玻利維亞米基亞斯引水隧洞錨桿施工技術

玻利維亞米基亞斯水電站引水隧洞1#隧洞長7261.66m，斷面尺寸為3.65m×3.65m。隧洞支護類型分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲa級、Ⅲb級、Ⅳ級5種，每種支護類型中均設計有間距1.5m×1.0m（縱向×環(huán)向）、長度2m的Φ25系統(tǒng)錨桿，系統(tǒng)錨桿設計抗拔力為100kN。根據(jù)業(yè)主方施工技術條款中的規(guī)定，系統(tǒng)錨桿注漿材料可采用水泥砂漿或水泥凈漿，只需滿足水泥砂漿及水泥凈漿的7d抗壓強度不小于28MPa即可。砂漿錨桿現(xiàn)已廣泛應用于國內(nèi)各個行業(yè)的隧道施工，但普遍存在著施工難度大、抗拔力難以達到設計要求的現(xiàn)象。本文從注漿材料的比選到系統(tǒng)錨桿的施工工藝，仔細介紹了玻利維亞米基亞斯水電站引水隧洞1#隧洞的錨桿施工技術，在國內(nèi)外的隧道錨桿施工過程中具有一定的借鑒意義。
　　1   注漿材料的比選
　　1.1 經(jīng)濟指標分析
　　1.1.1 材料費
　　水泥砂漿配合比為890kg：890kg：10.7kg：356kg（水泥：砂：減水劑：水）。根據(jù)當?shù)厥袌鰞r格，水泥按1400元/t、砂按120元/m?、減水劑按27元/kg計算，砂的比重取1.65，注漿用砂必須重新過篩，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，當?shù)厣暗睦寐始s為50%。由此計算每方水泥砂漿的單價為：890×1.4+890/50%/1.65×0.12+10.7×27=1664元/m?。
　　水泥凈漿的水灰比為0.4：1，每方水泥凈漿水泥用量取1364kg。由此計算每方水泥凈漿的單價為：1364×1.4=1910元/m?。
　　每米錨桿的注漿量按[（0.045/2）2-（0.025/2）2]×3.14=1.099×10-3，錨桿設計總長度為58507m，由此可以計算出總注漿方量為：58507×1.099×10-3=64.3m?。
　　考慮到每根錨桿所需注漿量相當少，在實際施工過程中損耗量會偏大，故損耗率按50%計算。所有錨桿的注漿材料采用水泥凈漿和水泥砂漿的材料費用差額為：（1910-1664）×64.3×1.5=23727元。
　　1.1.2 人工費
　　當注漿材料采用水泥砂漿時，需要額外付出砂子過篩的人工費。砂需要量為：64.3×1.5×0.89/1.65=52m?。
　　玻利維亞當?shù)毓と巳展べY為69元，由于當?shù)毓と诵瘦^低，根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，按每人每天生產(chǎn)注漿用砂2m?砂計算，人工費為：52/2×69=1794元。
　　綜上可以計算出：
　　采用水泥凈漿費用-采用水泥砂漿費用=23727-1794=21933元。
　　1.2 技術指標分析
　　當采用水泥凈漿，較采用水泥砂漿施工，有如下幾處優(yōu)點：
　?。?）水泥凈漿漿液凝固的時間便于調(diào)節(jié)，可根據(jù)現(xiàn)場施工的實際情況動態(tài)控制凝固時間。
　?。?）水泥凈漿漿液的析水率低，具有較好的穩(wěn)定性。
　　（3）采用水泥凈漿施工工藝簡單，可操作性強，在施工過程中易于錨桿的安裝。
　　1.3 施工環(huán)境分析
　　在玻利維亞隧洞錨桿施工過程中注漿材料大多采用水泥凈漿，質(zhì)量檢測結果比較理想，業(yè)主方更傾向于采用水泥凈漿施工。
　　通過對系統(tǒng)錨桿注漿材料的經(jīng)濟指標分析、技術指標分析和施工環(huán)境分析，當注漿材料采用水泥凈漿時具有施工方便、操作簡單、施工質(zhì)量保障性高等優(yōu)勢，且又能得到業(yè)主方的認可;而在費用方面，僅比采用水泥砂漿多花費21933元。綜上比較，在玻利維亞米基亞斯水電站引水隧洞1#隧洞系統(tǒng)錨桿施工過程中，注漿材料將采用水灰比為0.4∶1的水泥凈漿。
　　2   系統(tǒng)錨桿現(xiàn)場施工
　　2.1 施工準備
　　（1）系統(tǒng)錨桿鉆孔采用阿特拉斯20m?的移動螺桿式空壓機、天水YT28型氣腿式鑿巖機進行，注漿采用河南耿力排漿量7m3/h、壓力16MPa的雙液注漿機進行。在施工前，首先對這些設備進行檢查并試運行，確保風、水、電管線路運行正常，確保作業(yè)區(qū)域內(nèi)具有良好的通風與照明。
　?。?）采用全站儀對隧道開挖斷面進行檢查，對欠挖處及時進行處理，確保其凈空尺寸滿足設計要求。
　?。?）對巖面有滲漏水處采用鉆孔及埋設引排水管進行處理。
　?。?）根據(jù)設計與業(yè)主技術條款的要求，首先進行一層5cm厚的初噴混凝土施工。
　　2.2 系統(tǒng)錨桿施工
　　2.2.1 工藝流程
　　系統(tǒng)錨桿施工工藝流程：布孔→鉆孔→清孔→注漿→插入錨桿→安裝墊板與螺母。
　　2.2.2 施工工藝
　?。?）布孔：根據(jù)設計圖紙采用紅油漆將系統(tǒng)錨桿位置在巖面上做出標記，錨桿的具體位置及間距可由地質(zhì)工程師根據(jù)現(xiàn)場圍巖的實際情況向業(yè)主方提出申請，做出適當?shù)恼{(diào)整。 　　（2）鉆孔：由工人在自制的操作平臺上采用手持式氣腿鑿巖機進行鉆孔，鉆頭采用?42十字合金鉆頭，鉆孔方向原則上沿隧洞的徑向方向進行，但同時也應根據(jù)現(xiàn)場圍巖的節(jié)理走向做出適當調(diào)整，應與圍巖的主要結構面垂直。
　?。?）清孔：注漿前，采用高壓風以不小于350kPa的壓力清潔鉆孔，清除孔內(nèi)金屬屑、石渣、泥漿、油污等雜物。
　?。?）注漿：注漿采用河南耿力排漿量7m3/h、壓力16MPa的雙液注漿機進行，水泥凈漿的拌制采用小型拌和機現(xiàn)場拌制，隨拌隨用，拌合嚴格按照配合比進行拌制，且在整個注漿施工過程中，為防止?jié){液沉淀，需不停拌合。注漿管端頭連接一根?32輕質(zhì)鋼管，注漿時先將鋼管孔內(nèi)至孔底5～10cm處，開啟注漿機，將鋼管緩慢從孔內(nèi)抽出，直至漿液自孔內(nèi)溢出，采用提前準備好的水泥袋堵住孔口，停止注漿。
　?。?）插入錨桿：勻速將錨桿插入孔內(nèi)，保證錨桿入孔長度達到錨桿設計長度的95%以上。在插入錨桿過程中如出現(xiàn)大量漿液溢出的現(xiàn)象則需重新進行注漿，確?？變?nèi)漿液飽滿。
　?。?）待漿液終凝后安裝墊板、墊圈與螺母，墊片、墊圈和螺母均須用水泥凈漿涂抹進行防銹防腐保護。
　　2.3 系統(tǒng)錨桿施工注意事項
　?。?）鉆孔時，要保證孔位直順，否則在注漿時和錨桿安裝時錨桿不易安裝到孔底。
　?。?）鉆孔時要嚴格按設計深度鉆孔，在鉆桿上做定位標記，用于控制孔深，鉆孔過深將影響錨固質(zhì)量。
　?。?）注漿前孔內(nèi)一定要清洗干凈，不得有雜物，否則會造成注漿困難，同時影響錨固質(zhì)量。
　?。?）注漿時注漿鋼管應插至距孔底5～10cm，隨漿液的注入緩慢勻速拔出，不能很快抽出，會造成孔內(nèi)漿液不足存在孔隙，無法完全包裹桿體，導致錨固力下降。
　?。?）錨桿插入孔內(nèi)長度不應小于設計長度的95%。插入錨桿時一定要勻速、慢慢插入，嚴禁使勁打擊錨桿，造成孔內(nèi)漿液向外噴出，導致漿液不飽滿，降低錨桿的錨固能力。
　?。?）錨桿墊板安裝時一定要緊貼支護面，使錨桿能均勻承受圍巖變形的應力。
　　3   結語
　　通過在玻利維亞米基亞斯水電站引水隧洞1#隧洞系統(tǒng)錨桿現(xiàn)場的施工情況和施工過程中錨桿檢測情況來看，錨桿抗拔力均大于100kN，完全滿足設計要求。
　　采用水泥凈漿作為注漿材料較之水泥砂漿施工方便，操作簡單，錨桿更易于插入孔內(nèi)，孔內(nèi)漿液密實度得到了很大提高，保證了錨桿的錨固能力。