苗尾水电站溢洪道锚筋桩生产性试验

(中国人民武装警察部队 水电第一支队， 河北 唐山 063000)

1 工程概况

苗尾水电站溢洪道布置在大坝左岸岸坡，为开敞式溢洪道，主要由进水渠段、闸室控制段、泄槽段、挑流鼻坎段和下游预挖冲刷坑组成。边坡支护型式共分为A、B、C、D 四种类型：①A型支护,锚筋桩+混凝土框格梁+挂网喷混凝土+坡面系统排水孔+主动防护网。②B型支护,预应力锚索+混凝土框格梁+锚筋桩、锚杆+挂网喷混凝土+坡面系统排水孔。③C型支护,预应力锚索+系统锚杆+挂网喷混凝土+马道锁口锚筋桩+坡面系统排水孔。④D型支护,锚筋桩、锚杆+贴坡混凝土+马道锁口锚筋桩+坡面系统排水孔。锚筋桩施工工程量约1 756束。

2 地质特征

溢洪道进口利用天然的回槽子沟口，轴线方向为S75°E，穿过回石山梁。沿线地形起伏，山顶高程1 530 m，上下游地表坡度45°～55°。岩性为砂质绢云板岩及变质石英砂岩，岩层走向与溢洪道进口段边坡近正交，与轴线方向斜交，交角60°左右，岩层主要倾向山内，倾角由地表至深部渐变陡。主要断层有F109、F122～F127、F135、F151、F156等，其中F109、F122、F125断层通过进口边坡，F124、F125、F140、F127、F156、F151断层通过泄槽段上游侧边坡，F126断层通过冲刷坑基础。因溢洪道位于回石山梁呈带状山脊位置，地形四面临空，边坡较高，山脊岩体风化卸荷深度大，岩体较破碎，上部岩体倾倒变形强烈，发育深度大，边坡总体岩体质量差。

3 试验方案

针对溢洪道部分边坡开挖揭露岩体破碎、边坡总体岩体质量差、锚筋桩成孔难度大等问题[1]，通过在溢洪道进水渠段高程1 570～1 575 m已开挖坡面进行锚筋桩施工试验，以确定锚筋桩钻孔及灌浆施工工艺，确保施工顺利进行。试验孔布置如图1所示。

图1 试验孔位布置示意

3.1 试验设备

投入的主要施工设备有：中风压20 m3电动空压机2台，YXZ-70A型液压潜孔钻机1台，QZJ-100B型潜孔钻机1台，3SNS灌浆泵1台，200 L双层搅拌筒1台，砂浆泵1台，Φ127偏心钻具1套，Φ168同心钻具1套，拔管机、套管等。

3.2 内容及参数

根据边坡地质情况及试验大纲要求，在溢洪道进水渠段1 570～1 575 m高程已开挖坡面布置6个孔进行锚筋桩试验施工。2孔为裸钻钻进，采取固壁措施后钻孔[1]；4孔跟套管钻进，同时进行锚筋桩的制作、安装及灌浆施工试验。试验锚筋桩基本参数见表1。

表1 锚筋桩试验参数

表2 锚筋桩钻孔情况记录

4 试验流程

4.1 测量定位

根据施工设计图，利用控制点定出每孔锚筋桩孔的桩号、方位及标高、钻进轴线等。

4.2 钻孔施工

钻孔是影响施工工期和施工质量的关键因素。在钻孔施工时，为提高工作效率和确保施工质量，应根据设计要求的钻孔参数和地层类型确定适用的钻孔设备和工艺。锚筋桩钻孔的位置、方向、孔径及孔深按设计图纸要求施工，开孔误差不大于10 cm，孔深不允许欠深，超深不大于40 cm，孔径不小于设计要求。钻孔设备选用YXZ70A锚固钻机和QZJ-100B钻机，钻孔采用风动潜孔钻进。试验过程钻孔进尺基本情况如表2所示。

由于MS-3、MS-5地质岩性情况相似，MS-3固壁灌浆效果较差，经分析比较决定不再对MS-5进行固壁灌浆处理。

4.3 锚筋桩制作及安装

由于锚筋桩较长(L=15 m/20 m)，如加工后运至现场安装，施工难度大，因此采用现场焊接安装方案。20 m锚筋桩由3Φ28钢筋焊接形成，搭焊接头处分别错开1 m，焊接钢筋下料尺寸分别为(单位：m)：9+9+2、8+9+3、7+9+4，即第一节由3根长9 ,8 ,7 m的钢筋焊接形成，第二节均接9 m钢筋，第三节分别接2,3,4 m钢筋。整根锚筋桩每2 m设一处焊缝，焊缝长10 cm，三面焊，钢筋断开处用长为10D的同直径钢筋帮条焊。15 m锚筋桩由3Φ25钢筋搭接焊形成，焊接钢筋下料尺寸分别为(单位：m)：9+6、8+7、7+8，即第一节由3根长9,8,7 m的钢筋焊接形成，第二节分别接6,7,8 m钢

表3 锚筋桩灌浆情况记录

筋，焊接工艺与20 m锚筋桩一致。锚筋桩注浆管用铁丝与杆体绑紧，每焊好一节,人工往孔内推进一节，焊接时注意保护注浆管不被损坏。

4.4 锚筋桩灌浆

从钻孔情况看，岩石风化严重、破碎、易塌孔，页岩状结构松散易掉块，锚筋桩安装好后拔出套管，目测孔内存在掉块现象。近孔口段岩石风化较为严重、结构较松散，拔管时岩面经受力挤压，近孔口段存在塌孔现象。纯水泥浆流动性好、渗透性强，对结构松散的地层能起到很好的改善作用。砂浆流动性、渗透性差，对于局部塌孔、掉块的孔用砂浆灌注易堵管，灌浆不饱满；用纯水泥浆灌注比较饱满、密实，灌浆效果相对较好，并且不易堵管[2]。根据实际情况，本次锚筋桩试验孔选用水灰比为0.5 ∶1的纯水泥浆(原设计为M25水泥砂浆)进行锚筋桩孔灌浆，由于边坡岩石结构较松散，灌浆采取无压或低压灌注，灌浆压力0～0.2 MPa。锚筋桩试验孔灌浆情况如表3所示。

5 结 语

溢洪道部分已开挖边坡揭露岩体风化严重、破碎，岩体结构松散，边坡岩体总体质量差。锚筋桩钻孔采用简单的潜孔裸钻，由于塌孔、卡钻严重，很难钻进，无法成孔；采用固壁灌浆方法钻孔效果很差，耗时较长，很难成孔，功效也很低；跟套管钻进方法钻孔，钻孔故障较少，成孔率高，耗时短，功效较高。对于易掉块、塌孔的孔道灌浆，用纯水泥浆灌注较砂浆灌注更饱满、更密实，灌浆效果更佳，对边坡岩体结构也起到较大的改善。本次试验边坡总体岩体质量差、稳定性差，边坡开挖后需及时支护，从施工进度及施工质量控制角度出发，建议对具有相似岩体情况的边坡进行锚筋桩钻孔施工时，宜采用跟套管钻孔成孔，灌浆可采用纯水泥浆灌注。