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1、長江三峽鏈子崖整治工程預應力錨索施_72初步經驗一、治理工程概況 長江三峽鏈子崖危巖體位于湖北省秭歸縣長江南巖，與著名的新灘滑坡隔江對峙，距三斗坪壩址27 km，變形危巖總體積330 x 1O4m3左右，呈北西一南東向展布，斜坡中上部由二迭系下統堅硬灰巖組成，形成高約100余米的懸崖陡壁，底部為1.64 m厚的含煤巖層，構成陡巖的軟弱基座，巖層傾向北西，傾角2525。由于長期的采煤，使山體下部形成大面積采空區，斜坡巖體在多種因素作用下，形成的30余條大裂縫，裂縫長數10m至數100m，一般寬0.12.0 m，最寬達6 m，深度達數10 m至數100 m，構成龐大的危巖體群。這些危巖體如若不及時2、整治，將在地震、暴雨、久雨作用下發生大規模的崩塌，有造成長江黃金走廊礙航、甚至斷航及危及下游經濟建設和附近居民安全的嚴重后果。 為了有效地抑制變形體的進一步發展變化，保證長江正常通航地質礦產部，結合多年地質災害勘察資料，依據危巖體的變形破壞特征及其穩定性，設計了對危巖體北端臨空地段的“五萬方”危巖體進行3種不同級別、不同噸位，總數173束的預應力錨索整治工程。根據已施工完成的150多束預應力錨索，本文重點對預應力錨索中的造孔、下索、注漿張拉鎖定施工難點，作一探索性研究。二、錨索施工要點研究1. 造孔機械的選擇根據施工圖設計，“五萬方”危巖體共設計錨索1 73根，分別為1000 kN、2000 3、kN和以3000kN共3個類型，平均長度35 m。最長約60m。對應的錨孔直徑分別為125mm、155mm和175mm。錨索分布在陡壁上，最高一排錨索距地面71 m。因此施工時必須借助于腳手架，腳手架垂直高度79.4 m，設計承載定額300kgm2。由于這些條件，對鉆機的體積、重量及機械性能就有了嚴格要求，通過試鉆，我們選用了重慶探礦機械廠生產的3臺MCJ-50型和1臺無錫生產的MD一50型鉆機。這兩種鉆機均具備體積小、重量輕、解體性強、易于搬遷的優點，適合腳手架上施工，也具有達到口徑175mm，孔深60m的機械能力。 造孔采用氣動潛孔錘沖擊鉆進工藝，空壓機選用美國英格索蘭20m3/2MPa和4、20 m3/1.2MPa兩臺，鉆具主要為嘉興鉆具廠生產的125 mm、155mm和175mm鉆頭及W一100、W一150型高風壓沖擊器，無錫探機廠生產的891500mm鉆桿。2. 鉆孔保直工藝 根據設計，鉆孔在崖壁上的分布呈“梅花形”，孔距一般為3.6 m，俯角15及25，孔斜率小于150，因此造孔過程中保直問題非常重要，特別是深孔，如果稍有偏斜，就有可能出現兩孔相交，使錨孔報廢。試鉆時我們發現僅用沖擊器配89mm鉆桿對孔斜率不能保證，但換用粗鉆桿又受到鉆機動力的限制，后經過反復研究，在沖擊器后面加上1.5 m長的146 mm地心管，使粗徑鉆具的長度達到3.4 m。這樣鉆孔直度大大提高，鉆機運5、行中的負荷也無明顯加大，運轉正常。排架上施工時，鉆機的定位也是保證鉆孔直度的一個重要環節，由于受架管的影響，使用羅盤定位誤差較大，我們根據排架的搭設方位角，計算出與鉆孔方位的夾角，而且在鉆機上前后選擇兩點，算出與某一固定方位架管橫桿的距離，凡同方位的鉆孔均采用同一方法，確保了鉆孔方位角的準確性；鉆機傾角用羅盤測定。方位確定后，再將鉆機固定在巖壁和排架上。采用這些措施后，鉆孔直度達到了設計要求。3. 清孔在“五萬方”板墻狀的危巖體內，由于受多條裂縫的分割，巖體支離破碎，在鉆進過程中往往穿過多條裂縫形成的破碎帶及空縫區，有些裂縫帶寬達3m之余，當鉆至破碎帶后，風多半從破碎帶或空縫中漏失，巖渣堆積在6、孔中無法返出，這樣在終孔提鉆過程中常常出現巖粉抱鉆，使提鉆困難，甚至無法提出。針對這一現象，我們研制了一種反噴器，在開鉆時,隨鉆具置于其后，終孔提鉆時從鉆桿內放進阻塞物，堵塞進入沖擊器的風道，使風從反噴器中返出，達到了邊提鉆邊吹孔的目的，巖粉由下向上逐漸清出，這樣既避免了提鉆過程中的埋鉆，也省去了提鉆后再單獨清孔的工序，效率明顯提高。提鉆后通過孔內電視觀察，孔內一般都比較干凈。4. 錨孔堵漏如前所述，因為巖體破碎，在造孔過程中遇到的空縫及破碎帶較多，有些空縫寬達1.0m左右，破碎帶達數米，一般每個錨孔都是遇到34條破碎帶或空縫，對于這些縫隙的處理，我們根據不同的情況，采用了不同的方法。 （1）7、對空縫的處理：鉆進中遇到空縫的明顯標志就是掉鉆，一般掉鉆的幅度也就是空縫的寬度，這種情況在部分鉆孔中出現，一般有12條，開始我們采用布囊注水泥砂漿的辦法，但由于空縫較寬，堵漏效果不好。后采用下套管的辦法。即如遇一條空縫，在鉆孔口徑允許的情況下，穿過空縫2030cm后變徑，終孔后選用直徑適當的塑料管，送至變徑位置，將其隔掉。如遇兩條或兩條以上空縫或鉆孔口徑不許可變徑的情況時，采用與鉆孔直徑相當的塑管，套在錨索相應的位置上加以固定，與錨索同時入孔，也達到了封閉空縫的目的。（2）對破碎帶的處理：鉆進過程中，遇破碎帶的標志主要表現在漏風、卡鉆、沖擊器工作不正常。當遇到這種情況時，要上下勤活動鉆具，避免8、卡死鉆頭，當穿過破碎帶后，如果破碎帶小于1m或者破碎帶不太嚴重，可以不作堵漏處理，繼續鉆進。但當遇到寬大的破碎帶，由于鉆進反復活動鉆具，經多次沖擊，一般會形成齒狀破碎帶。這種情況如果不處理，第一會導致鉆孔彎曲，孔斜率無法保證；第二會造成下錨索困難；第三提鉆后容易塌孔。當遇到這種情況時在鉆過裂縫后或鉆進確有困難。即可停鉆，然后配制一種堵漏泥砂漿，用管材注入該段。注滿后待24h后重新捅孔。5. 錨索安裝（1）鋼鉸線防腐編制錨索的鋼鉸線長度根據終孔后的孔深確定后，鋸斷，按設計留出錨段長度后，其余作為防腐處理。防腐處理前先除去鋼鉸線的銹斑、污物，而后進行防腐處理。外層瀝青厚質防水涂料主要成份為60#、9、10#石油瀝青、纖維膠粉、汽油。中堿玻璃絲布為厚O.2mm，寬70mm的斜絞布條，內層為2#鋁基潤滑脂，代號2u一2。經檢驗防腐效果良好。（2）錨索編制鑒于施工場地地處長江邊，場地十分狹窄，加之錨索編制噸位大(18根鋼鉸線)，錨索長(最長67.2m)給錨索編制帶來極大困難，我們只能因地制宜，制作臨時支架，將經防腐處理后的鋼鉸線按錨索的不同級別，不同長度分別予以編制，編制時先將內卷的鋼鉸線依次穿過架線環，鋼鉸線與架線環用鐵絲綁捆固定，內錨段架線環間距為1.0 m，自由段間距為3.Om，一、二次注漿并依次穿入架線環內，在穿一、二次注漿管時，分別在一次注漿管的距內錨段末端O.3 m處及二次注漿管的距10、錨索末端3m處捆上指示器導線。而后固定外圈綱絞線。在錨索前端裝上相應尺寸的導向帽，導向帽的固定是用點焊與鋼絞線連接。為了防避堵漏的失敗及小破碎漏漿，保證二次注漿能順利注滿，錨索編好后，在自由段上再套上布袋。布袋采用加厚凡布制作，直徑大于錨孔直徑的20，長度與自由段相當，前端用鐵絲固定在錨索內錨段末端。這種方法經實際驗證是保證二次注漿成功的較為有效的辦法。（3）錨索安裝“五萬方”危巖體的錨索是借助于腳手架施工的，架子上的工作臺面積有限，加之場地窄，高度大，錨索長，給下索帶來極大困難，為有效順利下入錨索，我們采用了卷揚機吊籃將錨索吊上腳手架，然后用人工送錨索。為了避免錨索入孔時在途中被卡，在錨索吊11、裝前，先使與錨索外徑相當的巖心管焊成的楔形探頭探一次孔(探頭長30cm，尾端用廢舊鋼絞線連接)，確信孔內無異物時再吊裝錨索。利用此方法在已完成的150多孔的下索中取得了很好的效果。6. 注漿錨索入孔到位后，即可一次注漿注漿管采用25mm的聚乙烯管，管孔底0.5m。注漿時漿液從孔底上返。注漿采用定量和指示器相結合的辦法，當指示器指針擺動，注漿即可停止，將管路中的漿液打完后即撥出注漿管。 漿液的配制采用525#普硅水泥、中細砂、水及早強型減水劑配合而成，待攪拌均勻后注入，注漿的同時，還要取不同齡期的力學試驗樣，以便確定可張拉的時間。7. 張拉與鎖定 根據一次灌漿取樣檢驗結果，在錨索內錨固段灌漿7d12、后即可進行張拉。張拉作業前，先對所用有關型號的張拉設備按要求進行標定，并繪出千斤頂出力(KN)與壓力表指示壓強曲線，作為錨索張拉的依據，標定時千斤頂的最大出力應大于錨索超張拉時的值。張拉時先對錨索進行單根張拉，以提高錨索各鋼絞線的受力均勻度，用YKD一18千斤頂，從外圈開始對角張拉，每次兩根，單數鋼絞線的錨索中間一根最后張拉。每根鋼絞線的預緊力為40kN。預緊時將工作錨和夾片上好，鋼絞線在錨具中的排列順序要與在架線環中的順序相一致。在單根張拉3d后，再整補償張拉達到設計錨固力的3050。1000 kN級錨索使用YCW一150千斤頂，分4級補償張拉。2000 kN級錨索使用YCW一230千斤頂，13、分5級補償張拉。3000 kN級錨索使用YCw一305千斤頂，分6級補償張拉。每級補償張拉穩定時間為5min，最后1級是10min。結束語鏈子崖預應力錨索施工,從造孔、堵漏、保直、下索、注漿、張拉鎖定等方面為我國高陡邊坡預應力錨索施工積累了一些經驗，為國內高邊坡治理探索出一條路子，填補了我國高邊坡治理中超高度、過大縫、超長大噸位下索等方面的預應力錨索施工的空白，但仍存在一些施工難題，需要我們去研究、去解決。同時亦望同行專家給予幫助指導。長江三峽鏈子崖危巖體防治工程中的錨固鉆孔工藝 汪彥樞 郭啟鋒 (地礦部探礦工藝研究所，四川，610081)提要 長江三峽鏈子崖危巖體防治工程中的錨固鉆孔工程涉及14、一系列技術難題，本文主要介紹了施工錨索孔的一些相關工藝技術。包括：崖壁施工中的鉆機定位，復雜地層防止孔斜及測斜，破碎帶和大裂縫中的鈷進及堵漏方法。 關鍵詞 錨固孔鉆進 錨國鉆孔 防斜與測斜 注數孔堵漏 長江三峽鏈子崖屬湖北省和秭歸縣屈原鎮，與新灘滑坡隔長江相望。高于100 m近乎垂直的鏈子崖被數10條縱橫交錯的裂縫切割成若干塊。人類近400年來的采煤活動使鏈子崖底部的烘層形成空洞，上部巖體由于基底采空，加劇了變形，使鏈子崖有向長江傾倒的趨勢。在地震或暴雨等不利因素的作用下，鏈子崖如果產生崩滑，將造成長江斷航，給人民生命財產造成巨大損失，因此治理鏈子崖危巖體勢在必行。 鏈子崖危巖治理包括地表排水15、回填煤洞、增設承重阻滑鍵、危巖體錨固等工程。其中耗資最多、難度最大的是用183根錨索將近乎垂直高度大于100 m的數萬米3危巖體錨固在較穩定的巖體上的錨固工程。國外稱之為“鎖山工程”。 鏈子巖危巖錨固工程技術難度很大，它涉及超高重型排架的搭設，施工中巖體變形監測，在破碎及有許多裂縫的軟硬不均巖層中造孔并安裝重型錨索，注漿及張拉等一系列技術難題。本文主要介紹施工錨索孑L的一些相關工藝技術。一、鉆機固定鏈子巖危巖錨固工作絕大部分是在高空排架上作業，只能選用輕型錯桿鉆機。主要機型為重慶探礦機械廠生產的MGJ一50型和無錫探礦機械廠生產的MD一50型，為保證超高排架的安全，鉆機不能與排架扣接固定，以16、防過大的反向推力橫向作用在排架上，引起排架矢穩。為此只能預先在巖壁上安放小錨桿，使鉆機與小錨桿聯接固定，用巖壁來承受反推力以保證高空作用的安全。二、防止孔斜及測斜 根據設計要求，錨索孔的彎曲度不能超過150。由于潛孔錘鉆進傾角250斜孔很難達到這一精度，而且成孔后不能進行糾斜；因此必須考序用多種方法控制孔斜，即從機具和工藝操作上盡量保證鉆孔不彎曲。主要的方法是選用剛度大的89mm鉆桿，加粗徑鉆具和扶正器。由于被固的巖體具軟硬夾層且破碎，鉆孔經常要橫穿寬度大于0.30m的裂縫，扶正器會掉入裂縫而失去扶正作用，甚至影響鉆具的給進和提升,為了保證錨孔質量，加長粗徑鉆具是一種途徑，但粗徑鉆具長度不宜超17、過4m。施工中采用這種方法，大大減小了孔斜,面且有利于穿過裂縫。以往采用CQ一1型磁球測斜儀測斜。由于地層破碎，鉆孔下幫經常有巖屑，導致測斜不準，而且每個測點都必須放入和提出測斜儀一次。為了解決這一問題，制造了采用CCD攝像頭的CQ一2型井底電視測斜儀。該儀器有兩個攝像頭，一個在前端，放孔內后可在操作臺用電視機看孔內情況，當找到巖屑少，孔壁光滑的孔段時，可停下儀器；用另一個攝像頭觀看孔內儀器的頂角和方位角讀數。必要時可用錄相機錄下數據。用CQ一2型測斜儀一次一次下孔可測完全孔，大大提高測斜準確度和效率。三、破碎帶和大裂縫的鉆進技術 由于被錨巖體的張垃段巖石破碎，大裂縫多，鉆進中經常不返巖屑，面18、從其它地方冒出巖粉，距離可達數10m。用孔底電視觀察鉆孔，可見孔壁絕大部分都不規則，每個鉆孔都要穿過幾條裂縫：最多的達1 2條，有的裂縫寬達2m。在這樣的地段鉆孔常遇到的問題是卡鉆，鉆具難以提出和容易折斷。解決問題的方法是盡量將鉆孔內巖屑吹出孔外，提鉆時鉆具能往后掃探頭石和用高強度的粗徑鉆具過縫。為此設計了能滿足以上要求的鉆具組合，見圖1所示。根據設計要求，鉆頭為1 75 mm、50 mm和115 mm，沖擊器選用高風壓JG一150和JG一150A，粗徑鉆具鉆桿端為一截錐體，鑲有硬質合金，用于提鉆遇阻時清掃探頭。投球式提鉆反吹接頭主要用于貫通裂縫多的鉆孔。用一般的鉆具提鉆吹孔時氣體從鉆頭底部的19、風眼排出，大量的氣體沖向孔底，只有在鉆頭前孔段是封閉的或漏風小的情況下，氣體才會經過鉆頭的側面風槽，通過潛孔沖擊器和粗徑鉆具與孔壁間的環狀間隙，排出孔外，同時也將沉積在孔內有巖屑帶出孔外；但是，一旦鉆頭提過開放式裂縫，氣體就可能從裂縫大量泄漏，返回的氣體不足以將沉積的巖屑吹出孔外，而導致提鉆困難；即使慢慢提出鉆具后，還需下專門的吹屑管，將孔內巖屑吹凈，以便錨索。用了投球式提鉆反吹接頭，則可以在提鉆進程中基本將孔吹凈，既加快了提鉆速度，又省去了下吹屑管的時間。它的工作原理是：一個帶彈簧(2)的活閥(3)，活閥中空，有二鋼球座，無鋼球的活閥貫通。氣體直接通過活閥進入潛孔沖擊器作功后經鉆頭排出。當鉆20、進完畢，從鉆桿中投入鋼球，氣體將鋼球壓在活閥的鋼球座上，堵住了通往沖擊器和鉆頭的氣路。氣壓作用在活闊上壓縮彈簧使活闊移動，露出接頭上的排氣孔，氣體過排氣孔再經限流環(5)_沖向孔外，并將提鉆時刮起的巖屑排出孔外。 采用上述鉆具組合及相應的規程，在實踐中證明是行之有效的。此技術不僅用于鏈子崖危巖錨固中，而且還用于北京十三陵蓄能電站的錨固工程中。鉆孔成功率和施工效率都大大提高。 四、大裂縫的堵漏技術 為使錨固注漿工程達到要求，錨孔還需堵漏。現場堵漏用擠壓式注漿泵向漏失段注入加速凝劑的水泥砂漿。根據孔底電視觀察資料，按巖石的破碎程度，裂縫發育情況，在堵漏漿液中加入適量的纖維和片狀惰性堵漏材料。遇大裂21、縫時本應采用套管隔離，但在現場由于機具設備的限制不能采用跟管鉆進和套管隔離。因而采用布袋注水漿架橋的方式堵大裂縫(見圖2)。 張開式裂縫很寬，有的寬達2m。在布袋中心須有鋼性物支撐才不至于使布袋下墜。具體做法是：布袋采用工業細帆布(有高強尼龍布更好)，根據孔徑和縫寬做好布袋，布袋撐起外徑比裂徑大o5 m長度比裂縫寬度長2 m。剛性支撐物用工業塑料管管上鉆孔。放入布袋，扎好，注漿管在淺部選用鍍鋅管，深部選用鉆桿。將布袋入預定位置后開泵注漿，注漿時注意壓力表讀數變化，當壓力上升較快達到0.3 MPa時，關泵觀察壓力下降情況，根據地表試驗所得數據判斷布袋內漿液充滿與否。注漿完畢初凝10多min后強行拉出注漿管，候凝8 h后即可開鉆掃孔(掃孔最好用取心合金鉆頭)。然后再進行下一步工作。上面介紹了一些鏈子崖錨固鉆孔工藝方面的經驗。經過1年多的努力，錨固工程已經全部完成。經張拉測試，質量達到設計要求，圓滿完成了施工任務。同時，為今后在復雜地層條件下施工高難度錨固工程積累了經驗。