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中空注浆锚杆在隧洞进水口高边坡支护中应用

文章出处:山东金剑锚杆责任编辑:人气:发表时间:2022-4-25 10:55:50【

  中空注浆锚杆适用于软弱围岩、断层破碎带、砂卵石等钻孔后极易塌孔的地层支护,具有施工进度快、锚固能力强、操作简易等特点。本文以黑龙江幸福沟水库供水隧洞进水口左侧边坡支护为例,介绍中空注浆锚杆加固边坡技术的具体应用情况。

  

  幸福沟水库位于黑龙江省尚志市西北,大亮子河一级支流幸福沟下游,距尚志市西北 30km。工程等别为Ⅲ等工程,工程规模为中型,以城镇供水为主,兼顾灌溉和防洪等综合利用。枢纽工程布置由土石坝、岸边溢洪道和供水隧洞组成。

  

  土石坝坝型为黏土心墙卵石混合土坝,坝顶高程264. 45m,最大坝高25. 78m,上游边坡1∶ 2. 5,下游边坡 1∶ 2. 0。溢洪道布置在主河床右岸,堰型为WES实用堰,堰顶高程258. 00m,分2 孔,每孔净宽7. 5m。供水隧洞布置在坝址左岸山体中,由岸塔式进水口、供水隧洞及阀门控制室三部分组成。供水隧洞洞径为2. 0m,圆型断面,隧洞纵坡 i = 1 /200,全长 320. 0m; 岸塔式进水口总长10. 0m,垂直水流方向宽6. 0m,总高度24. 0m,为 3 级永久建筑物。进水口底板高程245. 0m,操作平台高程266. 00m,两侧混凝土回填平台高程257. 15m,回填平台以上永久边坡平均高度为40m。边坡等级为 3 级,地震基本烈度为Ⅶ度。

  

  隧洞进水口边坡岩性为碎裂糜棱质闪长玢岩, 左侧边坡 260m 高程以上发育断层及断层破碎带,该断层上宽下窄,断层由黑龙宫断裂的次生断层发展而成,284m 高程宽约 11. 5m,260m 高程宽约 9. 5m,倾向 330°-345°之间,倾向西北,倾角70°左右,略呈上宽下窄“楔”型。断层带内岩体呈碎裂散体状态, 岩石颜色为灰色-黑灰色,呈糜棱化状态,岩石的组织结构已完全破坏,崩解和分解成松散的土状、砂 状; 断层两侧发育断层影响带,上游侧宽度 5m 左右、下游侧宽度 5 - 7m,影响范围内岩石呈黄色 - 黄褐色,岩体破碎严重,构造裂隙发育。

  

  中空注浆锚杆的应用

  

  2. 1 中空注浆锚杆的支护设计

  

  中空注浆锚杆由合金锚头、中空螺纹杆体、止浆塞、垫板、螺母等组成,它的每一个部件的作用就是最大可能地使注浆时更饱满、密实。这样砂浆就可以在压力作用下渗透到围岩的缝隙中,进一步提高锚杆与岩石的摩擦力,提高锚杆的耐久性。中空注浆锚杆的优点是施工周期短、锚固力强、操作容易及能及时提供锚固力。适用于断层破碎带、软弱围岩、碎石土等钻孔后可能发生塌孔的地层支护。

  

  对进水口左侧边坡采用极限平衡法的基本原理进行分析,认为其边坡整体是稳定的,但由于断层及 断层破碎带呈散体状态,抗剪强度指标较低,可能发生局部破坏。进水口左侧最大永久边坡高约40m, 边坡支护采用中空注浆锚杆、砂浆锚杆与挂钢筋网 喷混凝土结合的方式。根据边坡的实际情况,全、强风化层坡率为1∶ 1. 0,弱风化层坡率为1∶ 0. 75,设 2 级宽 2. 0m 马道,马道高程分别为 284. 85m、265. 73m 。

  

  考虑到进水口的施工进度将直接影响大坝截流工程,故在全风化、强风化、断层破碎带等开挖边坡采用中空注浆锚杆,弱风化开挖边坡采用普通砂浆锚杆,两种锚杆长度均为 3. 0m,间排距均为 1. 5m。钢筋网采用8@ 200 × 200,网片节点采用绑扎,钢筋网与锚杆节点焊接。

  

  中空注浆锚杆设计参数如下:

  

  选用规格为 25 ×5. 2mm 中空钢管作为钻杆代替钢筋,管头使用合金钻头,通过向中空钢管注浆达到加固断层破碎带目的[2]。

  

  2. 2 中空注浆锚杆的施工

  

  2. 1 锚杆的钻孔及安装

  

  检查锚杆体中孔有没有被砂石等其他杂物堵住,应该立刻清除。

  

  检查合金钻头、中空锚杆、联接套、钻机连接套等部件的连接是否可靠。

  

  搭设基础施工平台,根据设计图纸中要求的孔角及孔位调整钻机位置和角度。

  

  将合金钻头对准相应位置后,给钻机通水开始钻进。钻进过程中若发现异常,将锚杆后撤反复扫孔,直到钻头到达预定位置。

  

  锚杆钻进结束使用风抢将锚杆中粉尘清理干净,最后把锚杆从钻机上卸下。

  

  2. 2. 2 锚杆的注浆

  

  注入水泥浆标号为M10,水灰比 0. 4 - 0. 8 左右。首先采用高压注浆将断层破碎带空隙填充,这样可以将水泥浆与破碎岩土溶为一体; 首次注浆凝结束后进行再次补浆,根据注浆情况可适当向水泥浆中加入细砂。注浆完成后,将坡面的面层钢筋网与锚杆锚头焊接牢固后,进行喷混凝土施工。

  

  结论及建议

  

  中空注浆锚杆在幸福沟水库供水隧洞进水口边坡支护设计及施工中广泛使用,与普通砂浆锚杆相比具有以下优势:

  

  中空注浆锚杆将钻孔、注浆、锚固有机结合, 施工程序简易、施工工期短、施工更加安全且节省人工成本。

  

  中空注浆锚杆与普通砂浆锚杆相比承担锚固力更大。

  

  中空注浆锚杆与喷混凝土组合成系统支护, 其刚柔结合使用能更好发挥喷锚支护的支撑、固结岩石的作用。

  

  中空注浆锚杆支护技术是水利水电工程边坡支护方面的一项重要突破,为类似工程的设计及施工提供了经验和参考。


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