1、1浅谈复杂地质边坡开挖多种支护措施的综合应用摘要: 黄登电站工程缆机平台边坡高，地质条件差，开挖区存在倾倒蠕变、松弛岩体，开挖工程量大，施工强度高；需采取多种支护措施综合治理，确保边坡开挖的顺利实施。 关键词:锚杆 锚筋桩 预应力锚索 喷混凝土 排水孔 中图分类号： TU37 文献标识码： A 1、概述 复杂地质条件下高边坡开挖必须保证施工过程中边坡的安全及稳定，为此必须采取多种浅层及深层支护措施与开挖工序及时跟进，确保边坡施工期的稳定和安全。本文主要对黄登电站工程缆机边坡开挖过程中采取的支护型式：喷混凝土、普通砂浆锚杆、锚筋桩、预应力锚索及边坡排水孔等的施工进行了阐述。 2、锚杆 注浆锚杆主
2、要形式为：25、L=4.5m；28、L=9.0m。 2.1 材料 锚杆(锚筋桩)材料：按施工图纸的要求，选用级或级高强度的螺纹钢筋，所有锚杆(普通砂浆锚杆锚筋桩等)必须安装锚垫板，采用Q235 钢，采用正方形锚垫板时尺寸不小于 150mm150mm8mm，采用圆形锚垫板时直径不小于 200mm，厚度不小于 8mm。 2 水泥：注浆锚杆(锚筋桩)水泥砂浆中的水泥采用强度等级不低于42.5 的普通硅酸盐水泥。 砂：采用最大粒径小于 2.5mm 的中细砂。 水：凡符合国家标准的饮用水，均可用于拌和与养护混凝土。未经处理的工业污水和生活污水不得用于拌和与养护混凝土。 混凝土拌和养护用水与标准饮用水试验
3、所得的水泥初凝时间差及终凝时间差均不得大于 30min。 混凝土拌和养护用水配置水泥砂浆 28d 抗压强度不得低于标准饮用水拌和的砂浆抗压强度的 90%。 拌和与养护混凝土的 PH 值和水中的不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐的含量符合表 2-2 的规定。 拌和与养护用水的指标要求表 2-2 项目 钢筋混凝土 素混凝土 PH 值 4 4 不溶物 mg/L 2000 5000 可溶物 mg/L 5000 10000 氯化物(以 Cl-计)mg/L 1200 3500 硫酸盐(以 SO42-计)mg/L 2700 2700 水泥砂浆：砂浆标号必须满足施工图纸的要求。 外加剂：按施工图纸要求，在注浆锚杆
4、(锚筋桩)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 施工方法 3锚杆施工的原则是：结合开挖出渣蹬渣作业，预裂爆破后，出渣高程每下降 5m，立即进行该部位锚杆施工，长度 9m 的锚杆钻孔利用开挖钻孔钻机 ROCD7 液压钻机（开挖设备） ，长度 4.5m 的锚杆钻孔采用 YT-28手风钻钻孔，在下一层开挖前完成砂浆锚杆施工。 布孔：按施工图纸测量定位布置钻孔位置，其孔位偏差不大于100mm。锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求，施工图纸未作规定时，其系统锚杆的孔轴方向垂直于开挖面；局部加固锚杆的孔轴方向与可能滑动面的倾向相反，其与滑动面的交角大于 45。
5、 钻孔：长度6m 的砂浆锚杆钻孔采用 ROCD7 液压钻机（开挖设备）钻孔；长度6m 的砂浆锚杆钻孔采用 YT-28 手风钻进行钻孔。砂浆锚杆的钻孔孔径大于锚杆直径，若采用“先注浆后安装锚杆”的程序施工，钻头直径大于锚杆直径 15mm 以上；若采用“先安装锚杆后注浆”的程序施工，钻头直径大于锚杆直径 25mm 以上。 锚杆孔深必须达到施工图纸的规定，孔深偏差值不大于 50mm。 洗孔：钻孔结束后，用高压风水洗孔，将孔内岩粉清除,并将孔内积水吹干。 验孔：对孔位、孔深、斜度进行检查验收，合格后方可进入下道工序。 注浆、插锚杆：按配合比拌制砂浆，采用注浆机注浆，长度6m的砂浆锚杆采用先插锚杆后注浆
6、，其余砂浆锚杆先注浆后插锚杆。保证注浆饱满，水泥密实度必须达到杆体全长的 75%以上。 锚杆注浆的水泥砂浆强度等级必须满足设计要求，其配合比在以下4规定的范围内通过试验选定： 水泥砂 1112（重量比） ； 水泥水 10.3310.35。 砂浆拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆在初凝前用完，严防石块、杂物混入。 先注浆的永久支护锚杆，在钻孔注满浆后立即插杆；后注浆的永久支护锚杆，在锚杆安装后立即进行注浆。 注浆开始或中途停止 30min 时，用水或稀水泥浆润滑注浆罐及其管路；注浆时，注浆管插至孔底 50100mm，随砂浆的注入缓慢匀速拨出；杆体插入后，若孔口无砂浆溢出，及时补注。 锚杆（锚筋桩
7、）注浆后，在砂浆凝固前，不得敲击、碰撞和拉拔锚杆（锚筋桩） 。 3、锚筋桩 左岸揽机平台 EL1780m 以上开口线外 3.0m、右岸揽机平台 EL1800m以上开口线外 3.0m 设置锁口锚筋桩，主要形式为：328，L=9m，间排距 3m3m。 制安：在后方加工厂按设计要求加工成型，钢筋束焊接牢固，焊接对中环，对中环的外径可比孔径小 10mm 左右，一个钢筋束在孔内至少有两个对中环，注浆管和排气管牢固地固定在钢筋束内并保持畅通。进浆管距孔底 30cm，回浆管放入距孔口 30cm。经验收合格后运往现场安装。安装时采用机械配合人工安插。 布孔：将岩面清理干净，根据设计图纸布设孔位，其孔位偏差不5
8、大于 100mm。锚筋桩孔的孔轴方向满足施工图纸的要求，施工图纸未作规定时，锚筋桩的孔轴方向垂直于开挖面；局部锚筋桩的孔轴方向与可能滑动面的倾向相反，其与滑动面的交角应大于 45。 钻孔：以钢筋束的外接圈的直径来选择钻孔直径。根据现场条件，采用 YQ-100D 潜孔钻机造孔，钻孔时如遇断层破碎带无法成孔时进行固灌后重新造孔。孔深必须达到施工图纸的规定，孔深偏差值不大于50mm。 清孔：钻孔结束后，用高压风水洗孔，并将孔内水吹干，孔内岩粉和积水必须清除干净。 验孔：对孔位、孔深、斜度进行检查验收，合格后方可进入下道工序。 注浆：按配合比拌制砂浆，采用 3SNS 灌浆泵注浆。锚筋桩注浆的水泥砂浆强
9、度等级必须满足设计要求，其配合比在以下规定的范围内通过试验选定： 水泥砂 1112（重量比） ； 水泥水 10.3310.35。 砂浆拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆在初凝前用完，严防石块、杂物混入。 锚筋桩注浆后，在砂浆凝固前，不得敲击、碰撞和拉拔锚筋桩。 封堵：采用水泥掺加水玻璃进行封孔。 4、预应力锚索 岩石预应力锚索的主要形式为：1800kN 级全长粘结锚索，长度为630m50m；1000kN 级有全长粘结锚索，长度为 35m40m。 预应力锚索施工遵循“边坡开挖一台（相邻马道高差范围） ，支护一台”的原则，在特殊情况下，未完成永久支护的边坡高度不大于 30m，并满足边坡稳定和限制卸
10、荷松弛的要求，可根据爆破试验调整。 根据开挖分层分区施工程序，该区开挖完成后，搭设排架，预应力锚索施工在排架上进行。 施工方法：锚拉板区：先在排架上进行锚索钻孔，安装锚索，锚固段注浆，锚墩头浇注，等强 7 天后，进行第一次张拉，张拉荷载达到设计永存力的 50%后固定；然后拆除排架，浇筑锚拉板混凝土；再重新搭设排架，锚拉板和锚索墩头混凝土强度达到设计要求后，进行第二次张拉，最终荷载按设计值控制，然后按设计要求进行张拉段灌浆和锚头保护。 非锚拉板区：亦在排架上进行锚索钻孔，安装锚索，锚固段注浆，锚墩头浇注，等强 7 天后，进行张拉，张拉荷载达到设计要求值固定，按设计要求进行张拉段灌浆和锚头保护。与
11、锚拉板区相比，张拉按要求一次性完成，排架不需要拆除重新搭设。 4.1 材料 预应力锚索使用的钢绞线其性能指标符合 GB5224-2003 的规定。全长粘结式锚索采用高强度低松弛光面钢绞线，必须有出厂合格证书和标牌，经监理人检查合格后方可使用。 每批预应力钢绞线均需有材质成份的质量证明书，按监理人的指示按 GB5224-2003 的规定，对预应力钢绞线抽样进行力学性能试验，并将试验成果报送监理人。 7钢绞线外包装完整，表面无油渍、锈蚀、毛刺、损伤等，伸直性能良好、无散头，外观检查合格后方能入库，并作详细记录。 钢绞线在运输中防止磨损和免受雨淋、湿气或腐蚀性介质的侵蚀。存贮期间架空堆放，如储存时间
12、过长，对未镀锌的钢绞线使用乳化防锈剂喷涂表面，并采取防腐措施。 预应力锚索灌浆使用的水、砂和外加剂的要求与锚杆相同，锚索灌浆用水泥采用大厂新鲜普通硅酸盐早强型水泥，强度等级不得低于42.5。 4.2 粘结式预应力锚索施工方法 施工准备：依据设计图纸及施工进度计划，采购锚索用各种材料，并对高强度低松驰钢绞线等主要材料抽样做力学试验，测定最小破断力、屈服强度等 是否符合设计规定要求。张拉前对张拉机具千斤顶、压力表、油泵进行联合 率定，绘制千斤顶与油压表读数关系曲线；千斤顶标定采用主动标定。 测量定位：由现场技术员配合测量人员按施工图纸要求采用全站仪正确放出各锚孔孔位及方位，并用红漆标识清楚，同时由
13、技术员向钻孔操作人员逐孔进行钻孔参数及钻孔要求的技术交底。 钻机定位加固：钻机就位后，按设计的高程、方位角及倾角调整钻机，由技术人员用地质罗盘仪和水平仪检查无误后，对钻机机架进行加固，保证钻机开孔精度。 8 钻孔： 预应力锚索钻孔的位置、方向、孔径及孔深，符合施工图纸要求。钻孔的开孔偏差不得大于 10cm，终孔孔轴偏差不得大于孔深的 2%，方位角偏差不得大于 3o，终孔孔深宜大于设计孔深 40cm，终孔孔径不得小于设计孔径 10mm。对穿锚索的孔斜误差不得大于孔深的 2%。钻孔孔径不小于施工图纸和厂家产品说明书规定的要求。 钻孔设备采用 YG-80 型钻机配空压机。1800KN 级孔径为150
14、mm，1000KN 级孔径为 115mm。在条件允许的情况下，可利用开挖设备施工部分锚索孔。 预应力锚索的锚固端位于稳定的基岩中，若孔深已达到预定施工图所示的深度，而仍处于破碎带或断层等软弱岩层时，延长孔深，继续钻进，直至监理人认可为止。 钻孔过程中，如遇岩体破碎或地下水渗漏严重钻进受阻时，采取固结灌浆等堵漏止水措施。若岩性软弱孔壁易坍塌，采用跟管法钻进成孔。待灌浆强度超过 5MPa 后，再进行扫孔。 记录好每一钻孔的尺寸、回水颜色、钻进速度和岩芯记录等数据。造孔过程中做好锚固段始末两处的岩粉采集，若在锚固段发现软弱岩层、出水、落钻等异常情况时，主动通知监理人，共同研究补救措施，以确保锚固段位
15、于稳定的岩层中。若在其它部位发现软弱岩层、出水、落钻等异常情况，也随时作好采样记录，并及时报告监理人。 通过新浇混凝土结构的锚索孔，按 DL/T5083-2004 第 7.1 节的规定在锚孔部位的混凝土结构内预留孔。 9 清孔和验孔：钻孔完毕后，连续不断地用压力风水彻底冲洗钻孔，并将钻孔冲洗干净。对孔位、孔深、斜度进行测量检查，验收合格后方可进入下道工序，不符合设计要求的孔作废孔处理，并全孔灌注 M25 水泥砂浆回填后重钻。 验收合格后在不超过 13d 的时间内即可以进行下索、锚固段注浆等工序。若验收后钻孔闲置时间超过 3d，则必须重新验收方可进行下一道工序。 锚索的制作与安装 在编束车间按照
16、施工图纸所示的尺寸下料，将下好料的单根钢铰线顺直排列在编束平台上，同时绑扎好灌浆管，下倾锚索注浆管口在孔底，排气管距止浆环 20cm；上倾锚索，注浆管口距止浆环 20cm，排气管口在孔底。 内锚固段组装成枣核状，量出内锚固段的长度并作出标记，在此范围内穿对中隔离支架，间距 1.0m，两对中隔离支架之间扎铅丝一道；内锚固段锚束分层组装，其中 1000kN 级按一层组装，1800kN 级为二层，隔离支架应能使钢绞线可靠分离，使每根钢绞线之间的净距5mm，且使隔离支架处锚索体的注浆厚度大于 10mm。编束时一定要把钢绞线理顺后再进行绑扎，最后在内锚固段端头装上锥形导向帽。隔离支架选用塑料隔离支架。张
17、拉段每隔 2.0m 设置一道对中支架，端头 2m 区段内加密到1m；对中支架保证其所在位置处锚索体的注浆厚度大于 10mm，对中支架之间扎铅丝一道，锚索入孔前应逐段剪去铅丝。 每根钢绞线按顺序编号标识，同时挂牌标明锚束编号。 10 锚索锚固段和张拉段的交界处设置定位止浆环，止浆环可采用加工好的充浆膨胀式止浆环、充气膨胀式止浆环。但必须能承受大于0.5MPa 的注浆压力，且不漏浆。止浆环处钢绞线与止浆环之间用环氧树脂粘结并密封好。止浆环的材料、型式通过试验确定，或采购定型产品，经监理人批准后使用。 锚索捆扎完毕，采取保护措施防止钢丝或钢绞线锈蚀，运输过程中防止锚索发生弯曲、扭转和损伤。 锚束体经
18、验收合格后运往现场安装，采用人工配合倒链进行安插。 锚固段的灌浆 锚索安装完成后，灌浆前，通过灌浆管送入压缩空气，将钻孔内的积水排干。 锚固段采用水泥砂浆和纯水泥浆进行灌注，浆液的配合比经试验确定，若采用纯水泥浆进行灌注，其水灰比 0.330.45，浆液中掺入一定数量的膨胀剂和早强剂，要求浆液 3h 后的泌水率控制在 2%以内，7 天的结石强度不低于 30MPa。 浆液采用 NJ-400A 型高速搅拌机拌制，JT 型自动记录仪记录，灌浆泵采用 3SNS 灌浆机（三缸）和 JJS-2B 型双桶立式搅拌机。灌浆采取间隙灌浆法或反复屏浆法，灌浆压力符合设计要求，一般为0.50.7MPa，重要部位采用真空灌浆法。 灌浆过程中，观察出浆管的排水、排浆情况，当排液比重与灌浆比重相同时，方可进行屏浆，屏浆压力为 0.5MPa，屏浆时间为 30min。
