渗水条件下锚杆注浆技术在塔贝拉项目的探索与应用

向 越，石 从 富

(中国水利水电第七工程局有限公司 国际工程公司，四川 成都 610081)

1 工程概况

塔贝拉水电站位于巴基斯坦首都伊斯兰堡西北方，取水口的改扩建是塔贝拉四期扩建工程中的重要组成部分，主要施工内容为高边坡和竖井开挖以及进水塔基础和塔体混凝土浇筑。鉴于取水口位于电站上游库区(库区水位高程为430～472 m)，项目实施了混凝土围堰挡水以创造干地施工条件，汛期施工期间，围堰内外最大水位差达43.75 m。在基坑开挖区域，岩石以辉绿岩为主，因辉绿岩颗粒细小，岩石强度高、不易风化，但其作为一种侵入岩，其与围岩的接触部位岩性不均一、节理裂隙多、岩石破碎、风化严重、透水性大，在围堰外围的水压力作用下导致基坑内渗水严重，直接影响到围堰基础边坡的稳定。为此，项目部采用锚杆支护的技术措施用以加强边坡稳定性以确保基坑中其它施工活动的正常进行。

2 锚杆类型的选择

现场实际情况表明，存在渗水的边坡绝大部分为临水侧非永久性结构边坡，主体岩石整体性较好，渗水主要存在于风化节理裂隙中，锚杆支护的主要目的是提高边坡的稳定性，对其位移要求控制并不严格，根据《岩土锚杆与喷射混凝土技术规范》中非预应力锚杆类型与适用条件并综合考量安全性、经济适用性等各项因素后，最终决定采用非预应力锚杆对渗水边坡进行支护，锚杆L为600 mm，φ25 。

3 锚杆施工方案的选择

3.1 常规注浆锚杆施工

初期拟定的施工方案是使用常规注浆方法进行锚杆施工。常规注浆方法是锚杆施工中最为普遍采用的一种施工方式。根据锚孔的部位和方位及锚杆种类可选择先注浆、后插杆或先插杆、后注浆。先注浆后插杆时，在锚杆孔成孔后先将注浆管插入孔底，再向外拉出50～100 mm，然后开始注浆，注浆管需随水泥砂浆的注入缓慢匀速地拔出以保证砂浆能均匀地注满锚孔；先插杆、后注浆时，孔口需设止浆塞及通气管，相较于前一种施工工序，其一般多用于中空锚杆施工或锚孔角度水平和向下倾斜的情况。在该项目，锚杆使用螺纹钢筋，锚孔垂直于岩石节理面且大部分为上仰孔，故选取先注浆、后插杆的施工工序。在实际操作过程中，我们发现，除个别不渗水或少量渗水的锚孔能以常规注浆方式完成锚杆施工外，其余绝大部分锚孔由于孔内存在较多的承压渗水，极易将砂浆稀释后裹挟带走而导致锚固失败。针对这种情况，通过参考类似工程的施工经验并结合项目实际情况，项目部技术人员反复研究后提出了以下两种新的施工方案，即锚固剂锚杆和孔口堵水注浆锚杆施工，通过现场试验进行比选，确定出其中一种作为最终实施方案。

3.2 锚固剂锚杆施工

在使用常规注浆方式进行锚杆施工无法满足现场实际需要后，首先，我们希望能找到一种凝固时间短、初期强度高且不易受水流影响的“特殊砂浆”以解决渗水带来的问题。参考类似施工经验并经现场试验研究、实施配制出了一种快硬锚杆锚固剂，该锚固剂主要包含水泥、速凝剂、矿渣等成分，具有初凝时间短、硬化速度快、前期强度高、短时间内有抗渗水冲刷及稀释作用等特点，并且可根据施工需要加工成不同大小规格的锚固剂药卷。在使用时，首先将药卷放入水中均匀浸湿，而后送入锚孔中、待药卷装填完毕插入锚杆并将锚固剂包裹纸袋捣破，让其凝固粘结于锚孔及杆体上且需及时在孔口将杆体楔住，上好垫片、拧紧螺帽，在锚固剂凝固前不可使杆体移位或晃动以免影响锚固效果。试验结果表明：该锚固剂初凝时间平均为4 min，28 d抗压强度可达30 MPa，能够适用于渗水锚孔的施工。但在实际操作中发现，使用这种药卷存在一些缺陷：第一，药卷的流动性和包裹性差，送入锚孔后，锚固剂在孔中的均匀性和饱和度很难保证，从而使锚杆的锚固效果受到直接影响；其次，使用锚固剂药卷进行锚杆施工，虽然操作较为简单，但其效率偏低，不适宜大范围、大批量实施。因此，该方案虽然具有较强的抗渗水作用，但在本工程中实用性不高，暂且作为备选。

3.3 孔口堵水注浆锚杆的施工

“孔口堵水注浆法”最初被提出来是被定义为一种适用于高涌水地层锚杆的施工工艺，其主要是通过水浆置换、多次注浆、高压注浆等技术手段完成在承压水环境下的锚杆注浆施工。根据“孔口堵水注浆法”的技术要点并结合项目实际情况，项目部工程技术人员提出了一种适用于本项目的施工方法，其主要施工工艺简述如下：渗水条件下锚杆孔成孔后，采取先插杆、后注浆的施工工序，锚杆在插入锚孔前需绑两根PVC软管，第一根直径为10 mm，绑于锚杆正上方(用于注浆，出口距锚杆端部约50～100 mm，以便于砂浆注入)，另一根直径为5～10 mm(根据孔内水量大小调整)，绑于锚杆正下方(用于排水，绑扎的位置根据锚杆孔深度决定，只需控制PVC软管入孔深度为200 mm左右即可，便于将渗水导出)，具体情况见图1。

将“改造”好的锚杆插入锚孔后，孔口需用快硬水泥迅速封堵，以迫使渗水由绑扎于锚杆下方的排水管流出，此时，将排水管提高直至其出水口停止出水，然后由上部注浆管连接注浆机后开始注浆，同时观察排水管在注浆后流出的液体的变化，一开始为水，随后缓慢变为被水稀释的砂浆，待最终排出的为纯砂浆后，将下部软管翻折封堵，在上部软管内部注满砂浆后进行封堵，即全部完成锚杆注浆的施工。项目部对该施工方案进行了现场试验，图2分别为无渗水常规注浆方式施工锚杆与渗水条件下采用新注浆方式施工锚杆的拉拔试验曲线。

图1 孔口堵水注浆工艺简图

图2 无渗水常规注浆与渗水条件下新注浆施工锚杆的拉拔试验曲线图

从图2中可以看出：使用“孔口堵水注浆法”的渗水条件下的锚杆与无渗水常规注浆方式施工锚杆的抗拉强度基本保持在同一水平，可以证明其注浆质量是得到了保证的，且相对于锚固剂施工锚杆，使用“孔口堵水注浆法”的施工效率能提高40%以上。因此，不论是在科学性、可靠性、实用性等方面，“孔口堵水注浆法”都表现出了一定的优势。

3.4 比选结论

经过比较，最终将“孔口堵水注浆法”应用于取水口边坡支护工程中并取得了良好的效果。在该施工工法运用过程中需要控制的几个关键点为：(1)必须设置排水管以实现砂浆置换渗水；(2)注浆前需抬高排水管，使孔内的渗水保持静止状态，以保证注浆的顺利进行；(3)在砂浆中适量添加外加剂以减少凝固时间，以免被渗水稀释；(4)锚孔需封堵到位，否则将影响注浆效果。

4 结 语

“孔口堵水注浆法”是一种适用于高涌水地层预应力锚杆的施工方法，但在塔贝拉项目中，技术人员在抓住其技术要点的基础上，结合工程实际，灵活运用，提出了一种操作更为简便且可靠、实用的施工工法，最终成功地解决了渗水边坡锚杆支护问题，对类似工程施工具有一定的参考价值。