錨桿錨索註漿
註漿是錨桿錨索施工的重要工序。註漿的作用是:形成錨固段;將拉桿錨固在巖土層中,防止鋼拉桿的腐蝕;充填巖層的裂隙及土層的孔隙。
(壹)註漿要求
1.制漿設備
應采用高速攪拌機,以提高漿液的均勻性,增加其流動度和可灌性。灌漿泵的排漿量應能滿足錨索孔道的灌漿強度的需要,壓力穩定,其允許工作壓力應大於最大設計灌漿壓力的1.5倍,壓力波動範圍宜小於灌漿壓力的20%。灌漿泵配套的壓力表須經校驗合格,其量程應與設計最大灌漿壓力相適應。輸漿管宜采用耐壓橡膠管或耐壓PE管,其管徑應滿足灌漿強度的要求。
2.註漿材料
錨桿灌漿壹般使用水泥砂漿,並要求砂漿的強度不小於30000kN/m2。小孔徑錨桿在必要時才使用純水泥漿。
灌漿用水泥應采用普通矽酸鹽水泥,其質量應符合《混凝土結構工程施工質量驗收規範》規定。其強度不應低於42.5MPa;必須具有防止水和土侵蝕的化學穩定性,為了防止對鋼制拉桿的腐蝕,氯鹽的總含量不應超過0.10%(永久錨桿)和0.15%(臨時錨桿):不宜采用幹縮性大的火山灰水泥和泌水性高的礦渣水泥。
拌合水也應符合要求,硫酸鹽含量超過0.1%,氯鹽含量超過0.05%,並且含有糖分或有懸浮物有機質的水是不適用的。壹般情況下,凡適合於飲用的水均可作為拌合水。
砂壹般選用中砂,在拌料前要過篩,以免較粗的砂粒混入。砂的含泥量不得大於3%;砂中雲母、有機物、硫化物和硫酸鹽等有害物質的含量不得大於1%。
水灰比對水泥漿起著特別重要的作用。過量的水會使拌合料發生泌水並降低其強度,同時也會產生較大的收縮,結果將降低硬化砂漿的耐久性。經驗表明,同定錨桿所用的砂漿的最適宜的水灰比為0.4～0.5,灰砂比為1∶1或1∶0.5(質量比)。
為了增加砂漿的流動度,降低硬化後的收縮,提高強度,可在砂漿中加入非引氣型外加劑。但應註意,外加劑不能對拉桿材料有腐蝕作用。
3.砂漿的配制
砂漿的配制應符合設計要求:壹般巖石錨桿砂漿結石體的設計強度,不應低於30MPa;土層錨桿不應低於20MPa。為了使砂漿在註漿管路中順利流動,對於壹次註漿的漿液,宜選用灰砂比1∶1～1∶2,水灰比0.38～0.45的水泥砂漿,或水灰比為0.40～0.45的純水泥漿;而對於二次高壓註漿的漿液壹般采用水灰比0.45～0.50的純水泥漿。水泥宜用普通矽酸鹽水泥,必要時可使用抗硫酸鹽水泥;砂子壹般選用粒徑小於2mm的中細砂,其含泥量小於3%,所含的雲母、有機質、硫化物等有害雜質,亦應小於1%(以砂子的質量計);不得使用汙水及pH值小於4.0的酸性水攪拌漿液。
為了提高水泥漿的早期強度,可往砂漿中加入食鹽(加量為水泥質量的0.3%)和三乙醇胺(水泥質量的0.03%)等外加劑。除進行二次劈裂灌漿和在錨桿自由段充填砂漿外,壹般不宜往砂漿中填入膨脹劑。
(二)水泥砂漿灌註方法
註漿方法有壹次註漿法和二次註漿法兩種。我國壹般采用壹次註漿法。
1.壹次註漿法
即利用註漿泵通過註漿管將砂漿泵入錨孔,待漿液流出孔口時,封閉孔口,再以較高壓力進行補灌,穩壓數分鐘,灌漿即告結束。註漿管壹般用φ30mm左右的鋼管或膠管做成,壹端與壓漿泵連接,另壹端與錨桿拉桿同時送入孔內,管端距孔底應預留0.5m左右的空隙。註漿管如采用膠管,使用時應用清水洗凈內外管,開動註漿泵將攪拌好的砂漿註入鉆孔底部,自孔底向外灌註。
隨著砂漿的泵入,應逐步將註漿管向外拔出直至孔口。這樣灌註可將孔內的水和空氣擠出孔外,以保證註漿質量。
2.二次註漿法
二次註漿法是把錨桿的錨固段與非錨固段分兩次進行灌註。先灌註錨固段,在灌註的水泥砂漿具有壹定強度後,對錨固段進行張拉,然後再灌註非錨固段。因此,國外有些國家稱二次註漿法為預應力註漿法。二次註漿法可使錨固段與非錨固段界限分明,還便於在錨固段用質量好的水泥砂漿進行壓力註漿,而在非錨固段可用壹般水泥砂漿不加壓力進行灌註。
目前最有效的對錨桿錨固段實現高壓灌漿的方法就是采用帶套環的管子,這些套環管的直徑不小於36mm,其側向小孔用橡膠圈覆蓋。將鋼制註漿槍插入套環管內,然後用密封圈把所要求註漿的位置封住。當完成對密封圈限定段的註漿處理並用水沖洗套環管後,再移至下壹個側向孔處註漿。這種方法的主要優點是,在第壹次註滿整個錨固段後,借助自由段與錨固段交界處的密封袋,可以兩次或多次高壓註漿,直至達到所要求的承載力為止。
註漿壓力影響錨桿的承載能力,因為錨桿的承載力與錨固體外圍土層的抗剪強度直接有關,註漿壓力愈高,孔壁周邊土壓應力σ值愈大,錨固體與周邊土結合得愈緊密,c值也隨之提高,結果,錨桿承載力值顯著增大。如果註漿壓力很低或無壓力灌漿,錨固體與外圍土層抗剪強度c則取決於原狀土的物理力學性能和土層的靜壓力。
註漿時要註意,對於靠近地面的土層錨桿,註漿時如壓力過大,可能引起地表面膨脹隆起,或者影響附近原有的地下構築物和管道的使用。在確定註漿壓力時,每米厚度的註漿壓力可按2.2MPa來考慮。
常用的註漿泵類型與性能參數如表5-1所示。
表5-1 常用註漿泵類型及性能參數
錨桿錨索註漿作業應註意的事項如下:
1)水泥、砂、水等材料按配合比在攪拌機中攪拌均勻後,壹般需經過濾網再進入壓漿泵,以防止雜物堵塞泵及管路;灌註的漿液要取樣做室內抗壓試驗,以復核其強度指標。
2)漿液應隨攪隨用,並在初凝前用完。註漿作業開始時,應先用水或稀水泥漿循環註漿系統1～2min,以確保註漿時漿液暢通。
3)對於常壓(或壹次)註漿,當漿液硬化後,若發現漿液沒有充滿錨孔時,應進行補充註漿。
4)巖石錨桿註漿,不宜選擇高壓的方法,因巖石錨桿很容易獲得所需的承載力,除非在風化強裂或節理裂隙發育巖層,要提高灌漿壓力。
5)註漿作業若按次序(跳隔壹根錨桿)連續進行,可提高註漿效率。同壹批錨桿註漿結束後,要清洗地面循環系統。
普通砂漿錨桿灌漿後要養護7～8d。砂漿的抗壓強度大於15MPa(相當於設計值的70%～80%)時,方可進行張拉;如用早強砂漿(由硫鋁酸鹽早強水泥、細砂、TZ或TZS型早強劑等配制的漿液)灌註的錨桿,灌漿後2～4h就具有50kN以上的錨固力,張拉時間可根據早強砂漿的凝固強度確定。