锚索不良地质灌浆变更情况说明.docx
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锚索不良地质灌浆变更情况说明
汉江孤山枢纽右岸坝肩工程
合同编号：
GS/JAZ（2017）001-095
孤山电站右岸坝肩EL.188m开挖与支护工程边坡预应力锚索灌浆施工情况说明
批准：
审查：
校核：
编制：
中国水利水电第五工程局有限公司
汉江孤山枢纽右岸坝肩工程项目经理部
二〇一九年一月五日
孤山电站右岸坝肩EL.188m开挖与支护工程边坡
预应力锚索灌浆施工情况说明
1工程概况
1.1工程简述
汉江孤山水电站位于汉江干流夹河～丹江口枢纽回水末端河段内，装机容量180MW，多年平均发电量达5.90亿KW·h，建成后将成为十堰电网骨干电源。
该工程的开发任务是以发电为主。
本工程为右岸坝肩边坡开挖与支护工程。
工程主要包括右岸坝肩土石方开挖、边坡支护、右岸灌浆平洞开挖支护及2#、4#道路防护工程。
边坡防护工程包含锚索，锚杆，排水工程，挂网喷混凝土施工。
具体设置为锚索为1000KN，间距3m×6m上下两排错位布置，锚索长25m及35m；坡顶1排Φ28锚杆，入岩深度9m，其余长短锚杆间隔布置，短锚杆入岩深度6m，长短锚杆按照3m×3m矩形布置；挂网喷混凝土为10cm厚C20混凝土及机编铁丝网，机编铁丝网规格为φ3.2mm、网格8cm×12cm，局部部位设φ6、25cm×25cm钢筋网；坡表排水设置坡顶截水沟以及坡面排水孔，坡顶截水沟底宽60cm，采用C20混凝土衬砌。
坡面排水采用直径φ76mm，深度4m、12m的坡面排水孔，排水孔按10度向上倾斜布置，孔口设置φ76mmPVC管，孔内塌孔段设置塑料花管。
每级边坡底部布置一排深度12m的坡面排水孔。
1.2孤山电站右岸坝肩开挖与支护工程预应力锚索施工简述
孤山电站右岸坝肩边坡防护预应力锚索为1000KN级无粘结型，间距3m×6m上下两排错位布置，上排锚索位置为距坡面开口线下1.5m标高处，上排锚索长35m；下排锚索位置为距坡面开口线下4.5m标高处，下排锚索长25m；上下排间距3.0m，水平间距6.0m。
采用M35（7d）水泥浆锚固，锚墩采用C35（7d）混凝土浇筑，外锚头浇筑C25（28d）混凝土保护，钻孔孔径为150mm。
右岸坝肩预应力锚索共计344根，其中1000KN、25m锚索176根，1000KN、35m锚索158根。
其主要施工分布为：
（1）右岸坝肩施工一区EL188公路以上-EL230K0+000-K0+080段非开挖区域；
（2）右岸坝肩施工二区EL188公路以上-EL245边坡K0+080-K0+260段第2、3、4、5级开挖边坡；（3）右岸坝肩施工三区EL188公路以上-EL245边坡K0+260-K0+460段第1、2、3、4级开挖边坡。
其主要设计工程量见表1.2-1所示
表1.2-1右岸坝肩预应力锚索主要工程量统计表
施工区域
施工部位
项目
单位
工程量
施工一区
EL188公路以上-EL230K0+000-K0+080段
1000KN、25m锚索
索
19
1000KN、35m锚索
索
17
小计
索
36
施工二区
第2级边坡EL230-EL245
K0+100-K0+245段
1000KN、25m锚索
索
18
1000KN、35m锚索
索
12
第3级边坡EL215-EL230
K0+080-K0+255段
1000KN、25m锚索
索
23
1000KN、35m锚索
索
23
第4级边坡EL200-EL215
K0+083-K0+260段
1000KN、25m锚索
索
29
1000KN、35m锚索
索
28
第5级边坡EL188-EL200
K0+083-K0+260段
1000KN、25m锚索
索
28
1000KN、35m锚索
索
28
小计
索
189
施工三区
第1级边坡EL230-EL245
K0+350-K0+385段
1000KN、25m锚索
索
2
1000KN、35m锚索
索
0
第2级边坡EL215-EL230
K0+340-K0+400段
1000KN、25m锚索
索
7
1000KN、35m锚索
索
6
第3级边坡EL200-EL215
K0+270-K0+460段
1000KN、25m锚索
索
18
1000KN、35m锚索
索
13
第4级边坡EL188-EL200
K0+260-K0+460段
1000KN、25m锚索
索
32
1000KN、35m锚索
索
31
小计
索
109
总计
索
334
孤山电站右岸坝肩边坡防护预应力锚索各施工区域锚索布置图如下图1.2.1、图1.2.2、图1.2.3所示
图1.2.1施工一区锚索布置图
图1.2.2施工二区锚索布置图
图1.2.3施工三区锚索布置图
2工程地质
2.1招标文件地质条件
右岸坝肩自然边坡高程250m以下地形坡度较陡，总体坡度40°～50°，在高程181m～192m之间为上坝施工道路，内侧开挖形成陡崖地形，高度10m～30m；高程250m～340m地形坡度35°～45°；在高程345m左右为一平台（观音庙）。
坡面总体较顺直，局部呈小凹槽或低洼地形，上下游两侧各分布一条小冲沟。
边坡基岩裸露，上部主要为∈2y2条带状云母大理岩，岩性坚硬，13～13′剖面及其上游坡段钻孔揭穿云母大理岩最小铅直厚度为55m，13～13′剖面下游段渐薄，ZK149孔揭露厚度约11m；下部为∈2y1石英云母片岩、炭质云母片岩，岩性软弱，其与∈2y2层分界位于边坡下游段ZK149孔附近。
边坡岩体强风化带厚度0m～5.0m，弱风化带厚度2.0m～33.5m，以下为微新岩体。
边坡岩层总体走向北东，倾向北西，平均倾角45°左右。
部分地段因揉皱强烈，岩层走向及倾角变化较大，观音庙西南侧斜坡岩层产状走向北西，倾南西，倾角相对较缓，小于40°。
边坡分布较大断层F109，断面产状205°～210°∠70°～80°，破碎带宽5m～10m，主要为碎裂岩夹块裂岩；断面总体呈舒缓波状，面光滑，其上附厚1mm～10mm灰黑色软弱断层泥。
根据平洞PD7和钻孔ZK147揭示，∈2y1和∈2y2发育层间剪切破碎带，厚0.1m～0.2m，为岩屑、片状角砾夹泥，泥呈软可塑态。
边坡岩体裂隙较发育，主要有3组，产状分别为60°～75°∠25°～65°、115°∠55°、180°∠55°。
平硐中裂隙迹长一般小于5m，地表岩体裂隙迹长一般小于20m，裂面多平直粗糙，强风化岩体中裂隙以充填泥质、铁锰质为主，宽度3～10mm；弱风化岩体中裂隙以充填铁锰质及钙质为主，宽度1～5mm；微新岩体中裂隙以充填钙质为主或无充填，宽度一般小于2mm。
边坡地表上未见泉水出露，平洞揭示局部地段有地下水渗出。
地下水类型为基岩裂隙水，一般沿断层破碎带和层间剪切破碎带有线状滴水、渗水，水量小。
根据设计方案，人工高边坡岩体主要为云母大理岩，其中高程303m以上岩体主要为弱风化，以下为弱～微风化岩体。
13～13′剖面及其上游坡段高边坡钻孔揭露云母大理岩铅直厚度35m（未揭穿）～58m（揭穿），揭穿最小铅直厚度为55m，最大开挖铅直厚度小于20m，边坡云母大理岩最小水平厚度在40m以上；13～13′剖面下游段大理岩厚度渐薄，ZK149孔下游坡段为强风化片岩边坡，坡高在20m左右。
右岸坝肩边坡主要为岩质顺向坡。
自然状态下右岸边坡总体处于稳定状态。
人工边坡主要为弱风化和微新大理岩边坡，设计开挖坡度角多大于岩层片理倾角，边坡稳定控制性结构面为岩层片理面，其与近东西向裂隙组合可形成不稳定块体。
当边坡开挖使岩层出现长距离切脚临空时，可能会沿片理面出现较大规模的滑移失稳，局部可能产生块体塌落。
2.2现场实际地质条件
施工一区为原开挖裸露坡面，该区域无需开挖直接挂网喷射混凝土支护，该区域岩体多为弱风化岩体，该区域与施工二区相接处岩体较为破碎，支护施工前出现塌方现象，塌方揭露岩体较为破碎。
钻孔过程部分锚索孔有地下水流出，内部岩体较破碎，存在锚索超灌现象。
施工一区塌方后出露岩体如图2.2.1所示
施工二区岩体以弱风化为主，部分区域裂隙发育，岩体较为破碎，弱风化岩体内部包含强风化晶体，并多处出现顺层片岩，马道成型困难。
在锚索钻孔施工过程出现部分孔内岩体破碎，成孔困难。
部分孔内裂隙发育，灌浆施工过程中存在超灌现象。
施工二区五级边坡，上部地质条相对件较复杂，下部地质条件逐级转好。
施工二区开挖出露岩体如图2.2.2、图2.2.3所示。
图2.2.1施工一区塌方出露岩体
图2.2.2施工二区EL215-EL.230坡面破碎岩体图2.2.3施工二区3级边坡顺层片岩
施工三区：
1.根据施工三区施工过程中地质鉴定意见及现场实际情况，施工三区边坡由寒武系中统岳家坪组第一段（∈2y1）石英云母片岩夹含炭质片岩、含炭质云母片岩组成，该区边坡为软岩区。
EL.230以上边坡主要为强风化岩体，片理发育、岩体多呈灰黄色，片理整体产状280°～285°∠35°～45°，片理因褶皱影响多有变化，裂隙发育、岩体破碎。
EL.215～EL.230边坡岩体以弱风化为主，局部夹杂强风化团块，节理较发育，片理整体产状235°～250°∠35°～45°，片理因褶皱影响多有变化，裂隙发育，K0+355～K0+370之间发育两条大倾角裂隙，岩体破碎，在施工过程中出现相邻裂隙冒灰等现象。
EL.200～EL.215边坡岩体以弱风化为主，片理产状235°～285°∠25°～45°，片理因褶皱影响变化较大。
岩体破碎，根据设计意见需对公路以上边坡采用贴坡混凝土进行防护施工。
施工三区第四级边坡开挖后出露岩体及裂隙情况如图2.2.4、图2.2.5、图2.2.6所示，施工三区第三级边坡开挖后出露岩体如图2.2.7所示。
2.根据钻孔及注浆情况分析：
①基础坡面在开挖形成后，呈现出表面裂隙断开、岩体破碎、表层裂隙发育，造成锚杆注浆过程出现坡面漏浆现象，注浆不能封闭。
②锚索造孔施工，自16m～25m段造孔过程中，钻机漏风失压严重，钻进速度明显降低，在钻孔至设计孔深后拔钻过程中出现卡钻现象，可以判断16m～25m处存在裂隙带，围岩较为破碎。
经监理、设计、业主及我部四方联合现场见证扫孔验孔后，确定锚索孔内16m～20m段存在大的裂隙空腔。
这样在锚索内锚段存在深层裂隙，锚固体未到达理想岩层。
③在锚杆造孔中，到达6m-9m段落处也存在塌孔、卡钻现象，并且在注浆中亦出现渗漏情况，导致锚杆不能完成灌浆，说明施工三区支护岩体中部也有裂隙存在。
施工过程我部组织多次现场孔内成像，以确定锚索孔内情况。
组织现场孔内成像如图2.2.8、图2.2.9所示，部分典型孔内成像组图如图2.2.10所示。
3.根据孤山枢纽右岸坝肩开挖与支护工程招标文件，右岸坝肩地质为云母大理岩，其中高程EL.303m以上岩体主要为弱风化，以下为弱～微风化岩体，边坡岩体强风化带厚度0m～5.0m，弱风化带厚度2.0m～33.5m，地质条件较为良好。
在我部施工过程中发现施工三区以石英云母片岩为主，强弱风化互层，裂隙发育，强风化团块夹于坡面，坡面缓倾角裂隙诸多，片理因褶皱影响多有变化，地质条件较为复杂。
与招标文件地质条件存在较大差异。
综上所述，施工三区地质情况较差，整个坡面裂隙发育，岩体破碎，存在较大裂隙带，孔内存在大量空腔及裂隙，灌浆存在大量超灌现象。
图2.2.4施工三区第四级边坡开挖出露图2.2.5施工三区裂隙细部图
破碎岩体及裂隙
图2.2.6施工三区第四级边坡出露破碎岩体，裂隙发育，灌浆过程出现串浆
图2.2.7施工三区第三级边坡出露破碎岩体，裂隙发育
图2.2.8组织设计、业主现场锚索孔内成像图2.2.8组织现场锚索孔内成像
M3-3-2-5锚索孔内成像，有大空腔M3-2-1-7锚索，孔内岩体破碎有大裂隙
M3-3-1-12锚索孔有大空腔M3-3-2-11锚索，孔内有空腔、大裂隙
M3-4-2-18锚索孔有裂隙M3-4-1-25锚索，孔内岩体破碎
组图2.2.10锚索孔内成像典型锚索孔内情况图
注：
M3-2-1-7锚索位于施工三区2级边坡（EL215-230坡面），为25m锚索；M3-3-1-11、M3-3-1-12、M3-3-2-5位于施工三区3级边坡（EL200-215坡面），前2个为25m锚索，后1个为35m锚索；M3-4-2-18、M3-4-1-25位于施工三区4级边坡（EL188-200坡面），M3-4-2-18为35m锚索，M3-4-1-25为25m锚索。
3锚索灌浆施工
3.1灌浆方法
3.1.1锚索孔道灌浆
在锚索下索完成，报请监理工程师验收合格后，及时进行锚索注浆。
锚索灌浆工作开始前，通过灌浆管送入压缩空气，将钻孔孔道的积水排干。
灌浆采用全孔自流注浆，可一次施灌，灌浆过程必须连续，针对孔内岩体破碎，超灌量大的锚索孔可分多次灌注，待凝后再次灌注，直至孔口流出符合要求浆液且蚀浆量符合要求后停止灌注。
⑴注浆方式
灌浆采用两参数大循环模式。
锚索注浆通过注浆管进行孔内自流灌浆，注浆必须采用灌浆自动记录仪。
⑵制浆
①浆液类型
灌浆采用纯水泥浆进行灌注，浆液的配比经试验确定。
采用纯水泥浆灌注，其水灰比采用0.4：
1，浆液中可掺入一定数量的膨胀剂和早强剂，选用的外加剂不得对锚索钢有腐蚀的物质，施灌时按规定制备浆体试件，其浆体7天强度不低于35MPa并满足设计要求。
②浆液拌制采用高速搅拌机制浆，流淌直径不小于150mm，纯水泥浆拌搅时间不小于30s，浆液随用随拌，初凝浆液必须废弃。
灌浆浆液保持在5℃～40℃之间，当冬季日平均气温低于5℃时，采取保温措施。
⑶灌注
①锚索注浆前，检查制浆设备、灌浆泵是否正常；检查送浆及注浆管路是否畅通无阻，确保灌浆过程顺利，避免因中断情况影响锚固注浆质量。
②灌浆采用SGB6-10泵灌注，灌注前先压入压缩空气，检查管道畅通情况。
浆液从注浆管向内灌入，气从锚索孔口直接排出。
③注浆结束标准：
锚索灌浆压力和屏浆压力经试验确定，灌浆压力为0.1～0.3MPa。
注浆四小时内观察孔内浆液面变化，蚀浆严重时及时补注至与孔口齐。
⑷超灌
施工一区、施工二区地质条件较好，锚索成孔直接灌浆，但仍有部分锚索孔出现超灌现象。
鉴于施工三区整体地质条件较差，锚索注浆过程中存在大量超灌问题。
针对右岸坝肩超灌问题，出现注浆量大于设计注浆量时及时请监理工程师现场见证，采用灌浆自动记录做好记录，及时做好签证工作，根据超灌情况进行计量。
锚索灌浆记录仪孔道灌净浆如下图3.1.1所示
图3.1.1锚索灌浆系统
3.1.2成孔过程中破碎岩体预灌砂浆
2018年3月15日施工三区锚索专题会议之后，针对施工三区锚索成孔困难问题，我部根据会议纪要精神，针对破碎带岩体锚索无法成孔，采用水泥砂浆（水泥砂浆配比为水0.4：
水泥1：
砂1）固壁方式进行处理，使用砂浆泵灌注水泥砂浆，遇到较大裂隙或空腔注浆量大时，采用间歇性灌浆或待凝方式进行处理，但每次注灰量不超过5t，后经业主建议改为单孔注灰量每次不超过2t。
单孔根据现场实际情况进行多次灌浆及造孔。
现场砂浆制备如下图3.1.2所示
图3.1.2制备预灌用砂浆
3.2灌浆成果统计及分析
3.2.1施工一区、施工二区灌浆成果统计及分析
施工一区、施工二区岩体整体较好，无明显地质缺陷，仅在部分锚索孔内存在裂隙及岩体破碎带，锚索孔均能成孔，无需进行不良地质造孔处理（跟管钻进或预灌砂浆二次成孔）。
在成孔之后按照本报告3.1.1灌浆方法进行锚索孔道灌浆，因部分锚索孔内有裂隙及破碎带的存在，灌浆过程存在蚀浆量大，灌浆超出设计灌浆量的情况。
右岸坝肩施工一区、施工二区锚索孔道灌浆统计台账如后附表3.1、3.2所示。
从表3.1可以看出施工一区共锚索36根，其中25m锚索19根，35m锚索17根，共1070m，则施工一区锚索灌浆单耗为35.67kg/m，设计锚索灌浆单耗为22.9kg/m，超灌单耗为12.77kg/m。
从表3.2可以看出施工二区锚索25m锚索98根，35m锚索91根，共5635m，则施工一区锚索灌浆单耗为38.94kg/m，设计锚索灌浆单耗为22.9kg/m，超灌单耗为16.04kg/m。
施工一区为非开挖区域，施工二区为开挖区域，锚索超灌施工一区小于施工二区，从现场地质出露情况，此超灌单耗符合现场地质条件。
施工二区4级边坡从上到下超灌单耗逐级下降，与现场地质条件从上到下逐级变好相吻合。
施工部位
锚索设计单耗
孔道灌浆
超灌单耗
锚索类型
单耗（kg/m）
灌浆量（t）
单耗（kg/m）
超灌量（kg）
单耗（kg/m）
施工一区
1000kN,孔径150
22.9
38163.2
35.67
17095.2
12.77
施工二区第二级边坡
1000kN,孔径150
22.9
37493.2
43.09
17570.2
20.19
施工二区第三级边坡
1000kN,孔径150
22.9
57378.5
41.58
25776.5
18.68
施工二区第四级边坡
1000kN,孔径150
22.9
65263.2
38.27
26218.7
15.38
施工二区第五级边坡
1000kN,孔径150
22.9
59272.3
35.28
20800.3
12.38
施工二区总计
1000kN,孔径150
22.9
219407.2
38.94
90365.7
16.04
施工一区、二区锚索超灌单耗具体如下表3.3所示。
表3.3
3.2.2施工三区灌浆成果统计及分析
2018年3月15日专项会议之前，针对施工三区锚索成孔困难问题，我部根据四方意见采用套管跟进解决，并完成孔号为M3-3-2-1~M3-3-2-12等12根35m锚索钻孔。
35m锚索钻进过程中锚索孔内破碎带多在孔内16m-28m范围内，不影响35m锚索锚固端稳定，且锚索索体由波纹管保护，为防止锚索孔塌孔影响锚固端稳定问题起到一定作用。
此12根锚索，套管跟进成孔后，我部及时下索，并开始按照本报告3.1.1锚索灌浆方法进行灌注。
经分析灌浆台账表3.4可知，此12根锚索灌浆量较大。
35m锚索设计灌浆量为0.8t/孔，现共计灌水泥净浆446.1t，超灌436.1t。
套管跟进解决锚索成孔困难问题，能一次成孔，大大提高钻孔成孔进度。
因成孔后拔去套管，孔内裂隙仍然存在，势必会增加水泥净浆灌浆量，但超灌的水泥净浆对改善山体地质情况有较大帮助，对边坡稳定起到积极作用。
塌孔问题因波纹管的存在得到有效解决。
此部分锚索超灌浆大，和现场地质情况及孔内成像结果相吻合。
2018年3月15日施工三区锚索专题会议之后，针对施工三区锚索成孔困难问题，我部根据会议纪要精神，现阶段针对破碎带岩体锚索无法成孔，采用水泥砂浆（水泥砂浆配比为水0.4：
水泥1：
砂1）固壁方式进行处理，使用砂浆泵灌注水泥砂浆，遇到较大裂隙或空腔注浆量大时，采用间歇性灌浆或待凝方式进行处理，但每次注灰量不超过5t，后经业主建议改为单孔注灰量每次不超过2t。
单孔根据现场实际情况进行多次灌浆及造孔。
根据现场钻孔情况，出现因孔内裂隙及空腔无法成孔的锚索我部及时通知监理，经现场监理同意后，对不能成孔锚索孔进行预灌砂浆及二次成孔处理。
根据灌浆台账表3.4所示，施工三区共完成预灌砂浆25m锚索47根，预灌砂浆量663.6t；35m锚索32根，预灌砂浆量426t。
施工三区预灌砂浆总量1089.6t。
预灌砂浆解决锚索成孔后，我部及时下索并按照本报告3.1.1锚索灌浆方法进行锚索孔道灌浆。
砂浆预灌浆解决成孔困难问题，需多次灌砂浆，多次造孔，每次灌浆后得有一段待凝期。
从灌浆台账表3.4看，每次灌砂浆仍有大量超灌，每次预灌浆仍需多次灌浆才能达到预期效果。
但砂浆预灌浆会封堵索孔周围裂隙，对防止锚索塌孔及成孔后灌浆较为有利。
从施工三区灌浆台账表3.4可知，施工三区25m锚索59根，35m锚索50根，总计3225m，锚索成孔灌水泥砂浆水泥用量1089.6t，成孔灌浆注灰量平均337.86kg/m；锚索孔道灌水泥净浆683.34t，平均孔道灌浆注灰量211.89kg/m。
锚索孔设计注灰量22kg/m，则施工三区灌浆水泥超灌单耗526.85kg/m。
该区域灌浆量大符合该施工区域地质条件及孔内成像情况。
具体各级坡面灌浆统计如下表3.5所示。
施工部位
吨位（KN）
孔深（m）
孔数（个）
总孔深（m）
成孔预灌砂浆
孔道灌水泥净浆
设计单耗（kg/m）
超灌
灌浆量（kg）
单耗（kg/m）
灌浆量（kg）
单耗（kg/m）
灌浆量（kg）
单耗（kg/m）
施工三区第一级
EL230以上边坡
1000
25
2
50
9800
196
1945.8
38.9
22.9
10601
212
1000
35
0
0
0
0
0
0
22.9
0
0
小计
2
50
9800
196
1945.9
38.9
22.9
10601
212
施工三区第二级
EL215-230边坡
1000
25
7
175
200200
1144
10406.6
59.47
22.9
210606.6
1203.4
1000
35
6
210
163700
779.52
34897.1
166.18
22.9
198597.1
945.7
小计
13
385
363900
945.19
45303.7
117.67
22.9
409203.7
1062.87
施工三区第三级
EL200-215边坡
1000
25
18
450
306900
682
108343.2
240.76
22.9
404938.2
899.86
1000
35
13
455
7700
16.92
447295.6
983.06
22.9
444576.1
977.09
小计
31
905
314600
347.62
555638.8
613.97
22.9
849514.3
938.69
施工三区第四级
EL188-200边坡
1000
25
32
800
146700
183.38
40504.8
50.63
22.9
168885
211.11
1000
35
31
1085
254600
234.65
39947.4
36.82
22.9
269701
248.57
小计
63
1885
401300
212.89
80452.2
42.68
22.9
438586
232.67
施工三区总计
3225
1089600
337.86
6833400
211.89
22.9
1699090
526.85
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