白鹤滩水电站岩锚梁锚杆施工的关键技术

唐 云 鸿，王 棚，楚 龙 海，李 于 顺

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610213)

1 概 述

地下厂房岩锚梁作为水电站机组吊装及维修的主要受力结构，主要是利用岩锚梁锚杆将钢筋混凝土梁体牢牢地锚固在岩石上，并将所承受的超重荷载与摩擦力通过锚杆传递到岩体上。传统的岩锚梁锚杆施工工艺安全风险大、一次验收合格率低。为提高岩锚梁锚杆的施工工艺水平，保证岩锚梁锚杆施工的质量，需要对传统的岩锚梁锚杆施工技术进行改进。笔者依托白鹤滩工程阐述了具体的改进过程。

白鹤滩水电站左岸主副厂房按“一”字型布置，从南到北依次布置副厂房、辅助安装场、机组段、安装场，总长度为438 m，最大高度为88.7 m。左岸厂房岩锚梁主要靠受力锚杆保持平衡和稳定，因此，在岩锚梁梁体范围内设置了一排受压锚杆和两排受拉锚杆。

白鹤滩水电站左岸地下厂房后期将在岩锚梁上安装两台1 300 t/160 t桥式起重机用于吊装单机容量为100万kW的发电机组(1套发电机转子的起重量为2 600 t)，而岩锚梁的受力稳定则主要依靠岩锚梁受力锚杆优良的锚固质量和精准的安装角度来分解岩锚梁所承受的超重荷载。因此，岩锚梁锚杆施工质量的好坏，将直接影响到白鹤滩水电站地下厂房这一世纪工程的运行安全。

2 施工中的重点及难点

2.1 地质结构复杂，成孔率低

白鹤滩水电站地下厂房洞室群规模大，地质条件较复杂，地应力较高。地下洞室开挖后，在岩体中形成了临空面，由于应力释放，围岩可能存在整体变形、剪切变形和渗透变形问题，且其左岸厂房岩锚梁所处沿线的P2β32、P2β33以第二类柱状节理玄武岩为主，柱状节理玄武岩开挖后易松弛，原嵌合紧密的柱体因松弛而掉块，特别是其受缓倾角结构面切割时易在拱顶和拱肩形成大面积的塌落[1]。因此，复杂的地质条件极大地限制了多臂钻造孔的一次成孔率，从而给造孔施工带来了极大的挑战。

2.2 造孔精度要求高

为达到岩锚梁锚杆均布分散荷载的受力要求，设计对岩锚梁锚杆造孔的精度要求极高，而且对锚杆的孔位、角度、外露长度的精度偏差都有着严格的质量要求，严禁实测值超过设计偏差。因此，锚杆成孔质量的好坏将直接影响到岩锚梁锚杆的施工质量。

2.3 锚杆注浆密实度要求高

业主要求无损检测由施工单位、监理单位、第三方检测机构联合检测，且检测比例达100%，要求左岸厂房岩锚梁锚杆的注浆密实度不小于90%方为合格。而且对每根检测不合格的岩锚梁锚杆都要进行补打补灌，直到全部检测合格为止。因此，每一根受力锚杆在施工过程中都必须严格控制好注浆的密实度。

2.4 锚杆施工工期紧，工序交叉干扰大

由于岩锚梁锚杆的施工位于整个地下厂房施工工期的关键线路上，该工序能否按时完工将直接压缩后续工序的有效作业时间。在整个岩锚梁锚杆施工期间开挖、支护、灌浆、金结、监测、混凝土浇筑等多工种、多工序立体交叉作业，点多面广，工期紧，施工组织复杂，因此，如何确保岩锚梁锚杆施工进度按节点目标完成是该工程的重点和难点。

3 岩锚梁锚杆的施工工艺

3.1 工艺流程

岩锚梁锚杆施工工艺流程见图1。

图1 岩锚梁锚杆施工工艺流程图

3.2 施工方法

(1)材 料。锚杆材料：钢筋应具有出厂证明书，其性能符合国家标准《钢筋混凝土 热轧钢筋》GB1499.2-2007(2009修订)，且应按规定进行抽样试验。水泥采用P.O42.5的普通硅酸盐水泥。砂：采用优质中砂，细度模数宜在2.4～2.8范围内,最大粒径小于2.5 mm。水：拌和用水所含物质不应影响混凝土和易性和造成混凝土的腐蚀。水泥砂浆：岩锚梁锚杆水泥砂浆强度等级不应低于M30。外加剂：按设计文件及监理工程师的要求，在锚杆水泥砂浆中添加的速凝剂和其它外加剂其品质不得含有对锚杆产生腐蚀作用的成分[2]。

(2)测量放样。钻孔前，由于三排锚杆与岩壁均成一定角度，且由于各种原因在岩壁开挖时造成开挖面凹凸不平，各锚杆的实际孔位必须以锚杆的设计角度和实际超挖量由测量人员使用全站仪逐点进行锚杆点孔位放样标识，放样过程中，测量员记录好每个孔位的超欠挖情况并计算出每个孔位锚杆的外露长度数据，最后编制完成锚杆放点测量数据统计表。

(3)造 孔。为提高多臂钻的造孔精度，确保钻孔质量，左右孔位偏差不大于10 cm，上下孔位偏差不大于3 cm，方向角度偏差不大于2°。施工局通过技术改进，在多臂钻操作臂上加装了电子罗盘仪，所加装的电子罗盘仪会实时将操作臂的方向角、倾角动态数据传送到操作平台上的液晶显示屛，操作手在操作平台上即能方便地根据实时动态数据调整操作臂的摆臂位置和角度，实现精准造孔。

在不良地质段，应在保护层开挖前预先进行固结灌浆，以增强围岩的承载力并防止塌孔、卡钻等现象的发生[3]。

(4)清 孔。每孔造孔完成后，多臂钻必须加大水量将孔内的岩粉杂质冲洗干净，边冲边退杆；下倾锚杆孔由于向下倾斜，造孔时应不断突然加大水量，边钻边冲，逐步将岩粉杂质冲出孔外。冲洗后，用塑料带封堵孔口，以免杂物掉入。此外，注浆前还须采用高压风将孔内的积水和岩粉吹洗干净[4]。

(5)注 浆。①材料称量。主厂房岩锚梁受力锚杆采用M30普通砂浆。现场技术员应结合现场砂的含水率换算每盘砂浆各种材料的具体用量，现场使用电子秤分别按实际配合比称量水、水泥、砂、减水剂、膨胀剂。②砂浆的拌制及稠度检测。砂浆拌制时，先将称量好的水泥、砂、膨胀剂、水、减水剂(加入水中)依次放入搅拌槽内进行搅拌，待其搅拌均匀后，采用稠度仪对拌制好的砂浆进行稠度检测。砂浆的稠度宜控制在6～8 cm，对于稠度检测超标的砂浆应作废料处理，重新拌制。③注 浆。注浆前，技术员首先根据设计图纸和测量数据在锚杆外露端拉线，用于控制锚杆端头的位置并使所有锚杆外露端处于一条直线上。注浆时，先将注浆管插入至孔底，然后再向外拉拔50～100 mm，注浆管在孔内的灌浆压力下自行退出，必须保证孔内注浆饱满，直至孔口溢出砂浆时方可停止注浆[5]。

(6)安插锚杆。注浆后即刻插杆，二者应紧密配合，采用汽车吊配合人工进行。锚杆插杆时，锚杆要缓慢、匀速的插入孔底，当锚杆上的外露标识推至孔口时即锚杆安插到位。锚杆插入到位后，用水泥纸临时封堵孔口，防止砂浆外溢，待砂浆初凝后去除。锚杆安装好后，孔口宜采用木楔将锚杆临时固定在钻孔中间，锚杆施工完后3 d时间内，不得敲击、碰撞、拉拔和悬挂重物。

(7)特殊情况的处理。a.造孔时，如遇锚杆点模糊不清，须对锚杆点进行重新放样；b.对于超挖较大的部位，技术员须现场旁站锚杆孔造孔，根据测量资料控制每个孔的造孔深度；c.造孔过程中，对于不符合要求的废孔采用不干缩砂浆进行回填灌浆；d.对于岩锚梁锚杆与系统锚杆点位发生冲突时，应优先保证岩锚梁锚杆满足设计要求；e.注浆开始或中途停止注浆超过30 min时，应用水或稀水泥浆润滑注浆泵管路，然后按照试验确定的配合比重新进行砂浆拌制；f.插杆推进过程中，如遇阻碍，不得倒退，可轻微旋转锚杆使其插入，不得硬性敲击锚杆。

(8)质量检验。本工程锚杆质量检测采用无损检测法，所用仪器型号为JL-MG(C)2011锚杆无损检测仪，其需经质量技术监督部门授权检定机构检定合格后投入使用。主要是利用声波的反射原理检测锚杆的长度和砂浆的密实度，从而判定锚杆施工的质量是否符合质量标准。该方法简单、快捷、准确，且对已施工完成的锚杆不会造成损害。

该工程岩锚梁锚杆的无损检测比例为100%，其中锚杆砂浆的密实度不低于90%为合格。对于检测到的不合格锚杆监理工程师指示作废孔处理，并按监理工程师指示补打代替锚杆孔。

4 结 语

通过对该工程原有锚杆施工工艺中的各关键工序进行深入的改进和提高，施工局固化形成了一整套应对复杂地质条件下超长岩锚梁锚杆施工的关键技术，使白鹤滩水电站左岸厂房岩锚梁受力锚杆一次验收合格率达到了98%，保证了岩锚梁的结构安全，降低了质量缺陷处理成本，加快了工程进度，得到监理、业主的一致好评。白鹤滩水电站岩锚梁施工关键技术应用成熟，质量有保障，安全可靠度高，所取得的经验可为其它类似工程施工提供良好的借鉴与参考，极具推广价值。