锚索二次注浆工艺探讨
发布时间:2022-06-23
锚索工程由于具有强大的预应力而广泛应用于交通、水电、市政、房建......工程建议中，可以说在岩土工程中无所不在。它们设置于边坡、滑坡、基坑、抗浮、纠偏......在各类岩土体中都能见到它们辛勤工作的身影。可以说，锚索工程对岩土工程具有着深远的影响。
锚索工程可应用于任何地层，无论是完整的，还是破碎的基岩，无论是坚硬的，还是极软的基岩；无论是密实度很高的，还是松散的碎块石土，无论是颗粒大而架空的岩堆，还是颗粒细小沙层，抑或是软弱无力的软土地基......只要施作工艺合理、工程性价比许可，就可对所要处治的岩土工程进行有效的贡献锚索工程应该贡献的力量。
在这儿笔者需要说明一点，有些规范认为锚索的锚固段应设置于基岩，或与其它大型结构物联合方可使用......这些规定是否合理不属于本文讨论的范畴。锚索的锚固能力与锚索钻孔孔径和钻孔形式、锚固段的长度和岩土体性质等密切相关。一般情况下，只要锚索预应力、孔径、长度针对具体的岩土体性质合理设置，那么锚索在大多数地层中在确保严禁上拔注浆管、确保注浆压力的孔底返浆式一次注浆，浆液从置于孔底的注浆管逐渐向上流动，在浆液重力和自身粘度影响下，就能满足锚索锚固段的锚固能力需求。但对于煤系地层，炭质泥岩、一些土质或类土质等软弱地层中，往往一次注浆已无法达到要求。为了提高锚固力，工程中主要采取二次注浆、孔底爆破，扩大钻孔等方法。而二次注浆由于工程造价低，工艺简单、效果显著而被广泛应用。
但目前很多规范，其中如《滑坡防治设计规范》（GB/T 38509-2020）规定二次注浆需在一次注浆后的浆体强度达到5MPa后方可进行。这或许不是最合理的注浆方案。根据笔者多年在多个不同类型地层中的锚索注浆的成功施工经验，二次注浆建议采用一次注浆体收缩或初凝后的2小时以内进行（获得专利，但已放弃权利）。这样做的好处是二次高压注浆易劈裂或挤压一次注浆体，从而形成浆脉结石及形成的高压来提高锚固段的锚固力，也非常方便现场的流水线施工作业。这种注浆工艺的原理是利用一次注浆体进行封孔和初步形成锚索的锚固能力，而二次注浆有一次注浆的有效封孔作用下，可以在锚固段形成有效高压注浆效果，从而提高了锚索的锚固段锚固能力。而如果采用规范要求的二次注浆需在一次注浆后的浆体强度达到5MPa后方可进行，则存在注浆难度明显提高，甚至难以实现劈裂注浆或二次注浆体挤压具有一定凝固性能的一次注浆体情况。这种情况也不利于现场工程施工的连续性。因为，施工单位不大可能 （除非特殊控制）会在一次注浆后愿意等上2天左右的时间再来进行二次注浆，毕竟施工现场讲究“时间就是金钱”，提高劳动效率是每一个劳动者追求的目标。需要说明的是，笔者多年施工时发现，除黄土由于节理发育而易于采用二次注浆劈裂形成浆脉而通过增大锚固半径提高锚固力外，其余多类地层进行二次注浆时很难形成劈裂效果。而这与很多规范或教材中的利用二次注浆形成劈裂注浆达到锚固半径扩大的主流是不符的！如笔者在花岗岩全风化层中注浆时在10m的锚固段，二次注浆压力维持1.5MPa达30秒以上时压入的浆体总量不超过2升，这分摊在10m的锚固段来说，根本谈不上什么劈裂注浆效果。但从事后拉拔试验来看，全部8个试验孔进行二次注浆后的锚固力均提高了1~2倍，二次注浆对提高锚固的效果非常好。这是为什么呢?根据笔者在多类地层中进行的二次注浆试验结果来看，这种情况极有可能是由于二次高压注浆在一次注浆体收缩或初凝后的2小时以内进行时，长时间的稳定高压对一次注浆体进行扩张，使浆体与钻孔周边的岩土体接触压力提高，从而导致了浆体与与孔壁的摩擦力得以大幅提高，也就在没有实现劈裂注浆的情况下有效提高了锚索的锚固力。那为什么很多规范或教材中的认为二次注浆形成劈裂注浆达到锚固半径扩大的主流呢？这或许是由于该结论来自于试验室所致。因为，在试验室进行二次注浆的模型肯定是从现场采集的岩土样体后，在试验室进行了“重塑”，而这种“重塑”模型的密实度、抗剪强度等力学性能较原状岩土体相比肯定不能相提并论，故造成二次注浆时极易形成劈裂注浆。因此，笔者建议相关规范或教材宜调整锚索二次注浆提高锚固力的模式方面，加强二次注浆在一次注浆体收缩或初凝后的2小时以内进行的提法，而宜适当弱化二次注浆需在一次注浆后的浆体强度达到5MPa后方可进行的提法。也宜加强二次注浆利用高压提高锚固力的提法，而不宜过份强调二次注浆形成劈裂注浆提高锚固力的提法。
（作者成永刚）
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