的水泥結(jié)石，并要嚴(yán)格按照造孔程序執(zhí)行，必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)孔位、傾角及孔深要求，直至設(shè)計(jì)孔深。

4）掃孔鉆進(jìn)。固壁灌漿待凝12 h后，采用CM351鉆機(jī)重新掃孔鉆進(jìn)，調(diào)整鉆機(jī)高度和角度，對(duì)準(zhǔn)原鉆孔重新掃孔鉆進(jìn)，鉆完原孔后繼續(xù)加深鉆進(jìn)巖體中。

3.2 錨筋樁制安

3.2.1 錨筋樁設(shè)計(jì)制作大樣圖3.2.2制作與安裝

圖1 7?32型錨筋樁橫斷面圖

圖2 3?32型錨筋樁橫斷面圖

錨筋樁施工前，對(duì)錨筋樁施工的所有原材料進(jìn)行檢測(cè)合格。錨筋樁樁體使用前由人工進(jìn)行除銹、除油。

錨筋樁在鋼筋加工廠內(nèi)制作加工，錨筋樁桿體之間和鋼筋與灌漿管之間點(diǎn)焊連接。錨筋樁鋼筋采用搭接焊，焊接時(shí)采用雙面焊。搭接接頭的焊縫高度不小于0.3 d，焊縫寬度不小于0.7 d。搭接焊時(shí)，鋼筋應(yīng)預(yù)彎，以保證兩鋼筋的軸線在一軸線上。在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件安裝條件下，節(jié)點(diǎn)處鋼筋進(jìn)行搭接焊時(shí)。連接好的樁體調(diào)直后按施工圖紙要求綁扎進(jìn)回漿管路和對(duì)中環(huán)。錨筋樁樁體安裝前除應(yīng)平直、除銹、除油外，樁體插入孔內(nèi)長(zhǎng)度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)規(guī)定的95%，并且按施工圖紙要求綁扎好進(jìn)回漿管路和對(duì)中環(huán)，由25 T汽車吊配合人工穿入樁孔中。錨筋樁安裝后，檢查錨筋樁對(duì)中，并固定。錨筋樁安裝后，不得隨意敲擊，不得懸掛重物。

3.3 注漿

1）砂漿配合設(shè)計(jì)。根據(jù)DL/T5181-2003《水電水利工程噴錨支護(hù)施工規(guī)范》和GB50086-2015《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》以及DL/T5144-2015《水工混凝土施工規(guī)范》規(guī)范的要求，配合比基本摻數(shù)確定并進(jìn)行試配。試驗(yàn)成果如表1。

表1 試驗(yàn)成果表

2）注漿。錨筋樁采用“先下樁，后注漿”的注漿工藝施工，注漿前進(jìn)行注漿生產(chǎn)性試驗(yàn)，確定合適的注漿壓力。注漿管采用?25的PVC管，與樁體綁扎牢固，注漿管隨樁體一起安裝，并距孔底50～100 mm。注漿達(dá)到回漿管連續(xù)出漿，且出漿濃度大于或等于進(jìn)漿濃度時(shí)，且注漿壓力下降小于25%時(shí)方可結(jié)束灌漿，灌漿3 h后再?gòu)幕貪{管進(jìn)行補(bǔ)注漿直至孔內(nèi)充填密實(shí)。灌漿漿液沉淀后，不得低于孔口30cm，并用水泥砂漿回填密實(shí)。

錨筋樁采用M30水泥漿，采用0.4的水灰比。為保證漿液的流動(dòng)性，添加3%的高效減水劑，注漿漿液采用制漿機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)拌制，采用YSB－2型注漿機(jī)進(jìn)行注漿施工，注漿壓力選擇0.2～0.3 MPa。注漿施工開(kāi)始或中途停止間隔超過(guò)30 min時(shí)，采用水或低濃度的水泥漿潤(rùn)滑注漿管路及其設(shè)備，直到注漿后直至孔口溢出砂漿為止。

在巖體破碎地帶，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，存在漿液滲漏嚴(yán)重，采取嵌縫、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進(jìn)行處理。

4 錨筋樁施工質(zhì)量控制及質(zhì)量檢查

錨筋樁施工前，首先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況由技術(shù)人員編制具有可操作性的錨筋樁施工專項(xiàng)方案和作業(yè)指導(dǎo)書，然后按照設(shè)計(jì)圖紙、施工規(guī)范的要求，將錨筋樁具體的各項(xiàng)施工技術(shù)要求、施工工藝向主要操作人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，并要求施工的每道工序嚴(yán)格按照“三檢制”組織驗(yàn)收，并報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后，才同意進(jìn)行下一道工序施工。造孔施工鉆進(jìn)過(guò)程中，由質(zhì)檢員用量角器和鉛垂線要隨時(shí)，進(jìn)行孔斜測(cè)量，防止鉆孔跑鉆，要求鉆孔軸線偏差不大于3°，孔深誤差小于±50 cm。造孔完成后，用高壓風(fēng)將孔內(nèi)石渣吹干凈，并對(duì)鉆孔孔深、孔傾角及孔內(nèi)殘積物清理等按規(guī)范要求進(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)收。錨筋樁按施工圖紙焊接加工完成后，在安裝前由質(zhì)檢員對(duì)錨筋樁加工長(zhǎng)度、焊接質(zhì)量、對(duì)中鋼筋設(shè)置、注漿管等進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行安裝，在錨筋樁加工及安裝中，施工時(shí)由質(zhì)檢人員現(xiàn)場(chǎng)旁站監(jiān)督，確保焊接、安裝施工質(zhì)量。

錨筋樁注漿密實(shí)度是施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)，注漿密實(shí)度必須要達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，否則不能將錨筋樁與巖體形成整體受力，也會(huì)在孔內(nèi)形成空腔以及樁體鋼筋裸露，會(huì)導(dǎo)致錨筋樁鋼筋的銹蝕，影響邊坡錨筋樁的耐久性和受力。該工程合同要求采用物探、聲波測(cè)試檢測(cè)錨筋樁的注漿密實(shí)度檢測(cè)，邊坡有732型錨筋樁126束，332型錨筋樁72束，共計(jì)198束。錨筋樁施工完成一周后，采用無(wú)損檢測(cè)錨筋樁注漿密實(shí)度和長(zhǎng)度?，F(xiàn)場(chǎng)由監(jiān)理工程隨機(jī)指定檢查，抽查比例10%，錨桿桿體長(zhǎng)度均大設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%，注漿密實(shí)度大于85%，合格率為100%。通航建筑物工程施工的錨筋樁，均滿足設(shè)計(jì)要求,確保了邊坡開(kāi)挖的穩(wěn)定和安全。

5 結(jié)語(yǔ)

龍灘通航建筑物工程錨筋樁鉆孔施工采用了高風(fēng)壓CM351鉆機(jī)進(jìn)行造孔，錨筋樁焊接好由吊車吊運(yùn)入孔，并采取可靠的注漿工藝，保證了錨筋樁施工質(zhì)量，確保了邊坡的穩(wěn)定，錨筋樁具有施工快、成本低、錨固深度適中等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)其它類似工程具有借鑒作用。