某電站地下廠房巖錨梁預(yù)應(yīng)力錨桿施工

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XX電站地下廠房巖錨梁預(yù)應(yīng)力錨桿施工
 劉大貴   王高峰
（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司   650041）
【摘 要】本文綜合闡述了烏江構(gòu)皮灘電站地下廠房巖錨梁預(yù)應(yīng)力錨桿施工，并對(duì)施工技術(shù)方案進(jìn)行了總結(jié)，可為類(lèi)似工程借鑒。
【關(guān)鍵詞】構(gòu)皮灘水電站    巖錨梁預(yù)應(yīng)力錨桿      施工
1.概述
XX水電站巖錨梁受拉錨桿采用二次張拉預(yù)應(yīng)力錨桿分別布置于廠房上、下游邊墻EL448.73m和EL449.23m高程，間排距均為50cm，在廠房X軸線方向Xcf0+000.00～Xcf0+230.45m范圍內(nèi)。巖錨梁預(yù)應(yīng)力錨桿采用Φ32精扎螺紋鋼筋，長(zhǎng)12m，分為上下兩排布置，上排Ⅰ型錨桿上仰20度，下排Ⅱ型錨桿上仰15度，其總量為1838根。錨桿具體布置見(jiàn)下圖。
 
 
2.施工原理
巖錨梁預(yù)應(yīng)力錨桿施工結(jié)合混凝土的澆筑進(jìn)行，錨桿造孔提前進(jìn)行，錨桿孔驗(yàn)收合格后、在混凝土澆筑前預(yù)埋鋼套管和鋼墊板（鋼套管和鋼墊板之間焊接）。錨桿采用先插桿后注漿的施工工藝，共分兩次灌漿、兩次張拉?；炷翝仓鞍惭b錨桿并第一次注漿，巖錨梁結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎過(guò)程中預(yù)埋鋼套管和鋼墊板（鋼套管和鋼墊板之間焊接），對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿梁體內(nèi)自由段進(jìn)行保護(hù)，待巖錨梁混凝土達(dá)到28天齡期進(jìn)行第一次張拉。廠房開(kāi)挖基本結(jié)束、橋機(jī)動(dòng)載試驗(yàn)完成后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨桿第二次張拉，完成后進(jìn)行第二次注漿。
預(yù)應(yīng)力錨桿分兩次張拉及灌漿，通過(guò)預(yù)埋鋼套管、涂刷瀝青保護(hù)巖錨梁梁體內(nèi)錨固段及自由段，在主廠房（或其它洞室）開(kāi)挖基本結(jié)束，高邊墻變形趨于穩(wěn)定，巖體卸荷、應(yīng)力釋放完成后，通過(guò)調(diào)整每根錨桿螺母的松緊程度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿的補(bǔ)償張拉（或松弛）至設(shè)計(jì)噸位，使應(yīng)力均勻分布，以達(dá)到錨桿和梁體整體較好的受力效果。
3.施工工藝流程及施工技術(shù)
3.1 施工工藝流程
施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→鉆孔→洗孔→安裝錨桿→一期灌漿（巖石內(nèi)錨段及自由段注漿）→澆筑巖錨梁混凝土→預(yù)應(yīng)力錨桿第一次張拉鎖定→主廠房開(kāi)挖完成→預(yù)應(yīng)力錨桿第二次張拉鎖定→二期灌漿（梁體內(nèi)錨固及自由段注漿）→外錨頭保護(hù)。
施工程序安排見(jiàn)如下框圖。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
預(yù)應(yīng)力錨桿施工工藝流程
施工準(zhǔn)備

 
測(cè)量放線
造 孔
洗　孔
檢查驗(yàn)收
安插錨桿
一次灌漿
孔口找平
安裝托板、螺帽
一次張拉、鎖定
主廠房全部開(kāi)挖結(jié)束或橋機(jī)動(dòng)載試驗(yàn)完成
預(yù)應(yīng)力錨桿及其配件加工、運(yùn)輸
不合絡(luò)
固壁灌漿
二次灌漿
二次張拉、鎖定
外錨頭保護(hù)
鋼套管安裝、巖壁梁混凝土澆筑完成
檢查驗(yàn)收
 
 

3.2 施工技術(shù)
3.2.1 施工準(zhǔn)備
巖錨梁預(yù)應(yīng)力錨桿造孔施工前先將施工排架搭設(shè)牢固，輕型潛孔鉆機(jī)就位固定牢靠，風(fēng)、水、電接好，相應(yīng)的安全防護(hù)到位。施工排架和安全防護(hù)必須經(jīng)安全部驗(yàn)收合格方準(zhǔn)使用。
（1）施工排架搭設(shè)
施工排架采用φ50無(wú)縫鋼管搭設(shè)，橫向間距@60cm，縱向間距@80cm，豎向排距@120cm，斜撐（剪刀撐）根據(jù)實(shí)際情況搭設(shè)，施工平臺(tái)采用竹跳板鋪設(shè)并采用鉛絲與鋼管綁扎連接，安全護(hù)欄搭設(shè)高度不低于1.2m，并在外圍掛綠色安全網(wǎng)。施工排架具體搭設(shè)滿足相關(guān)規(guī)范要求。
（2）鉆機(jī)就位
鉆機(jī)采用鉆機(jī)支架就位，鉆機(jī)支架由施工隊(duì)根據(jù)鉆機(jī)的具體體形尺寸自己制作。鉆機(jī)就位時(shí)鉆機(jī)、鉆機(jī)支架和施工排架必須連接成一整體，防止局部搖擺。
施工排架搭設(shè)和鉆機(jī)就位見(jiàn)下示意圖。
3.2.2 測(cè)量放線
巖錨梁預(yù)應(yīng)力錨桿造孔精度要求極高，必須認(rèn)真進(jìn)行每根錨桿的孔位和相應(yīng)尾線的放線。具體如下：
（1）測(cè)量人員根據(jù)設(shè)計(jì)藍(lán)圖先放出每根錨桿的樁號(hào)及基準(zhǔn)高程，并用紅油漆進(jìn)行標(biāo)記。
（2）測(cè)量人員根據(jù)所放出的錨桿孔位在相應(yīng)位置的鋼管排架上放出每根錨桿的尾線點(diǎn)。
3.2.3 造孔、清孔
巖錨梁預(yù)應(yīng)力錨桿造孔均采用QZJ-100B輕型潛孔鉆機(jī)進(jìn)行?？刂茦?biāo)準(zhǔn)：開(kāi)孔偏差＜5mm，孔徑及孔深不小于設(shè)計(jì)值，孔斜偏差≤2°。
（1）造孔角度控制
錨桿施工前，需清除開(kāi)挖壁面上的碎石及灰塵，開(kāi)挖坡面清理整修達(dá)設(shè)計(jì)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)地質(zhì)工程師和監(jiān)理人驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行錨桿施工。
造孔角度主要為水平方向角度和垂直方向角度，水平方向角度采用尾線控制，利用在施工排架上放出的錨桿尾線點(diǎn)，采用工程線將尾線點(diǎn)和錨桿孔位點(diǎn)連接成一條直線，不斷調(diào)整鉆機(jī)位置使鉆機(jī)中軸線與工程線重合。
垂直方向角度采用羅盤(pán)或水平尺控制，當(dāng)水平角度調(diào)整就位后，由技術(shù)人員用羅盤(pán)或水平尺按設(shè)計(jì)要求角度15°或20°指揮鉆機(jī)操作手不斷調(diào)整鉆機(jī)，直至鉆桿角度符合設(shè)計(jì)要求后方可施鉆。
鉆孔過(guò)程中進(jìn)行分段測(cè)斜，及時(shí)糾偏，鉆孔完畢再進(jìn)行全孔測(cè)斜。
（2）孔深控制
由于開(kāi)挖時(shí)局部地方出現(xiàn)少許超挖，為了保證錨桿的入巖深度，按設(shè)計(jì)藍(lán)圖所示孔深控制，鉆孔深度按“寧超不欠”，允許最大超深5cm。鉆孔深度可根據(jù)鉆桿的長(zhǎng)度控制：當(dāng)孔深與鉆桿的長(zhǎng)度成幾何倍數(shù)時(shí)，由鉆桿的根數(shù)控制孔深，當(dāng)不成幾何倍數(shù)時(shí)，則在鉆桿上標(biāo)好長(zhǎng)度記號(hào)以控制鉆孔深度。
（3）清孔
造孔完成后采用壓縮空氣沖洗，以清除碎石、泥漿、碎屑，不能用水沖洗鉆孔，沖洗后做好孔口保護(hù)。
（4）固壁灌漿
對(duì)于地質(zhì)條件較差的部位或溶蝕破碎帶，造孔過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)塌孔或成孔困難時(shí)，可先按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行固壁灌漿，固壁結(jié)束后進(jìn)行掃孔并及時(shí)注裝，以防再次塌孔。
3.2.4 錨桿孔驗(yàn)收
已經(jīng)清洗干凈的孔，作業(yè)隊(duì)班組自檢（一檢）合格后做好鉆孔驗(yàn)收記錄并報(bào)隊(duì)級(jí)技術(shù)員（二檢）復(fù)檢，復(fù)檢合格后報(bào)質(zhì)量部（三檢）終檢，合格后報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收，監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后對(duì)進(jìn)行孔口保護(hù)。對(duì)驗(yàn)收不合格的孔，重新造孔或補(bǔ)造后重新驗(yàn)收，直至合格。
3.2.5 錨桿制作、安裝
（1）錨桿自由段加工
錨桿采用Φ32精軋螺紋鋼筋，全長(zhǎng)范圍不能有接頭，表面保持清潔。自由段除銹處理后，涂刷瀝青，然后外裹塑料膜保護(hù)。預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖：
（2）對(duì)中裝置制作、安裝
對(duì)中裝置采用φ10鋼筋加工制作，然后采用鉛絲與錨桿綁扎牢固。在錨桿一期灌漿內(nèi)錨段上等間距焊4根φ10mm鋼筋，在進(jìn)、回漿管綁扎時(shí)，對(duì)中裝置兩端處加強(qiáng)綁扎，確保對(duì)中裝置不會(huì)在錨桿安插過(guò)程中移位。
（3）進(jìn)、回漿管綁扎
錨桿加工時(shí)需綁扎一期進(jìn)漿管、一期回漿管，進(jìn)、回漿管均采用PE管，其中進(jìn)漿管直徑φ12mm、回漿管直徑φ8mm。進(jìn)、回漿管按照設(shè)計(jì)長(zhǎng)度下料，綁扎固定于錨桿上。對(duì)于有較大超深的孔，為了使孔底注漿飽滿，須將一期回漿管盡量插到孔底，漿管相應(yīng)加長(zhǎng)；由于PE管容易產(chǎn)生彎曲而堵管，故采用在錨桿端部增加一個(gè)對(duì)中套管，套管上焊φ12mm鋼筋延伸至孔底，一期回漿管延長(zhǎng)段綁在φ12mm鋼筋上。
（4）止?jié){裝置
預(yù)應(yīng)力錨桿一期灌漿時(shí)在孔口設(shè)置臨時(shí)封堵器以保證灌漿質(zhì)量，灌漿結(jié)束后卸除臨時(shí)封堵器，實(shí)際施工中先采用帆布口袋綁扎固定在錨桿孔口部位作為臨時(shí)封堵器，由于灌漿壓力較大時(shí)，布袋漏漿較嚴(yán)重，后采用高標(biāo)號(hào)砂漿將孔口封堵，待砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)再進(jìn)行灌漿，效果較好。
（5）錨桿安插
錨桿安插利用巖錨梁混凝土澆筑排架以人工安插為主，可利用平臺(tái)車(chē)配合安裝。錨桿入孔速度均勻，并避免來(lái)回抽動(dòng)，防止損壞錨桿體，并保證錨桿居于孔位中間。
3.2.6 一期灌漿
預(yù)應(yīng)力錨桿灌漿的水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥。采用M25水泥砂漿，配合比0.45：1：0.5（水：水泥：砂），純水泥漿配合比0.44:1（水:水泥）。
現(xiàn)場(chǎng)利用攪拌缸嚴(yán)格按照配合比拌制，水、砂等均進(jìn)行稱(chēng)量。灌漿采用擠壓式注漿泵進(jìn)行有壓循環(huán)灌漿，灌漿壓力為0.3MPa～0.4MPa。當(dāng)回漿量連續(xù)且比重大于或等于進(jìn)漿比重時(shí)，循環(huán)10分鐘后再屏漿20分鐘，壓力下降不大于25%時(shí)，灌漿結(jié)束。施工中可根據(jù)生產(chǎn)性工藝試驗(yàn)成果選取合適的灌漿壓力及砂漿配比。
灌漿結(jié)束后，及時(shí)對(duì)巖面浮漿及場(chǎng)地進(jìn)行清理，并及時(shí)割除外露的灌漿管及使用與巖錨梁同標(biāo)號(hào)的混凝土或干硬性砂漿將鉆孔封填密實(shí)，孔口壓抹齊平。
3.2.7 無(wú)損檢測(cè)
巖壁梁預(yù)應(yīng)力錨桿注漿密實(shí)度要求不低于90％。在錨桿達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定強(qiáng)度后，及時(shí)對(duì)每根錨桿進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，檢查錨桿的注漿密實(shí)度，若無(wú)損檢測(cè)不合格，及時(shí)在該孔位旁補(bǔ)打，直至無(wú)損檢測(cè)合格為止。
3.2.8 鋼套管、鋼墊板安裝
在巖壁梁梁體內(nèi)為預(yù)應(yīng)力錨桿二期張拉的自由段和內(nèi)錨固段，其中自由段涂刷瀝青后采用塑料膜保護(hù)，在巖錨梁澆筑時(shí)采用鋼套管保護(hù)預(yù)應(yīng)力錨桿在梁體內(nèi)段。鋼套管長(zhǎng)度根據(jù)巖面超挖情況現(xiàn)場(chǎng)切割，在巖壁梁結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎時(shí)進(jìn)行鋼套管、鋼墊板預(yù)埋安裝（鋼套管與鋼墊板之間焊接），首先將鋼套管套在錨桿上，通過(guò)短鋼筋將其與結(jié)構(gòu)鋼筋初步固定，待巖壁梁側(cè)模安裝并校模完成后，再將鋼套管、鋼墊板與結(jié)構(gòu)鋼筋固定牢靠。鋼套管靠基巖面的閉漿，考慮采用打插筋與鋼套管焊接固定，鋼套管端部與巖面的空隙采用砂漿封閉，以防巖壁梁混凝土澆筑時(shí)進(jìn)入鋼套管內(nèi)。
3.2.9 第一次張拉
（1）鋼擋板加工
鋼擋板嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行加工，加工完成涂刷防銹漆備用，Ⅰ型鋼擋板、Ⅱ型鋼擋板分別做出標(biāo)識(shí)。
（2）鋼擋板安裝
在巖壁梁混凝土達(dá)到28齡期后，進(jìn)行一次張拉前進(jìn)行鋼擋板安裝，最后加墊圈、螺母預(yù)緊。
（3）張拉
張拉前按設(shè)計(jì)圖紙安裝測(cè)力計(jì)等監(jiān)測(cè)儀器，第一次張拉待一期灌漿完成及巖壁梁混凝土達(dá)到100％設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行。采用扭力扳手一次張拉鎖定，鎖定值為150KN，張拉力（KN）通過(guò)率定曲線換算成扳手扭力（N.M）。錨桿張拉時(shí)，先對(duì)錨桿進(jìn)行預(yù)緊，再將錨桿一次張拉至設(shè)計(jì)規(guī)定值鎖定，不足設(shè)計(jì)張拉力時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。
3.2.10 第二次張拉
第二次張拉在廠房開(kāi)挖基本結(jié)束，橋機(jī)動(dòng)載試驗(yàn)完成后進(jìn)行。第二次張拉仍然采用扭力扳手，張拉鎖定值為200KN。
施工中加強(qiáng)安全監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿緊固力進(jìn)行調(diào)校，避免預(yù)應(yīng)力超過(guò)設(shè)計(jì)張拉力（200KN）。
3.2.11 第二次灌漿
第二次張拉完成進(jìn)行第二次灌漿施工，灌漿前通過(guò)鋼擋板預(yù)留孔插入灌漿管，然后封閉孔口。水泥品種、砂漿配合比及灌注設(shè)備與第一次灌漿相同。
所有的灌漿及張拉均通知監(jiān)理工程師旁站，及時(shí)填寫(xiě)相應(yīng)的記錄表格，記錄錨桿編號(hào)、灌漿時(shí)間、灌漿壓力、張拉時(shí)間、張拉力等數(shù)據(jù)。
3.2.12 外錨頭保護(hù)
二次灌漿結(jié)束后，截去多余的灌漿管和回漿管，對(duì)露出巖壁梁混凝土的錨頭涂環(huán)氧漆進(jìn)行永久防銹處理。
3.2.13 錨桿驗(yàn)收
（1）錨桿無(wú)損檢測(cè)
錨桿無(wú)損檢測(cè)逐根進(jìn)行，注漿密實(shí)度不得小于90％。
（2）錨桿拉拔試驗(yàn)
現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽樣，每300根錨桿為1批，每批抽查1組（每組3根）。單根錨桿抗拉拔力不小于40t。
4.結(jié)語(yǔ)
    通過(guò)構(gòu)皮灘水電站預(yù)應(yīng)力錨桿的施工，可得出以下心得：
（1）預(yù)應(yīng)力錨桿分兩次張拉及灌漿，施工工序多，跨時(shí)較長(zhǎng)。通過(guò)精心組織，合理安排施工，對(duì)工期影響不是很大；
（2）錨桿造孔精度要求較高，需采用特制的樣架來(lái)控制造孔；同時(shí)注漿密實(shí)度要求高，需采用專(zhuān)門(mén)的注漿機(jī)；二期灌漿及張拉待廠房開(kāi)挖結(jié)束后進(jìn)行，需要在橋機(jī)上制作安裝施工平臺(tái)，施工難度大；
（3）從經(jīng)濟(jì)角度分析，采用張拉錨桿較普通砂漿錨桿增加造價(jià)約50％。
（4）預(yù)應(yīng)力錨桿可以極大程度的適應(yīng)主廠房（或其它洞室）高邊墻的變形，并在變形趨于穩(wěn)定后再對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿的張拉力進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到一個(gè)更好的受力狀態(tài)，設(shè)計(jì)安全度、可靠度較高，應(yīng)用前景廣闊。
通過(guò)以上分析，采用張拉錨桿有利有弊：采用張拉錨桿提高了巖壁梁的安全可靠性，但增加了造價(jià)，對(duì)外觀有一定影響。綜合利弊，為提高工程的安全度，采用張拉錨桿作為巖錨梁受力錨桿是一種較為理想的選擇。