摘  要： 邊坡治理工程在公路、鐵路、水利工程等基礎(chǔ)設(shè)施中分布較為廣泛，施工方法各不相同。碗米坡水電站高邊坡由于地質(zhì)條件較為復(fù)雜，普通錨桿支護(hù)手段成孔困難，難于奏效。自鉆式中空錨桿的應(yīng)用有效地解決了松散巖土體錨固成孔困難的難題，同時(shí)具有施工效率高、施工質(zhì)量有保障的優(yōu)點(diǎn)，特別是采用了較大直徑和深度的自鉆式中空錨桿，效果顯著。自鉆式錨桿施工技術(shù)簡(jiǎn)便，易于操作，可靠性高的特點(diǎn)，適用于松散巖土體邊坡支護(hù)。

自鉆式中空錨桿作為一種較新的施工技術(shù)近年來(lái)在水電工程中逐漸得到推廣應(yīng)用，解決了松散巖土體錨固施工中的一些技術(shù)難題。碗米坡水電工程右岸高邊坡支護(hù)施工中，自鉆式中空錨桿克服了在極為松散破碎的巖土體中錨桿施工易塌孔、難于成孔的問(wèn)題，結(jié)合掛網(wǎng)噴漿、排水孔等多種支護(hù)手段的綜合成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了碗米坡右岸邊坡的初步穩(wěn)定。為自鉆式中空錨桿的進(jìn)一步應(yīng)用積累了一定經(jīng)驗(yàn)。

1     自鉆式中空錨桿的特點(diǎn)

自鉆式中空錨桿是一種空心錨桿，錨桿通體螺紋，采用聯(lián)接套接長(zhǎng)，前端安裝一次性鉆頭。

由于自鉆式中空錨桿特殊構(gòu)造，用于錨固施工具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1．1施工效率高：自鉆式中空預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)集鉆進(jìn)、注漿、錨固為一體，施工的各個(gè)工序在一個(gè)過(guò)程中完成，可以節(jié)省施工時(shí)間。

1．2適用于難于成孔的地層：如遇比較松軟、破碎的圍巖，一般成孔較困難，即便成孔，也容易塌孔，在孔內(nèi)難以穿入其他錨桿或錨索，而自鉆式中空錨桿技術(shù)正好避免了常規(guī)方法的不足。鉆孔完成后，桿體留在孔內(nèi)不用退出來(lái)，所以不怕塌孔，節(jié)省了穿進(jìn)其他桿體的時(shí)間和降低了施工難度

1．3適應(yīng)性強(qiáng)：自鉆式中空錨桿全桿體有螺紋，可在任何位置截?cái)嘟娱L(zhǎng)，適應(yīng)不同的施工條件。

1．4錨固力高：自鉆式中空錨桿桿體為梯型螺紋，與聯(lián)接套聯(lián)接牢靠，和注漿體的結(jié)合良好。

1．5錨固效果好：注漿時(shí)，由于漿液是從孔底向上注漿，注漿飽滿(mǎn)，密實(shí)度好，注漿質(zhì)量好。

1．6施工簡(jiǎn)便：較常規(guī)錨桿施工相比，減少了起鉆、安裝錨桿和安插注漿管等工序，施工快捷簡(jiǎn)便。

碗米坡水電工程邊坡巖土體較為松散破碎部位采用了φ50/30型自鉆式中空錨桿進(jìn)行錨固，設(shè)計(jì)抗拉力460kn，Zui大單孔深度23m，自鉆式中空錨桿總用量4700余米。

2     碗米坡右岸邊坡支護(hù)工程概況

2．1碗米坡工程概況

碗米坡水電站位于酉水中游，在湖南省湘西自治州保靖縣境內(nèi)，下距保靖縣城20km，尾水與鳳灘水電站回水相接，該工程以發(fā)電為主。水電站總庫(kù)容3.78億m3，電站裝機(jī)3臺(tái)，單機(jī)容量80mw，總裝機(jī)容量240mw。大壩為碾壓混凝土重力壩，壩高56m。

2．2右岸邊坡支護(hù)工程概況

右岸高邊坡位于電站大壩和廠(chǎng)房上方，邊坡上下高差達(dá)150余米。高邊坡整體上坐落于一個(gè)向下游方向傾斜的蠕變帶上。邊坡上部為覆蓋層，厚數(shù)米至十余米，下伏地層為志留系泥質(zhì)砂巖，斷層、裂隙、節(jié)理發(fā)育，邊坡上部有兩條反坡向斷層切割，巖石較為破碎。

由于開(kāi)挖施工完成后一年余未進(jìn)行支護(hù)，邊坡暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，在雨水沖刷及自然風(fēng)化作用下，構(gòu)造裂隙及卸荷裂隙加深擴(kuò)展，表層巖體發(fā)生崩解，并Zui終導(dǎo)致上部邊坡巖體的穩(wěn)定性下降。在大壩施工期間發(fā)生過(guò)多次塌方，并造成了人員重傷事故，數(shù)次中斷邊坡下部公路交通，制約了大壩混凝土澆筑和對(duì)外交通。

按照表層巖土體特點(diǎn)邊坡大致可以分為三個(gè)區(qū)域。邊坡ⅲ區(qū)（高程▽314.000～▽362.330）以覆蓋層為主，坡比1：1.2，巖土體極為破碎松散，厚度較大。ⅱ區(qū)（高程▽294.000～▽314.000）巖石以泥質(zhì)砂巖為主，坡比1：0.5，上游側(cè)為塊碎石堆積體，表層巖石風(fēng)化破碎，有較大的順坡向蠕變，具有明顯的層間錯(cuò)動(dòng)，砂巖層間存在軟弱夾層，邊坡開(kāi)挖面起伏不平。ⅰ區(qū)（高程▽254.000～▽294.000）坡比1：0.25坡度較陡，以砂巖為主，巖層較完整。

2．3前期施工情況

前期由另外一個(gè)施工隊(duì)伍在邊坡ⅲ區(qū)上游側(cè)進(jìn)行錨樁施工，采用潛孔鉆造孔，安裝錨樁，然后注漿。該施工隊(duì)投入兩套鉆孔設(shè)備，施工過(guò)程中頻繁發(fā)生卡鉆、埋鉆事故，鉆孔完成后鉆具拔出后即發(fā)生塌孔，錨樁無(wú)法安插。施工歷時(shí)一月余，僅完成二三孔的錨樁安裝，其余全部中途由于鉆孔事故或無(wú)法成功安插錨樁而報(bào)廢。 Zui終該施工隊(duì)退場(chǎng)。

3     自鉆式錨桿現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

由于按常規(guī)方法難以解決成孔問(wèn)題，業(yè)主及設(shè)計(jì)決定在ⅲ區(qū)上游側(cè)及ⅱ區(qū)采用自鉆式中空錨桿進(jìn)行地質(zhì)條件較差部位的支護(hù)。

為論證自鉆式中空錨桿用于邊坡支護(hù)的可行性，受業(yè)主委托，我分局進(jìn)行了二期自鉆式中空錨桿錨固施工工藝試驗(yàn)，第一期試鉆了四個(gè)孔，第二期試驗(yàn)鉆了二個(gè)孔，共計(jì)試驗(yàn)錨桿72米。

由于支護(hù)區(qū)外沒(méi)有適宜的與自鉆式錨桿支護(hù)區(qū)地質(zhì)條件相同的區(qū)域，試驗(yàn)區(qū)設(shè)于ⅱ區(qū)上游側(cè)，該部位地層以全強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖為主，地質(zhì)條件略好于實(shí)際支護(hù)施工區(qū)。

主要試驗(yàn)內(nèi)容：一、鉆孔工藝試驗(yàn)；二、注漿工藝試驗(yàn)。

3．1鉆孔工藝試驗(yàn)

鉆機(jī)采用潛孔鉆機(jī)，阿特拉斯ca160-130空壓機(jī)供風(fēng)。先后試驗(yàn)了兩種自鉆式錨桿30/14型及50/30型，鉆頭分別試用了ф46mm一字型合金鉆頭、ф46mm人字型合金鉆頭、ф51mm一字型合金鉆頭、人字型合金鉆頭、ф51mm球齒合金鉆頭等。

a.     鉆機(jī)動(dòng)力頭通過(guò)專(zhuān)用接手與自鉆式錨桿連接，直接進(jìn)行鉆進(jìn)：

動(dòng)力頭通過(guò)專(zhuān)用接手與自鉆式錨桿連接進(jìn)行回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)速度較均勻。隨著孔深加大，在約孔深8m以后，塊碎石含量增加，鉆進(jìn)速度減慢，鉆頭磨損嚴(yán)重，直至無(wú)法進(jìn)尺。采用這種鉆進(jìn)方式Zui大鉆孔深度6~12m。

b.    在自鉆式錨桿與動(dòng)力頭之間安裝沖擊器，進(jìn)行頂驅(qū)沖擊鉆進(jìn)：

為克服直接鉆進(jìn)遇到塊碎石時(shí)鉆頭磨損的問(wèn)題，在潛孔鉆機(jī)動(dòng)力頭與自鉆式錨桿之間加裝沖擊器，自鉆式錨桿前端安裝球齒合金鉆頭，進(jìn)行沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。前四五米鉆進(jìn)速度較快，逐漸鉆進(jìn)速度減慢，直至無(wú)明顯進(jìn)尺。分析原因，主要是由于采用頂驅(qū)方式鉆孔，沖擊功損失較大，隨著錨桿長(zhǎng)度的增加，各種方式的沖擊功損失急劇增加，如錨桿剛度不夠產(chǎn)生的損失、錨桿與孔壁相互作用損失等，Zui終傳遞到鉆頭的沖擊能較少。由球齒合金鉆頭的工作原理可以知道，鉆頭的破碎刻取作用很差，不能有效地鉆進(jìn)。采用此種方式鉆孔Zui大深度4~7m。

3．2注漿工藝試驗(yàn)

對(duì)30/14型及50/30型兩種錨桿均進(jìn)行了注漿試驗(yàn)，均采用從自鉆式錨桿中心孔注漿，漿液配比為：  水：灰：砂=0.6:1:0.3。漿液經(jīng)自鉆式錨桿中心孔到達(dá)孔底后從孔底沿錨桿與孔壁之間向孔口返漿。

30型錨桿由于中心孔徑小，灌注砂漿時(shí)需要的灌注壓力大，漿液在中心孔及錨桿與孔壁之間流動(dòng)性較差，直接影響了注漿效果，導(dǎo)致了漿液結(jié)石密實(shí)度較差，同時(shí)注漿效率也較低。

50型錨桿注漿過(guò)程較流暢，容易注滿(mǎn)，質(zhì)量也較有保證。

3．3試驗(yàn)基本結(jié)論

鉆孔試驗(yàn)表明，頂驅(qū)式?jīng)_擊鉆進(jìn)自鉆式錨桿鉆孔試驗(yàn)結(jié)果不是特別理想；回轉(zhuǎn)進(jìn)效果略好，但鉆孔深度未能達(dá)到設(shè)計(jì)孔深21m，主要是試驗(yàn)區(qū)巖性較實(shí)際施工區(qū)略好，未能充分發(fā)揮自鉆式錨桿對(duì)散碎地層適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。注漿試驗(yàn)表明，50錨桿注漿效果較好，質(zhì)量更有保障。

同時(shí)從減少錨桿數(shù)量，加快施工進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，決定采用50型自鉆式錨桿。

4     實(shí)際施工情況

自鉆式錨桿按照2.8m*2.8m的孔、排距布置，總工程量為4728m。其中孔深Zui深的為23m, 孔深Zui淺的為10m。

自鉆式錨桿區(qū)的支護(hù)施工順序?yàn)椋?/p>

鉆孔定位→開(kāi)孔鉆進(jìn)→孔深驗(yàn)收→安裝錨桿→注漿→掛鋼筋網(wǎng)→混凝土噴射→錨墩澆筑→排水孔施工

4.1自鉆式中空錨桿鉆孔安裝情況

以錨桿試驗(yàn)的初步成果為指導(dǎo)，我部進(jìn)一步在施工中根據(jù)具體問(wèn)題研究對(duì)策。

對(duì)于覆蓋層厚度較大、塊碎石含量較少的地層，采用以錨桿為鉆桿、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的方法，效果較好。

對(duì)于全強(qiáng)風(fēng)化巖石為主、的地層，采用潛孔鉆常規(guī)方法成孔，孔徑φ90，終孔起出鉆具后，原孔一般已塌孔，再以鉆機(jī)帶自鉆式錨桿再次鉆進(jìn)直至到達(dá)原孔深。雖說(shuō)多了一次鉆孔，但解決了回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法遇塊碎石含量大地層孔深不大的問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)自鉆式錨桿的順利安裝。

按照上述兩種方法施工，能夠應(yīng)付各種復(fù)雜的地層情況，施工效率也較高。

4.2 自鉆式中空錨桿注漿情況

采用孔口與錨桿直接連接的純壓式灌注工藝。灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)錨桿孔道內(nèi)充分填滿(mǎn)，返出漿液濃度與進(jìn)入漿液基本一致時(shí)即可結(jié)束灌漿。

由于邊坡本身特點(diǎn)決定，注漿量較大，大多數(shù)注漿超耗。有二十三余孔共計(jì)超耗就近七百?lài)嵥唷?/p>

4.3 自鉆式中空錨桿注漿情況

錨墩施工在混凝土噴射結(jié)束后進(jìn)行，加工合格的鋼筋按照設(shè)計(jì)圖中的位置安裝在自鉆式錨桿區(qū)。使用小型鋼模板立模，應(yīng)確保錨墩的外形尺寸，采用c30的二級(jí)配混凝土進(jìn)行澆筑，技術(shù)參數(shù)符合規(guī)范要求。澆筑使用小振搗器振搗，保證混凝土內(nèi)部均勻、密實(shí)。

5     結(jié) 語(yǔ)

（1）碗米坡水電站右岸高邊坡采用綜合手段進(jìn)行整治，自鉆式中空錨桿起了關(guān)鍵性作用。

（2）碗米坡右岸邊坡支護(hù)自鉆式錨桿施工具有如下特點(diǎn)：?jiǎn)胃^桿抗拔力大；錨桿深度大；工程量大；地質(zhì)條件復(fù)雜。

（3）原設(shè)計(jì)為預(yù)應(yīng)力錨桿，后因地層極為松散破碎，注漿不能形成可靠的錨固段及張拉段，表層巖土體無(wú)法提供足夠的支座反力，預(yù)應(yīng)力無(wú)法施加，取消了預(yù)應(yīng)力。這種情況下的預(yù)應(yīng)力施加問(wèn)題值得進(jìn)一步研究。