水泥卷锚杆在小南海水库输水洞进水塔基础加固的应用

□陈 群 □付 梦（河南省豫北水利勘测设计院）

□程玉刚（安阳市水利局万金渠管理处）

一、工程概述

小南海水库输水洞位于水库大坝右岸坝头山脚处，洞身系埋设钢筋混凝土蛋形管道。输水洞进水塔基础坐落在闪长岩上，进口设计底高程为139.28m，输水洞进水塔为钢筋混凝土结构圆形竖井，顶部设检修平台和操纵平台，输水洞高54.0m，设工作桥与大坝坝顶相连。

由于输水洞进水塔塔身为圆形，最大高度为54.0m，圆形竖井直径最小为3.05m，且小南海水库工程场区的地震动峰值加速度为0.15g，地震基本烈度为Ⅶ度，进水塔基础位置岩性偏差，进水塔基础安全至关重要。为确保进水塔结构安全，设计在输水洞进水塔自身满足稳定的条件上，在输水洞进水塔闸室外边缘采设置锚杆，以加强输水洞进水塔基础与岩石基础的结合，保证进水塔的稳定。

根据相关规范及参考类似工程，在进水塔下部闸室基础外边缘设置3排φ28水泥卷锚杆，锚杆深入基岩5.0m，深入上部闸室基础混凝土1.0m，锚杆长6.0m，锚杆间距1.0m。锚杆材料采用精轧螺纹钢筋，直径φ28mm。锚杆孔设计钻孔直径为φ32mm，在岩石内锚固段长5.0m。

二、锚杆设计

锚杆设计应根据隧洞围岩地质情况工程断面和使用条件等分别选用下列类型的锚杆：全长粘结型锚杆、端头锚固型锚杆、摩擦型锚杆、预应力锚杆、自钻式锚杆。根据工程实际情况及设计意图，选用全长粘结型锚杆，根据锚固材料不同，全长粘结式锚杆可分为普通水泥砂浆锚杆、早强水泥砂浆锚杆、树脂卷锚杆、水泥卷锚杆四种形式。根据资料，水泥卷式锚杆具有锚固力可靠、承载力快和耐久性好、操作简单、使用方便等特点，因此初步选用水泥卷式锚杆。

三、水泥卷锚杆施工过程

（一）施工程序

水泥卷式锚杆主要施工程序如下：施工准备—钻孔—清孔—内锚段速凝型锚固药卷灌注—杆体安装—封口—外露锚杆杆体保护。

（二）机械化造孔

预应力锚杆采用现场正在进行导流洞开挖支护施工的H175三臂液压台车造孔，造孔前应根据设计图纸要求对锚杆孔孔位测量放样，定出孔位，并用红油漆标识。钻孔时要求钻杆垂直岩面，钻孔平直，孔轴方向偏差不＞1°～3°。由于多臂钻钻杆仅6m长，钻杆钻进5m深左右时，安装钻杆连接套，再连接一根3m长钻杆继续钻进至终孔，多臂钻钻进速度为0. 5～0.8m/min，造孔完成后，加大钻臂水阀，边冲边退钎，冲洗钻孔。钻机就位后，在15min左右，就可以完成单孔造孔，造孔效率相当高。

（三）锚固段灌注及锚杆安装

利用吊车液压升降平台作为内锚段灌浆及锚杆安装作业平台，速凝型水泥锚固剂药卷使用锚固剂风枪将锚固剂打入内锚段，锚固剂药卷经锚固剂风枪打入输送管(1″PE管)，再经输送管打入内锚段孔底(锚固剂输送管插入孔内距孔底50cm左右)，每打入一卷锚固剂，输送管向孔外拉出5cm左右，直至结束。

1.锚杆加工

插杆前对锚杆杆体加工，预应力锚杆朝向孔底的一端应削尖。在距锚杆底部3.0m处设止浆环，每3m设对中环一个，对中环采用φ6.5mm圆钢与锚杆杆体焊接，外露端长度50cm，端头用砂轮切割机切平(套丝长度50cm)，以便于安装与精扎螺纹钢筋配套的螺母。在锚杆杆体自由段安装进浆管(内径φ15mmVC管)和回浆管(内径φ8mm硬质塑料管)，回浆管应牢固绑扎在杆体上，管口端部距止浆环15cm处，进回浆管在孔口通过钢垫板预留孔口引出。

2.药卷浸泡

锚固剂药卷在打入前先在水中浸泡，浸泡时间控制在2.5min左右，浸泡直观效果原则上以药卷中心留有黄豆颗粒大小的白蕊，或药卷在水中不冒或冒少量气泡为止。锚固剂风枪工作风压控制在0.5～0.6MPa左右，在风枪的风管输入端安装压力表进行风压控制。

3.锚杆安装

在锚固段速凝水泥药卷打入结束后立即进行预应力锚杆杆体安装，采用吊车液压升降平台上人工插杆，可利用人工扶杆的情况下，吊车液压升降臂将锚杆缓慢顶入，减轻了作业人员劳动强度，锚杆杆体端部加φ40mm钢管辅助送杆。

锚杆杆体插入内锚段后，立即采用木楔(长度6～10cm)进行锚杆孔口封口，防止锚杆从孔内滑出。木楔应完全打入孔内，不得留出孔外，以免影响锚杆孔口钢垫板安装和锚杆张拉。

四、质量检查及控制措施

水泥卷式锚杆施工工序复杂，技术要求严格，为确保施工质量，施工过程中严格按照施工程序施工，每道工序完成经检查验收后方可进入下道工序施工。除了严把程序检查验收关，对如下几个质量重点做了严格的控制。

（一）对锚杆精轧螺纹钢、锚固剂药卷、水泥等重要材料，要求相关资料齐全，并进行进场抽检，以确保材质优良。

（二）造孔是质量控制的关键环节之一，孔位必须经测量放样，并用红油漆标识。液压凿岩台车要选用经验丰富，责任心强的操作手，开钻前要认真调整好钻臂方向，确保孔向垂直岩面在开钻，钻杆匀速钻进，并不断加水冲洗岩粉。钻孔准确度高，不但确保了锚固效果，且确保插杆安装施工。

（三）内锚段灌浆密实，是确保张拉成功的关键环节。首先要确保锚固剂药卷浸泡充分，要求浸泡时间控制在2.5min左右；其次，锚固剂每打入一卷锚固剂，输送管向孔外拉出5cm左右，要取保打入锚固剂药卷60支左右，填满5m锚固段。

五、结语

虽然水泥卷锚杆较不同的砂浆锚杆造价较高，但水泥卷锚杆克服了普通砂浆锚杆的繁杂工序，具有施工方便，锚固力强等特点，可保证施工质量。小南海水库输水洞进水塔基础锚杆，在施工手段、设计优化、施工组织等方面均有一定程度突破，取得了良好的效果。今后应对其进一步研究，降低造价，提高工作性能，使其在水利工程中得到广泛应用。