浅议砂板岩层自钻式锚杆与砂浆锚杆试验

郑方品

（成都水电建设工程有限公司，四川 成都 610000）

1 工程概况

1.1 工程简介

锦屏一级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县和盐源县交界处的雅砻江大河湾干流河段上，是雅砻江下游从卡拉至河口河段水电规划梯级开发的龙头水库，本工程采用坝式开发，主要任务是发电为主。电站装机6台机组，单机容量600MW。

1.2 地质简介

本标边坡开挖主要涉及到左岸坝头变形拉裂岩体，由Ⅲ2、Ⅳ1、Ⅳ2级松弛碎裂岩体组成，局部为断层破碎带的Ⅴ1级岩体和宽大的Ⅰ、Ⅱ级深部裂缝所在Ⅴ2级岩体。普遍极松弛、破碎，呈碎裂～散体结构，NNE～NE向顺坡结构面与开挖边坡近于平行。开挖后左岸坝头变形拉裂岩体所在的开挖边坡稳定条件将恶化、降低，特别在雨季极易发生滑坡。

开口边坡线外支护施工部位多为Ⅳ1级松弛碎裂岩体，岩层为粉砂质板岩，岩体结构为块裂～破碎的弱风化、强卸荷区，岩体波速小于3800。岩体内层面、层间挤压错动带、断层及节理裂隙发育；谷坡深部岩体内地应力高，浅表部岩体由于应力释放卸荷松弛强烈，岸坡深部存在深部裂缝。

1.3 试验背景

2005年下半年,监理部主持召开了CⅡ标左岸1960m高程以上开口线外边坡支护问题现场查勘会。形成了《关于CⅡ标左岸开挖工程开口线以外边坡支护问题现场会议纪要》。《纪要》其中一款为：鉴于开口线外15m范围砂浆锚杆施工成孔困难，同意承建单位提出的在开口线以外15m范围内进行砂浆锚杆、自钻式锚杆、边坡预灌浆和锚筋束施工试验。施工局根据会议纪要精神编制了《开口线外自钻式锚杆与砂浆锚杆施工试验措施》，并结合本次试验应同时进行砂浆锚杆施工试验，以取得与自钻式锚杆的对比试验数据,对试验区进行了自钻式锚杆与砂浆锚杆试验的施工对比试验。

2 试验目的

1、通过自钻式锚杆与砂浆锚杆对比施工试验，对比在本工程边坡施工中，何种锚杆支护方式更适合于本工程边坡地质条件。2、并在试验中，确定自钻式锚杆及砂浆锚杆钻孔机具、钻孔工艺等施工技术参数。

3 试验布置

根据开口线外支护区的分布情况，试验区布置于Ⅰ区开挖线外2050m高程的锚杆施工区域，该部位覆盖层局部较厚，地层为砂板岩，具有一定的代表性，能客观反映左岸边坡开挖区外的地质情况。

4 锚杆钻孔参数

自钻式锚杆与砂浆锚杆钻孔施工在施工排架上进行。钻孔设备均采用YGZ-90型圆盘钻机，供风设备采用Atlas XRS415移动式空压机。

4.1 自钻式锚杆参数

试验用自钻式锚杆采用直径为Φ32mm的中空螺纹状杆体，单根锚杆长度L=2m，壁厚6mm；连接套外径Φ42mm，长度L=20cm。

自钻式锚杆采用钻材与自钻式锚杆配套Ф50mm十字型合金钻头。

自钻式锚杆直接安装在动力头上，自钻式锚杆前端安装合金钻头，进行冲击回转钻进；

钻孔工艺流程：检查（钻头水孔）→复核（有无异物堵塞）→钻进→清孔→安装止浆塞→注浆→安装垫板及螺母

4.2 砂浆锚杆参数

砂浆锚杆采用Φ28mm螺纹钢，采用Ф60mm十字型合金钻头进行造孔。钻孔工艺流程：检查（钻头水孔）→钻进→清孔→起钻→锚杆安装→插入注浆管→注浆

5 钻孔成果及分析

本次试验区共计布置了12根自钻式锚杆，18根砂浆锚杆，因砂浆锚杆施工难度较大，本次试验仅施工了12根自钻式锚杆与3根（MGSY-Ⅰ-3-1、MGSY-Ⅰ-3-2、MGSY-Ⅰ-4-1）砂浆锚杆，从而对自钻式锚杆与砂浆锚杆从钻孔速度与锚杆安装难易程序两方面做出对比性试验。通过钻孔与锚杆安装试验获得以下资料。

5.1 自钻式锚杆钻孔与安装

自钻式锚杆钻孔情况表

自钻式锚杆钻孔情况表

自钻式锚杆钻孔与锚杆安装为同步施工，即钻杆与锚杆合二为一，当锚杆孔钻孔至终孔后，其锚杆安装亦达到相应深度，施工过程中避免了因覆盖层和基岩破碎带塌孔而无法成孔，导致锚杆安装无法施工现象的发生。通过以上资料可得出，自钻式锚杆钻孔及安装总共12根，钻孔量为90m，其加钻杆与钻孔总用时为6小时50分，平均速度为13.2m/h。

5.2 砂浆锚杆钻孔与锚杆安装

砂浆锚杆钻孔情况表

砂浆锚杆钻孔情况表

MGSY-Ⅰ-3-1孔钻孔深度为6.0m，砂浆锚杆试验孔钻孔结束后，锚杆安装时仅下至孔深4.8m处，该锚杆就无法下设。MGSY-Ⅰ-3-2孔钻孔深度为9.10m，钻孔进时卡钻现象明显，安装锚杆至孔深2.0m处，该锚杆亦无法下设。以上两孔均经过多次反复扫孔，该锚杆仍无法下设。鉴于以上两根砂浆锚杆安装均无法下设到计设孔深，故MGSY-Ⅰ-4-1砂浆锚杆试验孔钻孔结束后，未进行锚杆安装。砂浆锚杆钻孔时，为防止钻杆钻至孔底，卡于孔内无法取出，钻孔过程中需不断起下钻杆，边钻进边吹孔和反复扫孔，加上岩层破碎、孔内掉块现象严重，故砂浆锚杆钻孔速度较慢。

从以上资料统计资料可得，砂浆锚杆钻孔及安装总共3根，钻孔量为24m，其纯钻孔总用时为7小时15分，平均成孔速度为3.31m/h。 且锚杆安装均未完全完成。同时，锚杆安装时间未计入以上砂浆锚杆钻孔统计时间内。

结语

从以上锚杆钻孔与安装试验资料对比得出：该地层砂浆锚杆钻孔，因地层未进行预处理，钻时孔内钻渣无法返出，钻孔起钻后锚杆孔孔壁四周破碎，均有不同程度上的塌孔，导致锚杆无法安装到设计孔深，虽经扫孔处理，但效果不明显，不对相应部位进行预处理，锚杆安装将无法施工。

自钻式锚杆在该地层钻孔速度相对较快，对孔壁要求低，成孔效果好，且不存在塌孔现象，自钻式锚杆成孔速度为砂浆锚杆钻

孔速度的3.99倍，且不存在安装问题。

[1]杨海巍.输电线路岩石锚杆基础试验与破坏模式研究.中国地质大学(武汉),2009.