水胀式锚杆在厄瓜多尔美纳斯水电站开挖支护工程中的运用

2017-11-21李群辉

绿色环保建材 2017年12期

关键词：注水泵杆体孔壁

李群辉

中国水利水电第八工程局有限公司

水胀式锚杆在厄瓜多尔美纳斯水电站开挖支护工程中的运用

李群辉

中国水利水电第八工程局有限公司

开挖中采用水胀式锚杆可快速、高效的完成支护工程，水胀式锚杆具备优异的抗震动性，可接近于工作面进行安装，全长杆体膨胀，紧贴不规则孔壁，任何一段都可独立起支撑作用，对节约工期有显著效果。

水胀式锚杆气动注水泵

1 引言

地下洞室开挖当中，A1、A2类围岩常设计有随机与系统锚杆，传统的锚杆设计为水泥浆锚杆，施工工序繁杂，水胀式锚杆（Swellex锚杆），是瑞典阿特拉斯科普柯公司研发的一种新型岩石锚杆，厄瓜多尔美纳斯水电站工程在A1、A2、ⅢA类围岩当中采用了Swellex锚杆的Pm16与Pm24型，长度规格分别有2m、2.5m、3m、4m、6m，工程总用量约58000米，施工简单、快速、可靠。

2 概述

2.1 水胀式锚杆结构

水胀式锚杆由杆体和高强度锚定板组成，施工通过气动式高压水泵（水胀式锚杆配套专用设备）的高压水流使锚杆膨胀，从而完全贴近钻孔的不规则孔壁，沿锚杆全长产生的摩擦力、机械连锁力和压力对岩体进行加固。

本工程所使用Pm16与Pm24技术参数如表1，施工前锚杆杆体截面参见图1，充水后锚杆杆体截面参见图2。

表1 Swellex Pm16与Pm24技术参数

图1 充水前锚杆杆体截面

图2 充水后锚杆杆体截面

2.2 水胀式锚杆施工工艺

水胀式锚杆施工工艺简单，主要包括钻孔、清孔、安装、注水。

钻孔直径需严格按表1中要求的钻孔直径范围进行，否则水胀锚杆无法形成支撑。安装通过配套的水胀锚杆安装臂直接送入孔中安装。注水时，水的质量将直接影响注水泵使用寿命，水的PH值最好在7左右，水中不得含大颗料杂质，达到工业用水标准，入泵注水压力应保持：2bar≤水泵进水压力≤6bar，根据注水泵上水表控制；空气压力最小应满足6bar，6bar的空气压力才能保证300bar的出水压力，根据注水泵上气压表控制。为保证水质及注水压力，根据施工现场水胀锚杆注水时需增设清水桶，桶要高于工作面6m以保证注水压力，注水管口设过滤网，额定注水压力（出泵压力）通过安装手柄上压力表确定，Pm16需240 bar，Pm24需300 bar。

2.3 水胀式锚杆锚固机理及特点

（1）锚固机理。水胀式锚杆通过高压注水产生膨胀，管壁的膨胀压力与钻孔孔壁贴合，当达到锚杆的设计注水压力，水泵自动停止充水，此时，锚杆全长产生的摩擦力、机械连锁力和压力进而形成较高的拉拨抵抗力，达到锚固效果。

（2）特点。实际施工中遇不良破碎带采用常规锚杆工序繁杂，需注浆及等强，施工进度难以满足安全工期要求，水胀锚杆快速、高效的特点，可满足施工当中快速支护的要求，水胀锚杆和常规锚杆相比，主要特点：①施工简便，易于掌握；②锚杆埋设施工方式灵活多样，可手工、半机械化或全机械化。③水泵压力达到预定的注水压力时，水泵自动停止工作，可确保每一根锚杆的承载力，且锚杆立即发挥作用。

（3）注意事项。①试验。水胀锚杆需用与水胀锚杆配套的专业锚杆拉力计，若无专业拉力计，需采用专用转换接头，使水胀锚杆未端具备常规试验可操作条件，再利用常规锚杆试验进行。水胀锚杆达额定注水压力后水泵自动根据锚杆的膨胀度结束注水，也标志着水胀锚杆安装结束，可立即进行试验。②施工。锚杆应轻拿轻放，严禁损伤锚杆未端的注液嘴，安装锚杆前，对安装系统进行全面检查，确保其良好的状态。安装锚杆时，操作人员手持安装臂应与锚杆轴线偏离一定角度；注水时，注水臂与锚杆轴线尽量在同一条直线上。若已锚地段有较大变形或锚杆失效，立即在该地段增设加强锚杆，长度不小于原锚杆长度的1.5倍。高压泵试运转，压力宜为15～30MPa，锚杆送入孔中，应使托板与岩面紧贴，为了延长水泵寿命，在施工中尽量确保水泵用水以及空压机内空气的洁净。在高压进水阀未关闭，回水阀未打开之前，不准撤离安装臂。高压泵要设置防护罩，锚杆安装完毕后应将高压胶管一并放入防护罩内，并移至安全、无淋水地段。