锚索造孔灌浆生产性试验优化方案

鉴于右岸1#危岩体地质条件复杂，灌浆吸浆量大，无法正常结束，而且超大量的灌浆不仅造成不必要的浪费，还容易堵塞岩体天然排水通道，不利于边坡稳定，同时影响施工进度。为在保证锚索造孔成孔和锚索灌浆质量的前提下，尽量减少灌浆量，提高施工效率，从2010年8月至2011年9月先后进行了四个阶段的锚索生产性试验。

3.1　第一阶段锚索生产性试验

2010年8 月在右岸1#高位危岩体处理区4个不同高程选择了4束锚索（MS2245-03、MS2215-04、MS2235-06、MS2225-05）进行了第一阶段锚索生产性试验。

根据钻孔情况采取了终孔（下索前全孔）预灌浆：①终孔第一次预灌浆，采用0.4∶1水灰比开灌，灌注2t纯水泥浆不返浆→变换0.4∶1∶1砂浆灌注3t不返浆→掺入0.5比例的石粉灌注4t不返浆→待凝处理；②扫孔第一次复灌，采用0.4∶1∶1砂浆开灌，灌注2t不返浆→掺入0.3～0.6比例的石粉灌注8t不返浆→待凝处理；③扫孔第二次复灌，采取水泥∶水∶砂∶石粉=1∶0.4∶0.6∶0.25的配合比灌注4t不返浆→加入0.5比例的豆石孔口添加灌注7t不返浆→待凝处理。灌浆过程中流量限制在25～35 L/min。通过上述灌浆措施，两孔交换反复轮流灌注，4个试验孔均未返浆。

灌浆资料统计，4孔累计总耗灰量215 t，加砂170 t，掺入石粉23 t，孔口冲豆石10t，平均单孔注入量达104.5t/孔，均未返浆，因此未下锚索。由于在灌浆和冲斗石过程中，能听到孔内发出轰鸣声，估计孔内存在宽大裂缝或较大空腔，考虑到在浆体自重压力下，可能引起卸荷裂隙进一步扩张，加剧恶化边坡稳定条件，导致边坡整体变形、失稳。为确保边坡稳定与施工安全，经会议研究决定于2010年9月16日暂停该区域锚索施工。

3.2　第二阶段锚索生产性试验

经过反复讨论和研究，于2010年12月7日选择了6束锚索分两组（每组3束）进行了第二阶段锚索生产性试验。两组锚索均采用一次性终孔，不进行预灌浆。下索后锚索孔道灌浆由全孔一次灌浆调整为锚固段和自由段两次灌浆（在距锚头8m处安装止浆环，止浆环长30cm）。两组锚固段和第一组自由段均采用常规灌浆；第二组在自由段设置帆布套，帆布套用帆布缝制加工而成，锚索体制作完成后用帆布套将自由段套上，帆布套与止浆包紧密连接，帆布套直径170mm，待锚固段灌浆结束后，自由段仅进行套内水泥浆填充进行对比试验。

锚固段灌浆采用0.38∶1水灰比开灌，流量控制在30 L/min左右，灌注3t后未返浆，流量控制改为20 L/min以下，同时采取间歇灌浆（灌注2t间隔20min），灌注15 t若未返浆，待凝处理，经反复两孔轮换复灌后达到结束标准。

自由段灌浆第一组采用0.4∶1纯水泥浆开灌，灌注2t未返浆→按1∶1加砂灌注4t后未返浆→采用间歇灌浆灌注13t后孔口开始返浆。

自由段灌浆第二组采用0.4∶1∶1砂浆开灌，平均单孔灌注2.11t后孔口开始返浆。

灌浆资料统计显示，6束锚索的锚固段累计耗灰量为317t，平均单孔耗灰量为52.8t；自由段第一组灌浆3束累计耗灰量为104t、加砂99t，平均单孔注入量为67.7t；自由段第二组灌浆3束，平均单孔耗灰量2t。

虽然自由段采用了段内设置帆布套后，灌浆量得到了有效控制。但锚固段灌浆量仍然很大，个别孔灌浆量达100t以上，甚至无法正常结束。

3.3　第三阶段锚索生产性试验

鉴于上述情况，经研究和征得设计单位同意，决定对已下索的锚索孔，当锚固段灌浆吸浆量大、难以正常结束时，灌注量（纯水泥浓浆）可根据锚固段长度，按5倍孔径体积进行控制，若达不到正常结束标准，便采用水泥砂浆替代浓浆进行灌注。按此方法，选择了3束锚索进行了第三阶段锚索生产性试验。

灌浆资料统计显示，3孔锚固段灌浆平均单孔耗灰量35.9 t、平均单孔加砂7.8t，自由段灌浆平均单孔耗灰量1.9t、平均单孔加砂1.6t。通过锚固段加砂与自由段增加帆布套后，灌浆量得到明显控制或降低。

3.4　第四阶段锚索生产性试验

上述第二阶段和第三阶段锚索灌浆试验是满足于一次性终孔后直接下索分段灌浆施工工艺。由于地质条件复杂，相当部分锚索孔无法一次成孔，必须进行造孔预灌浆或成孔后预灌浆。为此选择了13束锚索进行了第四阶段锚索生产性试验，即在第三阶段锚索施工工艺的基础上增加了钻孔或成孔预灌浆工艺。(www.xing528.com)

施工过程中，根据钻孔资料确定锚索孔破碎带、宽大裂缝、空腔的分布情况，对锚索自由段难以钻进段次进行局部固壁施工、锚固段进行预灌浆施工，具体施工方法如下：

（1）不能一次终孔的锚索，对难以钻进段次进行局部预灌浆，直至终孔。终孔后对锚固段进行预固结灌浆，同时对自由段喷射水泥浆液进行孔道固壁，待凝后扫孔下索安装。

（2）若锚固段预灌浆经采取上述措施后，仍不返浆或无法正常结束，说明锚固段处在较破碎岩体中，应延长锚索钻孔深度至完整岩体，以使锚固段预灌浆能正常结束。

灌浆资料统计显示，13束锚索平均单孔注入量为56.3t。

各阶段灌浆试验资料统计对比见表1。

表1　右岸1#高位危岩体预应力锚索灌浆试验统计

注 1.通常无黏结压力分散型锚索采用全孔一次灌浆，而有黏结拉力型锚索才进行锚固段、自由段两次灌浆。
2.在造孔预灌浆或成孔预灌浆中，根据需要还添加了水玻璃、海带、水泥球等掺和物，因数量少未计量。

3.5　锚索张拉试验

锚索张拉由0逐级加载到1500 k N级预应力锚索设计张拉力，经稳压10～20min后锁定，即：0→miδcon→mδcon，m为张拉系数，其值为1.10；δcon为1500 k N级预应力锚索设计张拉力；mi为张拉分级系数，分别取0.25、0.50、0.75、1.00、1.10。经过对各个试验阶段的锚索进行张拉试验，其吨位均达到设计值，满足设计要求。

3.6　锚索生产性试验总结

右岸1#高位危岩体锚索生产性试验于2011年9月完成，其中最关键的施工工艺试验项目为锚索钻孔、灌浆工艺试验，共经历了四个阶段，时间长达一年之久。试验成果表明：

（1）第一阶段试验中，采用常规的全孔一次灌浆（仅成孔后的预灌浆），尽管采取了各种控制措施，但灌浆量非常之大，单孔注入量达105.5 t，且未能正常结束。

（2）第二阶段试验将全孔一次灌浆调整为锚固段和自由段两次灌浆，若锚固段和自由段采用常规灌浆，灌浆量仍然很大，单孔注入量达120.5t；而将自由段设置帆布套后，单孔注入量降至56.8t，效果十分明显。

（3）第三阶段试验是在第二阶段第二组试验的基础上，对锚固段采用水泥砂浆替代浓浆进行灌浆，单孔注入量进一步降至47.2t。

（4）第四阶段试验是针对锚索造孔无法成孔的情况开展的，试验过程在第三阶段试验的基础上，增加了造孔预灌浆和成孔后对锚固段预灌浆，灌浆量单孔注入量控制在56.3 t。

综上所述，通过对施工方案和施工工艺的不断创新、改进和优化，实现了在确保质量的前提下，有效控制锚索灌浆量，同时推进预应力锚索施工进展的目的。目前锚索钻孔、灌浆施工工艺已基本成熟，并按此施工方法和施工工艺基本完成了右岸1#高位危岩体预应力锚索施工，锚索张拉均能达到设计张拉力，满足设计要求。