1、长江三峡链子崖整治工程预应力锚索施_72初步经验一、治理工程概况 长江三峡链子崖危岩体位于湖北省秭归县长江南岩，与著名的新滩滑坡隔江对峙，距三斗坪坝址27 km，变形危岩总体积330 x 1O4m3左右，呈北西一南东向展布，斜坡中上部由二迭系下统坚硬灰岩组成，形成高约100余米的悬崖陡壁，底部为1.64 m厚的含煤岩层，构成陡岩的软弱基座，岩层倾向北西，倾角2525。由于长期的采煤，使山体下部形成大面积采空区，斜坡岩体在多种因素作用下，形成的30余条大裂缝，裂缝长数10m至数100m，一般宽0.12.0 m，最宽达6 m，深度达数10 m至数100 m，构成庞大的危岩体群。这些危岩体如若不及时2、整治，将在地震、暴雨、久雨作用下发生大规模的崩塌，有造成长江黄金走廊碍航、甚至断航及危及下游经济建设和附近居民安全的严重后果。 为了有效地抑制变形体的进一步发展变化，保证长江正常通航地质矿产部，结合多年地质灾害勘察资料，依据危岩体的变形破坏特征及其稳定性，设计了对危岩体北端临空地段的“五万方”危岩体进行3种不同级别、不同吨位，总数173束的预应力锚索整治工程。根据已施工完成的150多束预应力锚索，本文重点对预应力锚索中的造孔、下索、注浆张拉锁定施工难点，作一探索性研究。二、锚索施工要点研究1. 造孔机械的选择根据施工图设计，“五万方”危岩体共设计锚索1 73根，分别为1000 kN、2000 3、kN和以3000kN共3个类型，平均长度35 m。最长约60m。对应的锚孔直径分别为125mm、155mm和175mm。锚索分布在陡壁上，最高一排锚索距地面71 m。因此施工时必须借助于脚手架，脚手架垂直高度79.4 m，设计承载定额300kgm2。由于这些条件，对钻机的体积、重量及机械性能就有了严格要求，通过试钻，我们选用了重庆探矿机械厂生产的3台MCJ-50型和1台无锡生产的MD一50型钻机。这两种钻机均具备体积小、重量轻、解体性强、易于搬迁的优点，适合脚手架上施工，也具有达到口径175mm，孔深60m的机械能力。 造孔采用气动潜孔锤冲击钻进工艺，空压机选用美国英格索兰20m3/2MPa和4、20 m3/1.2MPa两台，钻具主要为嘉兴钻具厂生产的125 mm、155mm和175mm钻头及W一100、W一150型高风压冲击器，无锡探机厂生产的891500mm钻杆。2. 钻孔保直工艺 根据设计，钻孔在崖壁上的分布呈“梅花形”，孔距一般为3.6 m，俯角15及25，孔斜率小于150，因此造孔过程中保直问题非常重要，特别是深孔，如果稍有偏斜，就有可能出现两孔相交，使锚孔报废。试钻时我们发现仅用冲击器配89mm钻杆对孔斜率不能保证，但换用粗钻杆又受到钻机动力的限制，后经过反复研究，在冲击器后面加上1.5 m长的146 mm地心管，使粗径钻具的长度达到3.4 m。这样钻孔直度大大提高，钻机运5、行中的负荷也无明显加大，运转正常。排架上施工时，钻机的定位也是保证钻孔直度的一个重要环节，由于受架管的影响，使用罗盘定位误差较大，我们根据排架的搭设方位角，计算出与钻孔方位的夹角，而且在钻机上前后选择两点，算出与某一固定方位架管横杆的距离，凡同方位的钻孔均采用同一方法，确保了钻孔方位角的准确性；钻机倾角用罗盘测定。方位确定后，再将钻机固定在岩壁和排架上。采用这些措施后，钻孔直度达到了设计要求。3. 清孔在“五万方”板墙状的危岩体内，由于受多条裂缝的分割，岩体支离破碎，在钻进过程中往往穿过多条裂缝形成的破碎带及空缝区，有些裂缝带宽达3m之余，当钻至破碎带后，风多半从破碎带或空缝中漏失，岩渣堆积在6、孔中无法返出，这样在终孔提钻过程中常常出现岩粉抱钻，使提钻困难，甚至无法提出。针对这一现象，我们研制了一种反喷器，在开钻时,随钻具置于其后，终孔提钻时从钻杆内放进阻塞物，堵塞进入冲击器的风道，使风从反喷器中返出，达到了边提钻边吹孔的目的，岩粉由下向上逐渐清出，这样既避免了提钻过程中的埋钻，也省去了提钻后再单独清孔的工序，效率明显提高。提钻后通过孔内电视观察，孔内一般都比较干净。4. 锚孔堵漏如前所述，因为岩体破碎，在造孔过程中遇到的空缝及破碎带较多，有些空缝宽达1.0m左右，破碎带达数米，一般每个锚孔都是遇到34条破碎带或空缝，对于这些缝隙的处理，我们根据不同的情况，采用了不同的方法。 （1）7、对空缝的处理：钻进中遇到空缝的明显标志就是掉钻，一般掉钻的幅度也就是空缝的宽度，这种情况在部分钻孔中出现，一般有12条，开始我们采用布囊注水泥砂浆的办法，但由于空缝较宽，堵漏效果不好。后采用下套管的办法。即如遇一条空缝，在钻孔口径允许的情况下，穿过空缝2030cm后变径，终孔后选用直径适当的塑料管，送至变径位置，将其隔掉。如遇两条或两条以上空缝或钻孔口径不许可变径的情况时，采用与钻孔直径相当的塑管，套在锚索相应的位置上加以固定，与锚索同时入孔，也达到了封闭空缝的目的。（2）对破碎带的处理：钻进过程中，遇破碎带的标志主要表现在漏风、卡钻、冲击器工作不正常。当遇到这种情况时，要上下勤活动钻具，避免8、卡死钻头，当穿过破碎带后，如果破碎带小于1m或者破碎带不太严重，可以不作堵漏处理，继续钻进。但当遇到宽大的破碎带，由于钻进反复活动钻具，经多次冲击，一般会形成齿状破碎带。这种情况如果不处理，第一会导致钻孔弯曲，孔斜率无法保证；第二会造成下锚索困难；第三提钻后容易塌孔。当遇到这种情况时在钻过裂缝后或钻进确有困难。即可停钻，然后配制一种堵漏泥砂浆，用管材注入该段。注满后待24h后重新捅孔。5. 锚索安装（1）钢铰线防腐编制锚索的钢铰线长度根据终孔后的孔深确定后，锯断，按设计留出锚段长度后，其余作为防腐处理。防腐处理前先除去钢铰线的锈斑、污物，而后进行防腐处理。外层沥青厚质防水涂料主要成份为60#、9、10#石油沥青、纤维胶粉、汽油。中碱玻璃丝布为厚O.2mm，宽70mm的斜绞布条，内层为2#铝基润滑脂，代号2u一2。经检验防腐效果良好。（2）锚索编制鉴于施工场地地处长江边，场地十分狭窄，加之锚索编制吨位大(18根钢铰线)，锚索长(最长67.2m)给锚索编制带来极大困难，我们只能因地制宜，制作临时支架，将经防腐处理后的钢铰线按锚索的不同级别，不同长度分别予以编制，编制时先将内卷的钢铰线依次穿过架线环，钢铰线与架线环用铁丝绑捆固定，内锚段架线环间距为1.0 m，自由段间距为3.Om，一、二次注浆并依次穿入架线环内，在穿一、二次注浆管时，分别在一次注浆管的距内锚段末端O.3 m处及二次注浆管的距10、锚索末端3m处捆上指示器导线。而后固定外圈纲绞线。在锚索前端装上相应尺寸的导向帽，导向帽的固定是用点焊与钢绞线连接。为了防避堵漏的失败及小破碎漏浆，保证二次注浆能顺利注满，锚索编好后，在自由段上再套上布袋。布袋采用加厚凡布制作，直径大于锚孔直径的20，长度与自由段相当，前端用铁丝固定在锚索内锚段末端。这种方法经实际验证是保证二次注浆成功的较为有效的办法。（3）锚索安装“五万方”危岩体的锚索是借助于脚手架施工的，架子上的工作台面积有限，加之场地窄，高度大，锚索长，给下索带来极大困难，为有效顺利下入锚索，我们采用了卷扬机吊篮将锚索吊上脚手架，然后用人工送锚索。为了避免锚索入孔时在途中被卡，在锚索吊11、装前，先使与锚索外径相当的岩心管焊成的楔形探头探一次孔(探头长30cm，尾端用废旧钢绞线连接)，确信孔内无异物时再吊装锚索。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. 注浆锚索入孔到位后，即可一次注浆注浆管采用25mm的聚乙烯管，管孔底0.5m。注浆时浆液从孔底上返。注浆采用定量和指示器相结合的办法，当指示器指针摆动，注浆即可停止，将管路中的浆液打完后即拨出注浆管。 浆液的配制采用525#普硅水泥、中细砂、水及早强型减水剂配合而成，待搅拌均匀后注入，注浆的同时，还要取不同龄期的力学试验样，以便确定可张拉的时间。7. 张拉与锁定 根据一次灌浆取样检验结果，在锚索内锚固段灌浆7d12、后即可进行张拉。张拉作业前，先对所用有关型号的张拉设备按要求进行标定，并绘出千斤顶出力(KN)与压力表指示压强曲线，作为锚索张拉的依据，标定时千斤顶的最大出力应大于锚索超张拉时的值。张拉时先对锚索进行单根张拉，以提高锚索各钢绞线的受力均匀度，用YKD一18千斤顶，从外圈开始对角张拉，每次两根，单数钢绞线的锚索中间一根最后张拉。每根钢绞线的预紧力为40kN。预紧时将工作锚和夹片上好，钢绞线在锚具中的排列顺序要与在架线环中的顺序相一致。在单根张拉3d后，再整补偿张拉达到设计锚固力的3050。1000 kN级锚索使用YCW一150千斤顶，分4级补偿张拉。2000 kN级锚索使用YCW一230千斤顶，13、分5级补偿张拉。3000 kN级锚索使用YCw一305千斤顶，分6级补偿张拉。每级补偿张拉稳定时间为5min，最后1级是10min。结束语链子崖预应力锚索施工,从造孔、堵漏、保直、下索、注浆、张拉锁定等方面为我国高陡边坡预应力锚索施工积累了一些经验，为国内高边坡治理探索出一条路子，填补了我国高边坡治理中超高度、过大缝、超长大吨位下索等方面的预应力锚索施工的空白，但仍存在一些施工难题，需要我们去研究、去解决。同时亦望同行专家给予帮助指导。长江三峡链子崖危岩体防治工程中的锚固钻孔工艺 汪彦枢 郭启锋 (地矿部探矿工艺研究所，四川，610081)提要 长江三峡链子崖危岩体防治工程中的锚固钻孔工程涉及14、一系列技术难题，本文主要介绍了施工锚索孔的一些相关工艺技术。包括：崖壁施工中的钻机定位，复杂地层防止孔斜及测斜，破碎带和大裂缝中的钴进及堵漏方法。 关键词 锚固孔钻进 锚国钻孔 防斜与测斜 注数孔堵漏 长江三峡链子崖属湖北省和秭归县屈原镇，与新滩滑坡隔长江相望。高于100 m近乎垂直的链子崖被数10条纵横交错的裂缝切割成若干块。人类近400年来的采煤活动使链子崖底部的烘层形成空洞，上部岩体由于基底采空，加剧了变形，使链子崖有向长江倾倒的趋势。在地震或暴雨等不利因素的作用下，链子崖如果产生崩滑，将造成长江断航，给人民生命财产造成巨大损失，因此治理链子崖危岩体势在必行。 链子崖危岩治理包括地表排水15、回填煤洞、增设承重阻滑键、危岩体锚固等工程。其中耗资最多、难度最大的是用183根锚索将近乎垂直高度大于100 m的数万米3危岩体锚固在较稳定的岩体上的锚固工程。国外称之为“锁山工程”。 链子岩危岩锚固工程技术难度很大，它涉及超高重型排架的搭设，施工中岩体变形监测，在破碎及有许多裂缝的软硬不均岩层中造孔并安装重型锚索，注浆及张拉等一系列技术难题。本文主要介绍施工锚索孑L的一些相关工艺技术。一、钻机固定链子岩危岩锚固工作绝大部分是在高空排架上作业，只能选用轻型错杆钻机。主要机型为重庆探矿机械厂生产的MGJ一50型和无锡探矿机械厂生产的MD一50型，为保证超高排架的安全，钻机不能与排架扣接固定，以16、防过大的反向推力横向作用在排架上，引起排架矢稳。为此只能预先在岩壁上安放小锚杆，使钻机与小锚杆联接固定，用岩壁来承受反推力以保证高空作用的安全。二、防止孔斜及测斜 根据设计要求，锚索孔的弯曲度不能超过150。由于潜孔锤钻进倾角250斜孔很难达到这一精度，而且成孔后不能进行纠斜；因此必须考序用多种方法控制孔斜，即从机具和工艺操作上尽量保证钻孔不弯曲。主要的方法是选用刚度大的89mm钻杆，加粗径钻具和扶正器。由于被固的岩体具软硬夹层且破碎，钻孔经常要横穿宽度大于0.30m的裂缝，扶正器会掉入裂缝而失去扶正作用，甚至影响钻具的给进和提升,为了保证锚孔质量，加长粗径钻具是一种途径，但粗径钻具长度不宜超17、过4m。施工中采用这种方法，大大减小了孔斜,面且有利于穿过裂缝。以往采用CQ一1型磁球测斜仪测斜。由于地层破碎，钻孔下帮经常有岩屑，导致测斜不准，而且每个测点都必须放入和提出测斜仪一次。为了解决这一问题，制造了采用CCD摄像头的CQ一2型井底电视测斜仪。该仪器有两个摄像头，一个在前端，放孔内后可在操作台用电视机看孔内情况，当找到岩屑少，孔壁光滑的孔段时，可停下仪器；用另一个摄像头观看孔内仪器的顶角和方位角读数。必要时可用录相机录下数据。用CQ一2型测斜仪一次一次下孔可测完全孔，大大提高测斜准确度和效率。三、破碎带和大裂缝的钻进技术 由于被锚岩体的张垃段岩石破碎，大裂缝多，钻进中经常不返岩屑，面18、从其它地方冒出岩粉，距离可达数10m。用孔底电视观察钻孔，可见孔壁绝大部分都不规则，每个钻孔都要穿过几条裂缝：最多的达1 2条，有的裂缝宽达2m。在这样的地段钻孔常遇到的问题是卡钻，钻具难以提出和容易折断。解决问题的方法是尽量将钻孔内岩屑吹出孔外，提钻时钻具能往后扫探头石和用高强度的粗径钻具过缝。为此设计了能满足以上要求的钻具组合，见图1所示。根据设计要求，钻头为1 75 mm、50 mm和115 mm，冲击器选用高风压JG一150和JG一150A，粗径钻具钻杆端为一截锥体，镶有硬质合金，用于提钻遇阻时清扫探头。投球式提钻反吹接头主要用于贯通裂缝多的钻孔。用一般的钻具提钻吹孔时气体从钻头底部的19、风眼排出，大量的气体冲向孔底，只有在钻头前孔段是封闭的或漏风小的情况下，气体才会经过钻头的侧面风槽，通过潜孔冲击器和粗径钻具与孔壁间的环状间隙，排出孔外，同时也将沉积在孔内有岩屑带出孔外；但是，一旦钻头提过开放式裂缝，气体就可能从裂缝大量泄漏，返回的气体不足以将沉积的岩屑吹出孔外，而导致提钻困难；即使慢慢提出钻具后，还需下专门的吹屑管，将孔内岩屑吹净，以便锚索。用了投球式提钻反吹接头，则可以在提钻进程中基本将孔吹净，既加快了提钻速度，又省去了下吹屑管的时间。它的工作原理是：一个带弹簧(2)的活阀(3)，活阀中空，有二钢球座，无钢球的活阀贯通。气体直接通过活阀进入潜孔冲击器作功后经钻头排出。当钻20、进完毕，从钻杆中投入钢球，气体将钢球压在活阀的钢球座上，堵住了通往冲击器和钻头的气路。气压作用在活阔上压缩弹簧使活阔移动，露出接头上的排气孔，气体过排气孔再经限流环(5)_冲向孔外，并将提钻时刮起的岩屑排出孔外。 采用上述钻具组合及相应的规程，在实践中证明是行之有效的。此技术不仅用于链子崖危岩锚固中，而且还用于北京十三陵蓄能电站的锚固工程中。钻孔成功率和施工效率都大大提高。 四、大裂缝的堵漏技术 为使锚固注浆工程达到要求，锚孔还需堵漏。现场堵漏用挤压式注浆泵向漏失段注入加速凝剂的水泥砂浆。根据孔底电视观察资料，按岩石的破碎程度，裂缝发育情况，在堵漏浆液中加入适量的纤维和片状惰性堵漏材料。遇大裂21、缝时本应采用套管隔离，但在现场由于机具设备的限制不能采用跟管钻进和套管隔离。因而采用布袋注水浆架桥的方式堵大裂缝(见图2)。 张开式裂缝很宽，有的宽达2m。在布袋中心须有钢性物支撑才不至于使布袋下坠。具体做法是：布袋采用工业细帆布(有高强尼龙布更好)，根据孔径和缝宽做好布袋，布袋撑起外径比裂径大o5 m长度比裂缝宽度长2 m。刚性支撑物用工业塑料管管上钻孔。放入布袋，扎好，注浆管在浅部选用镀锌管，深部选用钻杆。将布袋入预定位置后开泵注浆，注浆时注意压力表读数变化，当压力上升较快达到0.3 MPa时，关泵观察压力下降情况，根据地表试验所得数据判断布袋内浆液充满与否。注浆完毕初凝10多min后强行拉出注浆管，候凝8 h后即可开钻扫孔(扫孔最好用取心合金钻头)。然后再进行下一步工作。上面介绍了一些链子崖锚固钻孔工艺方面的经验。经过1年多的努力，锚固工程已经全部完成。经张拉测试，质量达到设计要求，圆满完成了施工任务。同时，为今后在复杂地层条件下施工高难度锚固工程积累了经验。