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        壓力注漿錨桿設計、施工與質(zhì)量控制

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        本文著(zhù)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(zhì)量控制的實(shí)踐經(jīng)驗.同時(shí)探討一下紅粘土段采用壓力注漿錨桿支護成功的實(shí)踐

        關(guān)鍵詞:紅粘土段鉆孔壓力注漿錨桿施工工藝質(zhì)量控制

        1.概述:山西省萬(wàn)家寨引黃入晉工程位于山西省西北部,由總干線(xiàn)、北干線(xiàn)、南干線(xiàn)三部分組成,經(jīng)黃河萬(wàn)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?偢6#—7#—8#引水隧洞采用全斷面、雙護盾TBM掘進(jìn)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(jīng)過(guò)紅粘土、黃土地段,所以須對此不良地段進(jìn)行灌漿和錨桿支護處理。

        2.加固段工程地質(zhì)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(zhì)結核和灰巖礫石或碎塊。開(kāi)挖期間無(wú)地下水活動(dòng),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(kāi)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(wú)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(zhì)結核及灰巖礫石或碎石。開(kāi)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(jīng)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(zhì)。

        3.對N2土洞段錨桿加固的目的

        通過(guò)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(shí),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(dòng)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(zhì)鉆機,鉆孔孔深3.3米,其中外部錨固長(cháng)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(zhì)合金鉆頭、麻花鉆頭等。鉆孔要求保證長(cháng)度、方向、傾斜度。擴孔采用偏銑鉆進(jìn)行擴孔。為加快進(jìn)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(jìn)行人工掏孔,人機共用,加快了施工進(jìn)度,提高了工作效率。鉆機安放在鋼管焊制的臺車(chē)上,從洞口開(kāi)始逐環(huán)沿頂拱和側拱原管片灌漿孔進(jìn)行鉆孔,每鉆孔一環(huán),移動(dòng)臺車(chē)進(jìn)行下一環(huán)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(cháng)拉桿(焊口強度要大于桿體的抗拉強度).鋼筋加工前應進(jìn)行調直、除油、除銹、去污等處理,沿桿體軸線(xiàn)方向每隔1米設置一個(gè)對中支架,排氣管和進(jìn)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(cháng)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(cháng)的Ф18鐵管,孔口0.5米長(cháng)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(jìn)行錨桿注漿.對于仰角孔,短管為進(jìn)漿管,長(cháng)管為排氣管;對于下傾孔和底板,進(jìn)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(chǎng)為普硅425號水泥,砂子用質(zhì)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(shí)視現場(chǎng)具體情況及洞壁變形觀(guān)測結果進(jìn)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(huán)間分序,環(huán)內加密的原則進(jìn)行。②壓力注漿采用單孔或左右成對稱(chēng)上升注漿的方法,同一環(huán)上的注漿孔進(jìn)行并聯(lián)灌漿,孔數為2個(gè)。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(shí)續灌10分鐘。1、壓力注漿錨桿施工質(zhì)量控制要點(diǎn)(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(jìn)行檢測、試驗,其中水泥、外加劑,鋼筋必須有出場(chǎng)合格證。(2)檢查中間產(chǎn)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(cháng)拉桿(焊口強度要大于桿體的抗拉強度).排氣管和進(jìn)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(guò)程中不得有明顯變形。(3)檢查鉆孔孔徑75—80mm,孔底擴孔(φ100長(cháng)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(diǎn)偏差不應大于1.5cm,鉆孔終點(diǎn)偏差不大于25cm,實(shí)際孔位要有記錄。(4)注漿設備首先重點(diǎn)檢查壓力表。每?jì)砂啻涡U淮,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(shí)不使漿液鼓出)3天后開(kāi)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(shí)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(gè)測量斷面,3個(gè)測點(diǎn),施工期每天測量?jì)纱危ú捎檬談τ嫞┯盟絻x測量頂拱不沉,每20米設3個(gè)測點(diǎn)。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(cháng)錨桿拉拔力要求達到7噸.2、小結經(jīng)過(guò)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(shí)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(guò)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(shí)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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