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  • 时间:2019-03-12 02:22
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:本文对锦屏一级水电站在预应力锚索施工的控制进行了简的阐述,供同行指正。 关键词:锦屏一级坝;水电站;施工;控制 工程概况 锦屏一级坝址位于普斯罗沟与手爬沟间1.5km长的河段上,河流流向约N25°E,河道顺直而狭窄。枯期江水位1635.7m时,水面宽80~100m,水深6~8m;正常蓄水位1880m处,谷宽约410m。 地质情况为三叠系中上统杂谷脑组第三段变质砂岩与板岩互层,岩性、层厚变化较大,岩石组合较复杂;岩体内层面、层间挤压错动带、断层及节理裂隙发育;谷坡深部岩体内地应力高,浅表部岩体由于应力释放卸荷松弛强烈,且标段区岸坡深部存在深部裂缝;这些因素构成了影响岩体质量及其力学性质的主地质因素。 工程特点 由于地质条件复杂,岩体松弛卸荷、倾倒变形强烈,锚索设计倾角小(30)、锚固深度大(40、60、80m)、分布间距小(间排距4m*4m,垂直高差仅3.57m)、施工场地狭窄等原因,左岸边坡预应力锚索施工具有施工条件差、难度大、技术性强、质量求高、施工强度大等特点。 预应力锚索施工工艺流程控制 测量定位—→钻孔—→清孔—→固结灌浆(如有)—→扫孔 ↓ 外锚头保护←张拉、测试、锚固←锚索灌浆←外锚墩砼浇筑←—穿索 ↑ 锚索制作 锚索施工过程质量控制 钻孔 开孔控制 锚索一般开孔时采用地质罗盘仪控制方位角,但因钢管脚手架、钻机均对磁场产生影响,方位角控制效果较差,不能满足设计求。因此采用全站仪放样控制开孔方位角,地质罗盘仪控制倾角,开孔孔向质量得到明显改善。 钻孔控制 钻孔过程中,如遇岩体破碎,岩溶洞穴、地下水渗漏严重或掉钻等难以钻进时,应先进行固结灌浆处理,而后继续钻进。 预应力锚索的锚固端应位于稳定的基岩中,若孔深已达到预定施工图纸所示的深度,而仍处于破碎带或断层等软弱岩层时,应报知监理工程师,并根据监理工程师的指示,延长孔深,继续钻进,直至监理工程师认可为止。 钻孔过程中应进行分段测斜,及时纠偏,钻孔完毕再进行一次全孔测深和测斜。 钻孔过程中,如遇岩体破碎,岩溶洞穴、地下水渗漏严重或掉钻等难以钻进时,应先进行固结灌浆处理,而后继续钻进。 如果在灌浆过程中出现严重串孔、冒浆、漏浆不起压,应根据具体情况采取嵌缝、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆、灌水泥砂浆、细骨料砼、加速凝剂等方法进行处理,若仍难以解决,应及时通知监理工程师、设计单位共同研究处理。 钻孔完毕,应用高压风、水轮换冲洗钻孔,直至回水澄清并将钻孔吹干后才准安装锚索。如存在岩溶和断层泥质充填带的情况下,为防止岩层遇水恶化,宜采用高压风吹净钻孔中粉尘。 测斜 钻孔偏斜率就是实际钻孔孔底与设计钻孔孔底之的距离称之为偏距,偏距与设计孔深之比称之为偏斜率。 假定锚索设计方向为Z轴(孔深)、垂直与Z轴为X轴(方位角偏移)、垂直与ZOX平面的为Y轴(倾角偏移)。根据测斜仪实测每一个点的方位角、倾角,可计算出每一测点的三维座标,最终得到实测钻孔孔底座标。 锚索编制 下料 使用砂轮切割机下料。各级锚头钢绞线下料长度L为: L=锚固段长度Li-距第一组锚头之距离Ld自由段长度Lo锚墩长度La张拉长度Lz。 钢绞线清洗、挤压头制作及编制 编束时每根钢绞线锚固段剥去PE套7cm左右,将钢绞线防油脂擦洗干净直至手感无油腻为止,然后将承载板套入钢绞线中,承载板应与带PE套的钢绞线紧密结合,再安装带钢丝衬套的挤压套进行挤压。当该组所有钢绞线挤压完成后进行保护罩安装,保护罩内灌注饱满防腐油脂。同时钢绞线与承载板穿孔处进行密封,防止水泥浆液进行保护罩内。 进行锚头挤压采用ESGYQ50-140型挤压器,先进行钢绞线最短的一组钢绞线的挤压,依次进行至最后一组。 内锚头和无粘结自由段,锚固端每隔2.0m设置1组承载板,自由端沿锚索轴线方向每隔2.0m设置隔离支架(3000KN级锚索每隔1.0m设置隔离支架),钢绞线沿隔离支架周围均匀分布,并用铁丝每隔1.5m绑扎成束(3000KN级锚索为每隔1.0m绑扎成束),绑扎必须牢靠、稳固,避免在运移的过程中散脱、解体,绑扎过程中避免挤伤PE套管。 按照隔离架上对应位置安放并顺直注浆管,锚索灌浆管为Φ25mm聚乙稀管,进浆管与锚束体一起埋设至锚索底部,排气管埋设在孔口。自由段在两隔离架中间使用铁丝捆扎,锚固段在承载板之间使用黑铁丝将其捆扎成纺锤型,使预应力锚索体在钻孔内居中放置;锚固段顶部安装导向帽;对组装好的锚索按照对应的锚索孔进行编号。 锚索入孔安装 锚索编锚、安装中存在着现场施工场地狭小、钢绞线需多次转运和锚索孔道壁面粗造、锚索设计倾角小(前期为30,后期调整为80)、锚索入孔困难等造成的PE套破损问题针对锚索PE套破损和防腐问题,施工中采取了如下措施: 增加钢绞线转运人数及在沿途与脚手架交叉处增设PVC管(钢绞线从PVC管中穿过),人工搬运过程中PE套破损问题得到了缓解。 将前期隔离支架、束线环、承载板2.0m间距调整为1.5m,保证了锚束体的顺直。 严格按挤压套挤压后的长度控制剥除锚索PE套长度,确保钢绞线的PE套与挤压套之间不留缝隙,在防护罩内填满防腐油脂,并在各级承载板与钢绞线之间均涂上玻璃胶(玻璃胶应改为环氧树脂),保证预应力锚索内锚头的防腐性能。 下索前先用φ120mm探孔器探测孔内情况,或再次进行钻孔反吹排碴,必时采用固结灌浆处理后再扫孔,改善孔道光滑与平整度,确认通畅后方可下索;向孔内推送锚索时,用力均匀,防止在推送过程中,损伤锚索配件和钢绞线PE套;难于下入时禁止强行用机械大力顶推,退出扫孔后再行安装;安装时不使锚索体转动。 在编索前和入孔前加强检查,发现PE套破损及时补救处理。 锚索入孔时避免小半径(小于3m)、大角度、剧烈弯曲。向孔内推送锚索时,送索人员口号一致、用力匀,应防止在推送过程中,损伤锚索配件和钢绞线PE套。 改进隔离架结构体型,即由方形改进成腰鼓形。 在采取了相应措施后,锚索的PE套破损问题得到了有效的改善。 预应力锚索孔道灌浆 灌浆方法 灌浆采用孔口封闭、孔内循环方式灌浆。 在孔口安装长约80cm钢套管伸入基岩60cm,并安装孔口回浆管,采用水泥砂浆等方法人工封孔,水泥砂浆封堵深度不小于50cm,在封孔过程中务必注意在孔口段增设隔离支架,确保钢绞线顺序不错乱,在孔道内居中。 注浆水灰比 锚索注浆水灰比采用水灰比为0.43:1(掺加1%高效减水剂)或0.38:1(掺加0.6%型高效减水剂),纯水泥浆液进行灌注,并保证锚固段注浆体达到R7d≥35MPa。 灌浆注意事项及结束标准 灌浆前,首先检查进浆管的通畅情况,确保进浆管通畅,否则进行疏通处理。灌浆时灌浆管进浆,排气管上安装压力表和压力计,采用孔内循环灌浆法;开始灌浆时敞开排气管,以排出气体、水和稀浆,回浓浆时逐步关闭排气阀,使回浆压力达到0.1~0.2Mpa,吸浆率小于0.4升/min时,再屏浆30min即可结束。 外锚墩金属结构的制作 外锚墩金属结构包括钢垫板、钢套管、垫座钢筋等,应在加工车间按设计求加工,并在车间焊接组装完毕。 钢套管由壁厚2.5mmA3钢管加工而成。钢管外表面靠岩体端60cm长范围内粘贴止水材料。 钢垫板厚度应符合设计图纸求,加工后棱角应圆滑,不带毛刺;导向管与钢垫板应垂直焊接牢固,钢管内不得留有焊渣。 经加工、焊接、组装完后的外锚墩钢结构应妥善保管,确保防水、防潮、防锈蚀。 外锚墩混凝土浇筑 外锚墩安装、浇筑前应清理松动块体,洗净岩面,并进行基础验收。 按设计图纸进行锚墩钢结构和模板的架立。安装钢结构时应注意导向管插入岩体的深度满足设计求,孔口管轴线与钻孔轴线对中重合,钢垫板与孔口管轴线垂直。并按设计求预埋灌浆管、排气管、钢筋及其它埋件。 锚墩采用一级配砼,标号为C35(7d)。砼浇筑时注意锚墩下部的振捣,防止出现蜂窝麻面,表面应平整、光滑。 锚索张拉控制 锚索张拉在孔道锚固灌浆和锚墩混凝土浇筑7d后进行。张拉按预紧、张拉设计荷载分级(25%、50%、75%、100%、110%)单根循环张拉锁定和补偿张拉进行。 张拉时应记录每一级荷载伸长值和稳压时的变形量,且与理论伸长值和规定的变形量进行比较,特别是最后一级锁定时钢绞线的回缩量是否满足规定求。如果实测伸长值大于计算伸长值10%或小于5%时,应停机检查,待查明原因并采取相应措施后,方可恢复张拉。 张拉加载及荷载应缓慢平稳,加载速率每分钟不宜超过0.1σcon,卸荷速率每分钟不宜超过0.2σcon。 初次张拉14d后,依据锚索测力计读数反馈的锚索应力值确定直接封锚或补偿张拉进行封锚。即:锚索应力值在锚索设计应力的97%~110%范围直接封锚;小于97%时,再次进行补偿张拉110%设计荷载后封锚。 张拉钢绞线伸长值 锚索张拉时,须采用游标卡尺测量钢绞线的伸长值,有效单位保留在小数点后两位。 直线型锚索伸长值计算公式: ΔL=式中: ΔL——锚索伸长值,mm; P——预应力钢绞线的平均张拉力,取张拉端的张拉力与计算截面处扣除孔道摩擦损失后张拉力的平均值,N; L——预应力钢绞线从张拉端至锚固段根部的长度,m,可采用总长减去外露长度; E——预应力钢绞线的弹性模量,单位为MPa,取值E=198; A——预应力钢绞线的截面积,mm2,取值A=140。 滑丝断丝的原因分析 断丝原因较多,主因素有夹片齿形及硬度,摩擦系数和锚具的加工与安装等,有锚具自身、人为的操作等因素。当夹片齿形尖锐,或硬度超出钢丝硬度过多,则其切口(牙痕)将加大,使钢绞线的抗破断力变小而断丝。 滑丝原因:往往由于夹片齿形不恰当或硬度小,切口深度减小,夹片多次使用齿绞被磨平而滑丝。操作时,夹片安装不均匀,三片夹片不能整体受力。 参考文献: [1]夏仲平.《水利水电施工手册[第五册]》[M].中国电力出版社,2002.[2]施熙灿.《水利工程经济(第三版)》[M].中国水利水电出版社,2005.