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壓力注漿錨桿設計、施工與質量控制

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本文著重敘述引黃入晉工程總干6#—7#—8#洞N2土洞管片襯砌段壓力注漿錨桿設計、施工工藝與質量控制的實踐經驗.同時探討一下紅粘土段采用壓力注漿錨桿支護成功的實踐

關鍵詞:紅粘土段鉆孔壓力注漿錨桿施工工藝質量控制

1.概述:山西省萬家寨引黃入晉工程位于山西省西北部,由總干線、北干線、南干線三部分組成,經黃河萬家寨水利樞紐取水,建成后向太原、大同、平朔三地供水,年引水量為12億M3。總干6#—7#—8#引水隧洞采用全斷面、雙護盾TBM掘進機施工,預制混凝土管片式襯砌,襯砌由4片混凝土管片組成。由于6#—7#—8#引水隧洞部分經過紅粘土、黃土地段,所以須對此不良地段進行灌漿和錨桿支護處理。

2.加固段工程地質條件:

2.16#隧洞

樁號9 208—9 648段,隧洞圍巖為第三系上新統N2紅粘土及亞粘土,含有少量鈣質結核和灰巖礫石或碎塊。開挖期間無地下水活動,圍巖有一定自穩能力,隧洞上覆土層厚50—150米,主要為Q3黃土狀亞砂土圾少量Q2亞粘土夾層。

樁號10 006—10 388段,隧洞圍巖為第三系上新統N2紅粘土偶含灰巖及砂巖碎塊,開挖期間樁號10 059—10 224段有地下水滲出,圍巖穩定性差。其余無水洞段穩定性好隧洞上覆土層厚15—65米,最厚處近90米,主要為Q3黃土狀亞砂土及少量Q2亞粘土夾層。

2.27#隧洞

樁號11 065—11 203段,隧洞圍巖為第三系上新統N2紅粘土及亞粘土含有少量鈣質結核及灰巖礫石或碎石。開挖期間巖土漸變段有地下水滲出,圍巖穩定性差。隧洞上覆土層厚25—95米,主要為Q3黃土狀亞砂土及Q2亞粘土夾層。

經勘察及施工期間取樣試驗成果表明:N2紅粘土粘粒含量因為種種原因較高(20—40),有效蒙脫石含量達10—15,具有弱—微膨脹性。若隧洞運行期內水外滲,將極大地惡化其工程性質。

3.對N2土洞段錨桿加固的目的

通過對壓力注漿和系統錨桿擠壓粘結的作用,加固洞周以外一定范圍內的土體,提高其自身彈性抗力及改善防滲體并形成一定的連續承載圈。同時,錨桿體作為支撐和拉桿與隧洞襯砌的四塊管片鑲嵌的機動結構可有機地結合,形成共同工作體。

4.壓力注漿錨桿設計、施工工藝

施工工藝流程;鉆孔→錨桿埋設(注漿及排氣管)→注漿→閉漿→養護→拉拔試驗。

4.1鉆孔

鉆孔采用SGZ—ⅢA型地質鉆機,鉆孔孔深3.3米,其中外部錨固長3米,孔徑為Ф75,孔底擴孔為0.3米,擴孔孔徑為Ф100.鉆頭視不同情況采用金剛石鉆頭、硬質合金鉆頭、麻花鉆頭等。鉆孔要求保證長度、方向、傾斜度。擴孔采用偏銑鉆進行擴孔。為加快進度,節約鉆頭,當全孔為紅色粘土的孔段,鉆機破孔后,用焊接的掏鏟進行人工掏孔,人機共用,加快了施工進度,提高了工作效率。鉆機安放在鋼管焊制的臺車上,從洞口開始逐環沿頂拱和側拱原管片灌漿孔進行鉆孔,每鉆孔一環,移動臺車進行下一環鉆孔。

4.2錨桿的制作和安裝

錨桿桿體材料采用20錳硅鋼筋,錨桿直徑為18mm,錨桿桿體3.3米,錨桿的外露段要有絲扣,或焊接帶有絲扣的接長拉桿(焊口強度要大于桿體的抗拉強度).鋼筋加工前應進行調直、除油、除銹、去污等處理,沿桿體軸線方向每隔1米設置一個對中支架,排氣管和進漿管與桿體結合要牢固。錨桿安裝采用先安錨桿后注漿的程序,將一根與錨桿長度相同的Ф18鐵管和錨桿焊接在一起,下到孔底,底部鐵管距孔底不大于0.5米,然后在孔口安裝一根1米長的Ф18鐵管,孔口0.5米長的孔內用高標號水泥砂漿封堵,孔口封堵砂漿待凝3天后進行錨桿注漿.對于仰角孔,短管為進漿管,長管為排氣管;對于下傾孔和底板,進漿管和排氣管好相反。錨桿安裝前,檢查注漿器具的工作性能,在注漿前用水或稀水泥漿潤滑管道,并將鉆孔吹凈。4.4注漿注漿水泥廠為普硅425號水泥,砂子用質地堅硬的天然砂,注漿用水為拌制混凝土用水,外加劑用XPM高效減水劑。注漿壓力一序孔為1.5Mpa二序孔為2Mpa。施工時視現場具體情況及洞壁變形觀測結果進行調整。漿液配比為:水:灰:砂=0.5:1:1,外加劑為水泥重量的5。注漿順序:①壓力注漿均按環間分序,環內加密的原則進行。②壓力注漿采用單孔或左右成對稱上升注漿的方法,同一環上的注漿孔進行并聯灌漿,孔數為2個。壓力注漿采用全孔一次純壓完成。4.4閉漿排氣孔出漿后封閉,當吸漿小于0.4L/分時續灌10分鐘。1、壓力注漿錨桿施工質量控制要點(1)檢測原材料對水泥、砂子、外加劑,鋼筋抗拉強度、錨桿體部件性能等進行檢測、試驗,其中水泥、外加劑,鋼筋必須有出場合格證。(2)檢查中間產品(全套錨桿)錨桿直徑為18mm,錨桿桿體3.3米,錨桿的外露段要有絲扣,或焊接帶有絲扣的接長拉桿(焊口強度要大于桿體的抗拉強度).排氣管和進漿管與桿體結合要牢固。墊板(20cm×20cm×1cm)和螺帽齊備。制成的錨桿在放置和運輸過程中不得有明顯變形。(3)檢查鉆孔孔徑75—80mm,孔底擴孔(φ100長30cm)孔位(頂拱和側拱原管片灌漿孔)孔向為徑向,排距1.6m,孔深為3.3m,鉆孔成好,孔壁光滑,孔眼直,鉆孔終點偏差不應大于1.5cm,鉆孔終點偏差不大于25cm,實際孔位要有記錄。(4)注漿設備首先重點檢查壓力表。每兩班次校正一次,不合格的禁用。其次是要求注漿管路暢通,使用前作耐壓試驗。(5)檢查漿液和砂漿檢查配合比,采用比重計檢驗漿液比重,檢查水、水泥、砂、外加劑重量比是否符合設計要求,砂漿強度能否達到C20。(6)檢查錨桿安裝和注漿吹孔后安插錨桿,砂漿封孔0.5米深(保證注漿時不使漿液鼓出)3天后開始注漿,排間分序,排內加密。(7)閉漿標準排氣孔出漿后封閉,當吸漿小于0.4L/分時續灌10分鐘。(8)錨桿端頭處理待注漿強度達到手70后,切割鑿除注漿管和排氣管到管片內側5cm處,用高標號水泥砂漿將孔口抹平,錨桿外露部分用防腐漆涂上。(9)檢查安全監測周邊收斂監測:5米一個測量斷面,3個測點,施工期每天測量兩次(采用收劍計)用水平儀測量頂拱不沉,每20米設3個測點。施工期每天測兩次。(10)拉拔試驗(28天齡期0)每300根錨桿取6根作拉拔試驗,3.3米長錨桿拉拔力要求達到7噸.2、小結經過拉拔試驗得出:6#、7#洞壓力注漿錨桿抗拉拔力均達到7噸。實踐表明對于不良地段N2土洞段,壓力注漿錨桿可以作為拼裝式管片襯砌結構的一種加固手段。通過對N2土洞管片襯砌段回填、固結灌漿,加上壓力注漿錨桿的施工,達到加固洞周以外一定范圍內的土體之目的,同時可以形成防滲體,可較有效地防止隧洞滲漏和增強結構穩定的作用。


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