溪洛渡水電站右岸導(dǎo)流洞預(yù)應(yīng)力錨桿快速施工的技術(shù)

溪洛渡水電站右岸導(dǎo)流洞預(yù)應(yīng)力錨桿快速施工的技術(shù)

    摘要:預(yù)應(yīng)力錨桿施工技術(shù)要求高,工藝復(fù)雜,施工周期長(zhǎng),特別是在洞內(nèi)施工,空間狹窄,施工干擾大,工期很難確保。溪洛渡右岸導(dǎo)流洞身閘室段預(yù)應(yīng)力錨桿施工,從優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù),采用合理施工手段,加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理協(xié)調(diào),充分利用現(xiàn)場(chǎng)先進(jìn)的大型造孔設(shè)備等角度入手,有效地解決了施工難題,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化快速施工。
    關(guān)鍵詞:溪洛渡水電站 右岸導(dǎo)流洞 預(yù)應(yīng)力錨桿 快速施工
    1 工程概述
    溪洛渡水電站右岸4#、5#導(dǎo)流洞下閘室段,分別布置在4#洞身0+168.0~0+248.0段, 5#洞身0+233.866~0+313.866段。導(dǎo)流洞開(kāi)挖分上、中下三層進(jìn)行開(kāi)挖,導(dǎo)流洞洞身閘室段在上層和中下層開(kāi)挖后將分別形成14.5×34m(高×寬)、30×34m(高×寬)的特大跨度開(kāi)挖斷面。
    導(dǎo)流洞洞身閘室段頂拱及邊墻巖性為含斑玄武巖、角礫集塊熔巖。層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶及高、中、緩傾角裂隙較發(fā)育,部分巖性稍好,裂隙閉合、無(wú)充填、微風(fēng)化,腰線以上圍巖完整性及穩(wěn)定性稍好,腰線以下圍巖完整性及穩(wěn)定性較差,局部部位沿長(zhǎng)大裂隙滲、滴水。總體上4#、5#導(dǎo)流洞洞身閘室段屬Ⅱ、Ⅲ1圍巖。
    由于閘室段洞徑特大,部分位置巖性偏差,洞室結(jié)構(gòu)安全至關(guān)重要,為確保右岸閘室段在施工期巖體穩(wěn)定及建筑物結(jié)構(gòu)安全,避免發(fā)生重大地質(zhì)災(zāi)害,設(shè)計(jì)在原有錨噴支護(hù)的基礎(chǔ)上,對(duì)閘室段頂拱共增設(shè)了460根15t預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。
    預(yù)應(yīng)力錨桿沿閘室段頂拱梅花型布置,間排距長(zhǎng)9m,材料采用精軋螺紋鋼筋,直徑φ32mm。錨桿孔設(shè)計(jì)鉆孔直徑為φ48mm,錨固段長(zhǎng)3.0m,錨固段灌漿采用水泥漿、水泥砂漿或樹(shù)脂材料,要求水泥漿或水泥砂漿抗壓強(qiáng)度不小于M35,樹(shù)脂材料抗壓強(qiáng)度不小于50Mpa,錨桿孔口承壓墊座尺寸為150mm×150mm×10mm,高強(qiáng)螺栓鎖定。預(yù)應(yīng)力錨桿采用自由段無(wú)套管預(yù)應(yīng)力筋,灌漿分兩次進(jìn)行,錨固段灌漿及張拉錨固后,再對(duì)自由段進(jìn)行二次灌漿。
    2 施工手段的選擇
    預(yù)應(yīng)力錨桿在導(dǎo)流洞洞身閘室段上層底板平臺(tái)上進(jìn)行,同時(shí),要求必須在導(dǎo)流洞中層開(kāi)挖推進(jìn)至閘室段前,全部完成預(yù)應(yīng)力錨桿施工,總工期要求在35天以?xún)?nèi),以免影響導(dǎo)流洞中下層開(kāi)挖;另外,預(yù)應(yīng)力錨桿施工期間,閘室段交通不能中斷。
    預(yù)應(yīng)力錨桿均布置在閘室段頂拱部位,距底板高差9.5~14.5m,若按常規(guī)采取搭設(shè)腳手架施工平臺(tái),排架搭拆周期長(zhǎng),對(duì)閘室段交通干擾大,快速鉆造孔洞內(nèi)環(huán)境污染嚴(yán)重,且效率低下,工期不能確保。若現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)加工簡(jiǎn)易移動(dòng)式平臺(tái),成本增加,搬移不便,不能形成規(guī)模化施工,同樣效率低下。經(jīng)綜合比較,決定采用現(xiàn)場(chǎng)已有的大型液壓鑿巖臺(tái)車(chē)造孔,利用吊車(chē)液壓升降平臺(tái)作為錨桿安裝、張拉等作業(yè)施工平臺(tái),省略了固定施工平臺(tái),順利解決了施工手段問(wèn)題,靈活方便,實(shí)現(xiàn)了規(guī)�；�施工,并確保了洞內(nèi)交通暢通。
    3 設(shè)計(jì)的優(yōu)化調(diào)整
    預(yù)應(yīng)力錨桿施工結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
    圖1 預(yù)應(yīng)力錨桿施工結(jié)構(gòu)圖 (尺寸單位:cm)
    首先,設(shè)計(jì)要求錨桿鉆孔直徑為φ48mm,而錨桿直徑就達(dá)φ32mm,造孔直徑僅大于錨桿直徑16mm,進(jìn)漿管與回漿管無(wú)法埋設(shè);另外,三臂鑿巖臺(tái)車(chē)鉆桿最大長(zhǎng)度為6m,造9m深孔必須進(jìn)行鉆桿套接后才能完成,鉆桿安裝連接套后,造孔直徑不能小于φ65mm,為了滿(mǎn)足施工要求,在征得監(jiān)理工程師與設(shè)計(jì)同意下,將孔徑優(yōu)化調(diào)整為φ65mm。
    錨固段若采用水泥漿或水泥砂漿錨固,施工難度大,不易控制,錨固段張拉前待凝時(shí)間長(zhǎng),無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速施工。為此,借鑒龍灘及拉西瓦等工地預(yù)應(yīng)力錨桿施工成熟經(jīng)驗(yàn),錨固段采用速凝型錨固藥卷,在確保設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度的情況下,錨固段在灌漿完畢24小時(shí)后即可進(jìn)行張拉,實(shí)現(xiàn)了快速施工。
    孔口承壓鋼墊板為張拉的主要承力部件,張拉時(shí)承壓高達(dá)6.5Mpa以上,為了防止張拉過(guò)程中或張拉后承壓墊板發(fā)生變形、扭曲等,在征求設(shè)計(jì)同意后,將原設(shè)計(jì)承壓鋼墊板尺寸150mm×150mm×10mm調(diào)整為200mm×200mm×20mm,施工更加方便,確保了張拉施工順利進(jìn)行。
    4 施工過(guò)程簡(jiǎn)述
    4.1 施工程序
    預(yù)應(yīng)力錨桿主要施工程序如下:施工準(zhǔn)備?鉆孔?清孔?內(nèi)錨段速凝型錨固藥卷灌注?桿體安裝?封口?孔口墊座安裝?張拉?自由段注漿?外露錨桿桿體保護(hù)
    4.2 機(jī)械化造孔
    預(yù)應(yīng)力錨桿采用現(xiàn)場(chǎng)正在進(jìn)行導(dǎo)流洞開(kāi)挖支護(hù)施工的H175三臂液壓臺(tái)車(chē)造孔,造孔前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求對(duì)錨桿孔孔位測(cè)量放樣,定出孔位,并用紅油漆標(biāo)識(shí)。鉆孔時(shí)要求鉆桿垂直巖面,鉆孔平直,孔軸方向偏差不大于1°~3°。由于多臂鉆鉆桿僅6m長(zhǎng),鉆桿鉆進(jìn)5m深左右時(shí),安裝鉆桿連接套,再連接一根3m長(zhǎng)鉆桿繼續(xù)鉆進(jìn)至終孔,多臂鉆鉆進(jìn)速度為0.5~0.8m/min, 造孔完成后,加大鉆臂水閥,邊沖邊退釬,沖洗鉆孔。鉆機(jī)就位后,在15分鐘左右,就可以完成單孔造孔,造孔效率相當(dāng)高,
    4.3 內(nèi)錨段灌注及錨桿安裝
    利用吊車(chē)液壓升降平臺(tái)作為內(nèi)錨段灌漿及錨桿安裝作業(yè)平臺(tái),速凝型水泥錨固劑藥卷使用錨固劑風(fēng)槍將錨固劑打入內(nèi)錨段,錨固劑藥卷經(jīng)錨固劑風(fēng)槍打入輸送管(1″PE管),再經(jīng)輸送管打入內(nèi)錨段孔底(錨固劑輸送管插入孔內(nèi)距孔底50cm左右),每打入一卷錨固劑,輸送管向孔外拉出 5cm左右,直至打入錨固劑藥卷60支左右或孔內(nèi)錨固劑距離孔底3.0m處(內(nèi)錨段長(zhǎng)度為3.0m)結(jié)束。
    錨固劑藥卷在打入前現(xiàn)在水中浸泡,浸泡時(shí)間控制在2.5分鐘左右,浸泡直觀效果原則上以藥卷中心留有黃豆顆粒大小的白蕊,或藥卷在水中不冒或冒少量氣泡為止。錨固劑風(fēng)槍工作風(fēng)壓控制在0.5~0.6MPa左右,在風(fēng)槍的風(fēng)管輸入端安裝壓力表進(jìn)行風(fēng)壓控制。
    在錨固段速凝水泥藥卷打入結(jié)束后立即進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨桿桿體安裝,采用吊車(chē)液壓升降平臺(tái)上人工插桿,可利用人工扶桿的情況下,吊車(chē)液壓升降臂將錨桿緩慢頂入,減輕了作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度,錨桿桿體端部加φ40mm鋼管輔助送桿。
    插桿前對(duì)錨桿桿體加工:預(yù)應(yīng)力錨桿朝向孔底的一端應(yīng)削尖。在距錨桿底部3.0m處設(shè)止?jié){環(huán),每3m設(shè)對(duì)中環(huán)一個(gè),對(duì)中環(huán)采用φ6.5mm圓鋼與錨桿桿體焊接。外露端長(zhǎng)度50cm,端頭用砂輪切割機(jī)切平(套絲長(zhǎng)度50cm),以便于安裝與精扎螺紋鋼筋配套的螺母。在錨桿桿體自由段安裝進(jìn)漿管(內(nèi)徑φ15mmPVC管)和回漿管(內(nèi)徑φ8mm硬質(zhì)塑料管),回漿管應(yīng)牢固綁扎在桿體上,管口端部距止?jié){環(huán)15cm處。進(jìn)回漿管在孔口通過(guò)鋼墊板預(yù)留孔口引出。
    錨桿桿體插入內(nèi)錨段后,立即采用木楔(長(zhǎng)度6~10cm)進(jìn)行錨桿孔口封口,防止錨桿從孔內(nèi)滑出。木楔應(yīng)完全打入孔內(nèi),不得留出孔外,以免影響錨桿孔口鋼墊板安裝和錨桿張拉。
    孔口承壓墊座鋼墊板面與錨孔軸線垂直,承壓墊座必須平整、牢固。若鋼墊板面與錨孔軸線不垂直,孔口外側(cè)可用快凝砂漿找平,砂漿強(qiáng)度增長(zhǎng)應(yīng)滿(mǎn)足12小時(shí)承載15t張拉力的要求。
    在充分利用吊車(chē)液壓升降平臺(tái)的情況下,內(nèi)錨段灌漿及預(yù)應(yīng)力錨桿安裝,在15~20分鐘即可完成單根錨桿施工,工效較高。
    4.4 張拉與鎖定
    在內(nèi)錨段錨固劑灌漿完畢后24小時(shí)左右開(kāi)始進(jìn)行錨桿張拉。
    張拉設(shè)備采用TG-2000型扭力扳手。錨桿張拉前,對(duì)扭力扳手進(jìn)行率定。施工中扭力扳手易損壞,要求每周率定一次。
    張拉前將鋼墊板套入錨桿,調(diào)整墊板與錨桿垂直后緊鎖螺帽。錨桿正式張拉前,取20%的設(shè)計(jì)張拉荷載(即3t),對(duì)其預(yù)張拉1~2次,使其各部位接觸緊密。
    張拉力施加值順序依次為:第一次張拉力為設(shè)計(jì)值的25%(3.75t),持荷5分鐘后進(jìn)行第二次張拉,張拉力為設(shè)計(jì)值的50%(7.5t),持荷5分鐘后進(jìn)行第三次張拉,張拉力為設(shè)計(jì)值的75%(11.25t),持荷5分鐘后進(jìn)行第四次張拉,張拉力為設(shè)計(jì)值的100%(15t),最后一級(jí)張拉力達(dá)到設(shè)計(jì)值后穩(wěn)壓30min結(jié)束張拉平鎖定。每張拉一次均應(yīng)量測(cè)錨桿桿體的伸長(zhǎng)值,并作好原始記錄。張拉工效為2根/40~50min左右。
    錨桿鎖定后48小時(shí)內(nèi),若發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失大于錨桿拉力設(shè)計(jì)值的10%時(shí),應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。
    4.5 自由段注漿
    張拉結(jié)束后開(kāi)始對(duì)錨桿自由段回填灌漿施工,灌漿采用純水泥漿,2SNS型灌漿泵注漿。確認(rèn)排氣管暢通后,才能進(jìn)行孔內(nèi)自由段注漿,自由段注漿應(yīng)飽滿(mǎn),當(dāng)排氣孔不再排氣,并有漿液溢出時(shí),可結(jié)束自由段注漿。漿體凝固前,不得敲擊、碰撞和拉拔桿體。
    自由段灌漿在一批(30~50根)錨桿張拉完成后集中進(jìn)行,可實(shí)現(xiàn)規(guī)�；�施工,單根錨桿自由段灌注平均在3~5min即可完成。
    5 施工的合理組織
    根據(jù)導(dǎo)流洞中層開(kāi)挖施工的要求,從盡量減少與導(dǎo)流洞施工干擾出發(fā),施工安排與該部位附近導(dǎo)流洞施工協(xié)調(diào)一致。造孔安排由5#下游區(qū)?5#上游區(qū)? 4#下游區(qū)?4#上游區(qū)依次分區(qū)分片進(jìn)行。多臂臺(tái)車(chē)兼顧導(dǎo)流洞支護(hù)施工,在滿(mǎn)足導(dǎo)流洞支護(hù)造孔的前提下,及時(shí)協(xié)調(diào)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨桿造孔,每批造孔量在20~30個(gè)左右,造孔完成后,已造孔部位及時(shí)開(kāi)始內(nèi)錨段灌漿及錨桿安裝作業(yè),張拉作業(yè)滯后錨桿安裝作業(yè)1~2天進(jìn)行。同時(shí),安排液壓鑿巖臺(tái)車(chē)開(kāi)始下一施工區(qū)造孔作業(yè),各作業(yè)程序根據(jù)施工強(qiáng)度合理均衡安排,搭接緊密,實(shí)現(xiàn)了流水作業(yè),工程進(jìn)度順利。
    6 質(zhì)量控制措施
    預(yù)應(yīng)力錨桿施工工序復(fù)雜,技術(shù)要求嚴(yán)格,為確保施工質(zhì)量,施工過(guò)程中嚴(yán)格按照施工程序施工,每道工序完成經(jīng)檢查驗(yàn)收后方可進(jìn)入下道工序施工。除了嚴(yán)把程序檢查驗(yàn)收關(guān),對(duì)如下幾個(gè)質(zhì)量重點(diǎn)做了嚴(yán)格的控制:
    (1)對(duì)錨桿精軋螺紋鋼、錨固劑藥卷、水泥等重要材料,要求相關(guān)資料齊全,并進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)抽檢,以確保材質(zhì)優(yōu)良。張拉前首先對(duì)扭力扳手進(jìn)行率定,率定合格后再用于張拉施工。施工過(guò)程中中扭力扳手極易損壞,要求每周率定一次,確保張拉精度。
    (2)造孔是質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,孔位必須經(jīng)測(cè)量放樣,并用紅油漆標(biāo)識(shí)。液壓鑿巖臺(tái)車(chē)要選用經(jīng)驗(yàn)豐富,責(zé)任心強(qiáng)的操作手,開(kāi)鉆前要認(rèn)真調(diào)整好鉆臂方向,確�？紫虼怪睅r面在開(kāi)鉆,鉆桿勻速鉆進(jìn),并不斷加水沖洗巖粉。鉆孔準(zhǔn)確度高,不但確保了錨固效果,且確保插桿及承壓墊板安

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