锚索施工质量通病控制

边坡支护岩石锚索施工质量通病的诊断与防治

边坡支护岩石锚索施工质量通病的诊断与防治

李国良

（中国水利水电第八工程局基础工程分局 湖南 长沙 410118）

[内容提要]：由于小湾水电站边坡地质条件的复杂性，引起锚索施工过程中出现的质量通病较多，对锚索施工质量通病的准确诊断，采取必要措施，提前做好防治工作，防患于未然，对确保锚索施工质量及边坡的长期稳定与安全是大有裨益的。本文作者通过多年来对多个工程的锚索施工过程中遇到的一些问题进行总结，在文中概略阐述了锚索施工过程中常见的一些质量通病进行的诊断方法及防治措施。供从事锚索施工的同行参考与商榷。

[关键词]：边坡支护 锚索 质量通病 诊断 防治 1．工程概况

小湾水电站位于云南西部南涧县与凤庆县交界的澜沧江中游河段，在干流河段与支流黑惠江交汇处下游1.5km处，系澜沧江中下游河段规划八个梯级电站中的第二级。

小湾水电站工程属大（Ⅰ）型一等工程，永久性主要水工建筑物为一级建筑物。工程以发电为主兼有防洪、灌溉、拦沙及航运等综合利用效益，水库具有不完全多年调节能力，系澜沧江中下游河段的“龙头水库”。小湾水电站枢纽工程由坝高292m的混凝土双曲拱坝、坝后水垫塘及二道坝、左岸泄洪洞、右岸地下引水发电厂房及尾水洞组成。大坝建成后水库容量为149.14×108m3，电站安装6台水轮发电机组，装机容量为4200MW（6×700MW）。 2．地质概况

坝址区地处高山峡谷之中，两岸山势陡峻，呈“V”河谷，两岸边坡岩层主要为中深变质系黑云母花岗片麻岩和角闪斜长片麻岩组成，岩层呈单斜结构，断层构造发育，以顺层面断层为主并分布有变蚀带，岩体表层以均匀风化为主，卸荷作用强烈，分布有陡倾角卸荷张裂缝和顺坡剪切裂隙，强卸荷裂隙发育带分布范围较广，埋藏较深，严重影响着开挖边坡的稳定与

安全，为确保两岸边坡的长期稳定与安全，设计布置了大量的预应力锚索对边坡采取锚固支护处理措施。

3．预应力锚索级别

由于小湾水电站边坡岩体节理裂隙发育，裂隙之间相互连通率较高，边坡表面承载能力较低，设计上尽可能地采用小级别的预应力锚索，98%的锚索设计张拉力低于3000KN级。在覆盖层边坡上采用1800KN以下级别的锚索，在强风化、强卸荷岩石边坡采用3000KN以下级别的锚索。

4．锚索形式

在覆盖层部位、卸荷裂隙发育部位、断层破碎岩体部位、开挖切割较深估计岩体变形程度可能较大的边坡部位采用无粘结式锚索；在除上述部位以外的其余锚索采用全长粘结式锚索，粘结式锚索锚固段顶部设置制浆塞。

5．外锚墩承载体结构形式

在岩体较好的部位，外锚墩承载体采用梯形棱台体型混凝土墩，外锚墩与岩石结合面宽度按相应岩土类别承载能力计算确定，锚墩高度由上下底宽确定锚墩的结构体型尺寸参数。覆盖层及软弱岩体部位采用钢筋混凝土网格梁与钢筋混凝土结构板墙，以此增大受力面积。

6．常见锚索施工质量通病

锚索施工质量通病有些是可以预测并通过采取补救措施处理后解决好，有些通病则无法预测且无法采取补救措施，只能依靠严格施工工艺要求操作施工，以杜绝人为的原因造成的质量通病。常见的锚索质量通病有如下几种：

6.1锚索在张拉时钢铰线的实际伸长值小于理论计算值； 6.2锚索在张拉时钢铰线的实际伸长值大于理论计算值；

6.3张拉锚索通过压力表反映的张拉力与应力计反应的张拉力出入较大；

6.4张拉过程中或张拉后混凝土墩出现被压裂； 6.5张拉过程中或张拉后钢铰线被拉断； 6.6张拉过程中或张拉后外锚墩出现下陷； 6.7张拉结束锁定时应力损失过大； 6.8张拉后应力损失过大； 6.9张拉过程中锚固段被拉松； 6.10少数根钢绞线被拉松； 7．质量通病的原因分析及防治措施

7.1锚索在张拉时钢铰线的实际伸长值小于理论计算值的原因分析与防治措施 7.1.1原因分析

锚索在张拉时钢铰线的实际伸长值小于理论计算值，此种情况主要出现于全长粘结式锚索，究其原因，主要是粘结式锚索的张拉段长减小所致，而导致锚索张拉段长减小的直接原因，是锚固段灌浆时，水泥浆液灌入量远大于锚固段内的需浆量，尤其是在岩石破碎、节理裂隙发育的部位布置的锚索，并要求在锚索的锚固段顶部设置制浆塞，采用压力灌浆，直至排气管出浆为止，致使在对锚固段灌浆时，多灌入的水泥浆液绕塞返浆进入到了张拉段内，导致锚梭的实际张拉段长减小。水泥浆液绕塞返浆进入张拉段内的途径有以下几个方面：1）由于风动造孔孔壁粗糟，止浆塞内充浆或充气后与孔壁之间仍然存在着接合缝面间隙，随着往锚固段内不断注浆，当锚固段内注满浆液后，浆液在注浆压力作用下从止浆塞与孔壁之间的间隙内进入张拉段内；2）锚固段内的岩石裂隙与张拉段内的岩石裂隙相连通，随着往锚固段内不断注浆，当锚固段内注满浆液后，浆液通过岩石裂隙通道进入张拉段内；3）上述两种情况兼而有之；

当张拉段内存在宽大裂隙时灌入张拉段内的水泥浆液被漏掉，始终不见孔口排气管出浆，对锚固段的注浆量的多少带有盲目性，灌入张拉段内的浆液握裹住钢铰线，导致锚索实际张拉段长减小，从而出现锚索在张拉时钢铰线的实际伸长值小于理论计算值。

7.1.2防治措施

1）在岩石破碎、节理裂隙发育部位设置无粘结式锚索；

2）在钻孔过程中，通过灌注浓浆处理堵塞住串、漏浆的岩石裂隙通道，在锚索下入孔内之前，对全孔进行一次灌浆，直至孔内不再存在较大的漏浆或串浆通道；

3）不设置止浆塞，对锚固段定量注浆，以防出现绕塞返浆。

4)通过自由段灌浆管检查锚固段是否已经注满浆液，当发现所灌浆液已经灌入自由段内时，通过自由段灌浆管对自由段进行清洗，以将自由段内的浆液清洗出孔外，不使之握裹住张拉段内的钢铰线，切实保证锚索自由段的长度符合要求。

7.2锚索在张拉时钢铰线的实际伸长值大于理论计算值的原因分析与防治措施 7.2.1原因分析

1） 地质方面的原因，当岩石抗压强度较低、岩石破碎、节理裂隙密集，岩石空隙率大，岩石受压后产生较大的压缩变形量；表层岩石抗压强度低，外锚墩受力后出现位移下陷，致使钢铰线的实际伸长值大于理论计算值。

2） 实际张拉段长大于理论段长，由于锚固段内所灌入的水泥浆液干缩下沉，或部分浆液通过裂隙流失，导致水泥浆液对钢铰线的有效握裹长度减小，实际锚固段长小于理论段长，锚固段上部成了自由段，故此出现实际张拉伸长值大于理论计算值。

3） 工具锚夹片出现滑移，测量伸长值增大，这是一种假象。 7.2.2防治措施

1） 在锚索孔钻孔阶段，对钻孔进行固结灌浆，以提高岩石的完整性及弹性模量，减小岩体变形。

2） 当孔口为强风化岩层或土层，抗压强度较低时，增大外锚墩与强风化岩层或土层的结合面面积，如采取增大外锚墩的体型尺寸，将锚墩设置为钢筋混凝土网格梁或钢筋混凝土板墙，以防止锚墩受力后出现下陷。

3） 对锚固段先行灌浆处理，消除漏浆通道。

4） 经常清洗工具锚夹片，保持其齿槽内清洁，当夹片出现磨损时及时更换夹片。 7.3张拉锚索时压力表反映出的张拉力与应力计反应的张拉力出入较大的原因分析与防治措施

7.3.1原因分析

主要是系统误差原因造成的，尽管张拉设备、仪表、测力计均已经过了率定，但其自身误差是始终存在的，也是不可避免的，如当测力计安装不平，未与锚垫板紧密结合，未对中孔口中心，气候温度变化，张拉设备未与测力计配套率定，当多种误差出现叠加时，就会出现测力计反应出的锚索拉力与张拉设备反应的锚索拉力不一致，甚至两者差距较大。

张拉时反应张拉力的压力表安装位置与锚索孔口位置高差较大，高于孔口时实际张拉力就偏大，低于孔口时，实际张拉力就偏小。

7.3.2防治措施

1） 张拉前对张拉设备与所使用的测力计联合率定。 2） 精心安装测力计，减小测力计的安装误差。

3） 力求使反映张拉力的压力表的安装位置与锚索孔口在同一高程位置上，或尽量减小两者的高差，也可根据压力表与锚索孔口的高差经过换算增大或减小压力表的指示数值。

7.4张拉过程中或张拉后混凝土墩出现被压裂的原因分析与防治措施

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