渠道膨胀岩处理锚杆专项工艺试验总结报告

王海龙

中图分类号：U455.7+1文献标识码：A 文章编号：

1、概况

根据《渠道膨胀岩处理锚杆专项工艺试验方案》，我部于2011年12月14日到2012年1月4日在预定试验段进行了“渠道膨胀岩处理锚杆专项工艺试验”,现将试验结果报告如下。

2、试验目的

（1）验证锚杆砂浆配合比的可施工性；

（2）验证锚杆抗拉拔力能否达到设计90KN；

通过上述试验，检验施工工艺是否满足设计要求的各项指标，达到合格的施工质量。

3、工艺试验流程和方法

3.1设计指标

（1）锚杆型号φ28二级热轧螺纹钢筋，L=9.0m，入岩8.4m，外露0.6m；

（2）砂漿强度M25，抗拉拔力90KN；

（3）孔径φ100。

3.2工艺试验流程

边坡清理 → 测量放线（布孔）→ 造孔 →验收 → 安装锚杆 →注浆→防护→抗拔力试验。

3.3工艺试验方法

3.3.1施工准备

3.3.1.1.技术准备

（1）调查清楚施工场地的工程地质资料和必要的水文地质资料。

（2）准备好施工现场环境和邻近区域内的地上地下管线（管道、电缆）、地下构筑物、危险建筑等调查资料，确保不影响现场施工及其它工作。

（3）准备好主要施工机械及其配套设备的技术性能资料。

（4）所需原材料的检验和配合比试验资料。

3.3.1.2.原材料

（1）杆体材料：选用安钢生产的II级钢筋,直径28mm，批号及报告见后。

（2）水泥浆体材料：水泥选用同力水泥厂生产P•O 42.5普通硅酸盐水泥，批号及报告见后。细骨料选用盘石头料厂生产的机制人工砂，人工过2.5mm筛后细度模数FM大于推荐的FM＜2.0，后改用过2mm筛FM=1.9，满足要求;水采用生活用水,减水剂采用山西黄腾生产的聚羧酸高性能减水剂及平顶山奥斯达化学助剂有限公司生产的ASD-800缓凝高效减水剂。

（3）注浆管材料：选用软PVC管，内径25mm，外径32mm，耐压1MPa。

测量（定位）及钻孔

试验孔布置在渠道左岸混凝土框格梁框格内部。使用全站仪测量放样定位。其中(AY)32+481处（渠道边坡1:3）做一组,共3根；(AY)34+270处（渠道边坡1:3）,做一组,共3根。共两组6根，孔径均为φ100mm、设计孔深8.4m。

3.3.1.3.机械

（1）造孔采用浙江开山股份有限公司生产的KG910B履带式钻机；

（2）砂浆拌合使用郑州旭达立轴强制式砂浆拌和机；

（3）注浆泵使用郑州旭达XZ-30型螺旋式砂浆泵，额定工作压力3MPa，额定输出方量250L/min或15m3/h；

（4）锚杆拉拔采用北京天地星火科技有限公司生产的数字式ZY-30锚杆拉力计。

3.3.2操作工艺

3.3.2.1.钻孔

（1）钻孔前，根据方案要求定出孔位，做出标记。

（2）钻机就位后，应加固平稳，依据试验段设计坡比确定锚杆孔倾角，校正导杆或立轴与钻杆倾角一致，并在同一轴线上，确保成孔质量。

（3）本次试验段选定的地质情况基本为：由钻孔揭露的地层情况不均一，主要由膨胀岩（含水随深度加大）及夹层组成，夹层分为胶结卵石、砂岩、含砾土几种类型。

（4）钻孔过程中应根据地质情况选择钻孔设备和控制进尺速度:对回填土层和砂层采用锥形螺旋钻头、慢转速进，并在钻进过程中采取保护措施；对卵石层和砂岩层采用冲击钻头、快转速钻进,以提高钻进效率；由硬地层钻到软地层时,可适当加快钻进速度；软地层变为硬地层时,要减速慢进；在易缩径的地层中,应适当增加扫孔次数,防止缩径。如在实际施工过程中出现上述地层变化，需如此往复，直至成孔。本次试验钻进速度不一，成孔平均为1h/孔（除过钻机准备及移动就位时间约半小时），平均钻孔速度0.15米/分。

（5）钻孔完成后采用高压风进行清孔，测量孔径、孔深，并填写相应记录。

3.3.2.2.安装及注浆

（1）按照《水利水电工程锚喷支护技术规范》(SL 377-2007 )5.2.1第2条要求，灰：砂=1:1～1:2，灰：水=1:0.38～1:0.45间选取。水泥砂浆配合比以《水工混凝土试验规程》（SL352-2006）附录B水工砂浆配合比设计方法，按照水灰比0.45，灰砂比1:1.3、1:1.54、1:1.69、1:1.8系列配合比进行了试验，锚杆砂浆试验配合，最终以第三方试验室试验配合比报告为准。

（2）砂浆采用立轴强制式砂浆搅拌机在施工现场集中拌合，锚杆注浆采用螺旋式砂浆泵注浆。拌合时间从加水起3分钟。

（3）锚杆施工采用“先插锚杆后注浆”的方法，注浆管与锚杆应同时插到孔底，然后将注浆管退出50～100mm开始注浆,随砂浆的注入缓慢匀速拔出，使孔内填满砂浆。注浆管先用外径32mm内径25mm高压橡胶管，长度30米；后用外径32mm内径28mm软PVC管，长度40米；最后用外径42mm内径32mm高压橡胶管长度36米。

（4）入孔时锚杆“拐头”坡面上方以方便混凝土网格梁的钢筋绑扎，在倾角符合设计要求下，锚杆与坡面保持垂直，且锚杆与钻孔中心保持同心，不得任意扭转杆体，使安装好的锚杆始终处于钻孔中心位置。

（5）锚杆入孔时，应把注浆管固定在锚杆上，但不能固定死，避免在注浆过程中不易拔出。

（6）注浆完毕后，应将锚杆露出地面部分钢筋上的砂浆清理干净，并保护好，地面多余的砂浆应抹平，保证露出锚杆的长度符合设计要求，在砂浆强度未达到设计要求之前，不应敲击、碰撞和牵拉锚杆。

（7）锚杆砂浆每组取样2组,7d和28d各1组。

3.3.3质量标准

3.3.3.1.保证项目

（1）锚杆工程所用原材料、钢材、水泥浆、水泥砂浆标号必须符合设计要求；

（2）锚固体的直径、位置、长度和倾角必须符合设计要求；

（3）锚杆的组装和安放必须符合《水利水电工程锚喷支护技术规范》

(SL 377-2007 )的要求；

（4）锚杆的试验和监测必须符合设计和施工规范的规定。

3.3.3.2.基本项目

水泥、砂浆、锚杆钢筋必须经过试验，并符合设计和施工规范的要求。拉拔力须满足设计和规范要求。

3.3.3.3.允许偏差

（1）锚孔开孔允许偏差为100mm；

（2）锚杆体长度误差不应大于设计长度的＋100mm－30mm；

（3）锚杆抗拉拔力不应小于设计90KN。

3.3.4钻孔失败后的处理措施

如遇到塌孔或孔壁变形导致杆体插不到孔底时，应重新扫孔处理，直至锚杆顺利插入孔底。

4、试验部位

根据试验目的和锚杆的钻孔方向，参考渠道开挖后的地质编录剖面图和膨胀岩（土）处理措施图,选择具有地质特性代表的部位钻孔、安装锚杆，进行锚杆模拟试验。

为避免影响框格梁锚杆设计孔位布置，试验孔布置在渠道左岸混凝土框格梁框格内部。其中(AY)32+481处（渠道边坡1:3）左岸边坡做一组,共3根；(AY)34+415处（渠道边坡1:3）右岸边坡做一组,共3根。共两组6根，孔径均为φ100mm、设计孔深8.4m，锚杆锚固长度8.4米。

5、结论

原材料部分，人工砂使用盘石头水库机制成品砂过2mm筛的细砂，水泥、钢筋不变，外加剂使用平顶山奥斯达化学助剂有限公司生产的ASD-800缓凝高效减水剂。

配合比使用河南省水利基本建设工程质量检测中心站南水北调水安阳段工程实验室的灰比0.45，灰砂比1:1.5的砂浆配合比。

主要机械设备，按照本标段需处理膨胀土段的设计锚杆孔数量为19606孔，工期六个月计，钻机选用浙江开山股份有限公司生产的KG910B履带式钻机，每台每天两班平均成孔16个，需要钻机7台；砂浆搅拌机及注浆机7套，注浆管使用外径32mm内径28mm软PVC管，长度40米7根。

6、附件

（1）钢筋批号及检验报告

（2）同力P•O 42.5普通硅酸盐水泥批号及报告

（3）山西黄腾聚羧酸高性能减水剂及平顶山奥斯达化学助剂有限公司ASD-800缓凝高效减水剂批号及报告

（4）人工砂检验报告

（5）锚杆钻孔施工记录表、锚杆注浆施工记录表、拉拔力试验测量记录表

（6）M25砂浆配合比报告

（7）砂浆7天强度检验报告

（8）拉拔力试验报告

（9）膨胀岩（土）处理锚杆对中支架图

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。