自进式中空注浆锚杆施工试验分析

自进式中空注浆锚杆施工试验分析

冯星宇

中国安能集团第一工程局有限公司 广西壮族自治区南宁市青秀区  530022

摘要：自进式中空注浆锚杆施工虽在水电站边坡支护中很少使用，但可大幅减少边坡开挖面积，降低土质不良的高边坡支护施工难度，改善围岩质量，取得良好的支护效果，本文通过对LZ水电站右岸高边坡的陈旧滑坡进行的工程实验与归纳，探讨了将自进式中空注浆锚杆用于碎岩及土石堆积体的可行性，并提出了将其用于不适宜岩锚与土锚相结合的斜坡，可实现钻孔、凹陷、锚杆等多个功能的集成，对类似工程具有重要的指导意义。

关键词：边坡支护；自进式中空注浆锚杆；施工试验；

Constructiontest analysis ofself-inlet hollow grouting bolt

Feng Xingyu

China Aneng Group First Engineering Bureau Co., Ltd.,Qingxiu District, Nanning CityGuangxi Zhuang Autonomous Region530022

Abstract: Self-inlet hollow grouting bolt construction is rarely used in the hydropower station slope support, but can greatly reduce the difficulty of high slope support construction, improve the quality of surrounding rock, achieve good supporting effect, this paper on the right bank of the old slope of the landslide, discusses the feasibility of the broken rock and earth and rock accumulation, and realize the integration of drilling, depression, bolt and other functions, has important guiding significance for similar engineering.

Key words: slope support; self-inlet hollow grouting bolt; construction test;

一、工程概况

LZ水电站右岸最大基坑深238Km，发育片麻岩、混合岩、石英岩、石英片岩，片麻岩向上游和右岸倾斜，倾斜角度23—25°，河床的左岸是顺坡，右岸是逆坡。河岸坡陡峭，平均斜坡60—75°，坝顶之上的边坡最高为170m，岩石破碎并且还有部分的土夹石堆积体。设计的锚杆钻空深度为6~15m，经过现场测试，在钻孔的过程中，出现了严重的塌孔、卡钻，经过对该工程的设计，选择了一种用自进式中空注浆锚杆。

二、自进式中空注浆锚杆试验与施工

（一）自进式中空注浆锚杆简介

在此试验中所使用的产品的技术指标为：尺寸：R25X(2000-6000）毫米；工艺参数：拉拔力分别为150kN、250kN、320kN，屈服力为150kN、230kN、280kN。

（二）钻井工具的测试与选型

在LZ水电站右岸斜坡开挖过程中，通过对钻机选型的现场实验，确定了钻机选型；（1）YT28型手风钻适合于在碎石、砂砾等恶劣地质环境下进行钻探，可用于钻深6米以下的自进空心灌浆锚，若超过6m，则钻井效率会下降，灌浆效果也无法确保。（2）用液压钻进行了实验，结果表明，液压钻的钻速和钻深均达到了要求。但由于与基坑的相互影响，基坑和支护需要一次一次地进行，而且每一次的基坑高度都要控制在1.5~3m之间。由于液压钻的推进压力很大，所以在钻进过程中，要特别留意孔口的喷砂情况，避免钻孔中出现堵塞，从而影响到灌浆的效果。（3）MAI80型锚杆钻机是一种用于自进式空心灌浆锚杆的特殊钻孔工具，经测试，其钻孔深度可达到12m，钻孔速度中等。（4）对100B的简单潜孔钻进行改造，并在该钻头上进行自推进的空心灌浆锚杆的施工。通过LZ水电工程的试验研究，认为对于岩石破碎程度较大的地区，12米左右的钻探深度是比较合适的。对于较为完整的坚硬岩层，钻孔深度约为9米[2]。

（三）施工过程的控制

1.准备工作

在使用之前，必须检查钻头，钻杆是否有空气流通，如有堵塞，必须处理畅通后才能使用。自进式空心灌浆锚杆进入施工现场后，首先要对其钻头的磨损情况进行检测，并对其进行检验。

2.锚杆架设

连接钻头与锚杆、钻机与焊料尾、钻机连接套筒与焊料尾、锚杆与钻机连接套筒等。为提高施工速度，可将自进式空心灌浆锚的钻头与杆身联接，置于一旁待命。自进式中空灌浆锚的钻头与杆体可以通过人工旋合进行安装，非常的方便，并且还必须要有一个连接套，以便在钻井时可以用它来接长锚杆。

3.钻孔

在自推进的中空灌浆锚杆成孔中，对成孔工艺的严格控制是确保成孔与灌浆一体化的关键环节。（1）洗孔护孔：因为自进式中空灌浆锚的作业范围都是岩石碎块或土夹石质的疏松岩石，钻孔时形成的岩石碎块不容易被吹到孔口，因此，除了使用钻机的高压空气进行吹孔外，还需要在需要的时候加入水。在加入水的同时，对钻头进行降温，从而改善了成孔质量。（2）为了便于施工，自进式空心灌浆锚的单根钻柱长度不宜过长，在LZ电站的右岸斜面上选用3m长度。（3）为了使锚杆在钻孔时能够延伸，在钻孔时利用特制的接头套筒将其联接起来，再由钻机进行钻孔。（4）在施工中，为了保证施工质量，必须在钻井过程中，考虑到钻井工具与钻井工具的联结器及锚杆联结器的联结器会产生很大的转矩。

4.锚杆灌浆

首先，当自进式空心灌浆锚杆钻孔到了预定深度，将钻头卸下来，装上挡泥器，并将挡泥器安放在距孔口25cnl的锚孔中。在一些特别的条件下，如灌浆压力大，或者岩层过于松散，还可以使用锚杆剂进行封闭。为了确保灌浆的有效性，在钻孔结束后，灌浆过程中不能有太多的间隔。钻孔后，必须在2小时之内完成灌浆，并按照由下至上的次序，避免在破碎岩石中出现串浆卡堵上上部锚杆的情况。其次，将锚杆末端用一个快速灌浆连接器连接到灌浆泵上，灌浆饱满且灌浆压力到达设计值后停止。该区域的灌浆压力难以控制，对岩体破碎程度大，容易造成周围锚杆的堵塞；如果灌浆压力太低，则孔内回浆困难，无法达到预期的支护效果。LZ水电站在进行右岸加宽时，结合现场的地质情况，选用了0.5MPa的土体加压，1.0MPa的破碎岩体。同时，针对吃浆量的地段，采取每0.5-1个小时一次的重复注浆，反复注浆直至孔返浆。最后，研究不同配比的锚杆灌浆方法。根据生产厂家的要求，水泥与砂石的比例为1:0-1:1，水泥与水泥的比例为（0.45-0.5）。LZ水电站的锚杆灌浆是一种新型的、不收缩的、早强型水泥浆体，其水泥浆体的水灰比一般在0.4-0.5之间。在实际工程中，如果注浆太多，可以用灰浆来浇注，但是砂石的粒度不能超过1.0毫米。

5.拉拔试验

LZ电站在施工过程中，采用了以实测为基础的拉拔实验为基础，并通过计算得到的拉拔应力。LZ电站采用的自冲灌浆锚杆，其设计计算的张拉力（土石体）为12个MPa，拉拔的最大张拉应力不得超过其承载能力。

结束语

总之，相对于常规的锚杆支护方式，自进式中空注浆锚杆在增强软弱围岩、破裂岩体的整体稳定、避免了成孔过程中垮塌的发生。该方式对于每一道工序的控制都比较严格，而且各类控制数据也还不够完美，还需要各位同行在今后的工程实践中对其进行进一步的总结和探索。

参考文献

[1]王思琦. 软弱围岩隧道中空注浆锚杆支护效应研究[D].西安科技大学,2018.

[2]史玉林.自进式中空潜孔注浆锚杆在隧道溶洞处理中的应用[J].国防交通工程与技术,2018,16(02):67-69+66.