雙錨結(jié)構(gòu)安全退錨施工工法

雙錨結(jié)構(gòu)安全退錨施工工法完成單位中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司主要完成人張臣余超童光海譚明軍吳琴鳳目錄TOC\o"1-3"\h\u301881.前言 頁共10頁雙錨結(jié)構(gòu)安全退錨施工工法中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司張臣余超童光海譚明軍吳琴鳳1.前言預(yù)應(yīng)力技術(shù)在我國水電水利工程、道路交通工程、土木建筑工程中已廣泛使用，并積累了大量的施工經(jīng)驗。如何直觀有效的監(jiān)控重要建設(shè)工程預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量一直是國內(nèi)工程施工成本控制的一道難題,為了促進(jìn)施工技術(shù)的發(fā)展,規(guī)范施工行為,確保預(yù)應(yīng)力工程施工質(zhì)量,課題組就該項目進(jìn)行了廣泛的研究和科技創(chuàng)新,首先在水電水利行業(yè)進(jìn)行了若干嘗試,總結(jié)出一套完整的預(yù)應(yīng)力檢查驗收施工工藝方法,補(bǔ)充完善了現(xiàn)有的施工標(biāo)準(zhǔn),降低了重要建設(shè)工程預(yù)應(yīng)力施工直接成本和安全成本,值得在其它建設(shè)行業(yè)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)中進(jìn)行推廣應(yīng)用。在預(yù)應(yīng)力錨索施工規(guī)范中8.1.5條、8.1.6條要求，“錨索受力性能試驗的張拉力值以測力計讀數(shù)為準(zhǔn)?！?、“驗收試驗應(yīng)按設(shè)計要求隨機(jī)抽樣進(jìn)行，其抽樣數(shù)一般為5%，但不得少于3束。驗收試驗的合格標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)由設(shè)計確定”。而較多的建設(shè)單位招標(biāo)技術(shù)條款規(guī)定，“①對高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索驗收試驗應(yīng)在張拉后、封孔灌漿前及時進(jìn)行。②預(yù)應(yīng)力錨索驗收試驗：預(yù)應(yīng)力錨索施工中，應(yīng)按施工圖紙和監(jiān)理人指示隨機(jī)抽樣進(jìn)行驗收試驗，抽樣數(shù)量為5％，并且不少于三束。③驗收試驗：驗收試驗的合格標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)以應(yīng)力控制為準(zhǔn)，實測值不得大于施工圖紙規(guī)定值的110%，并不得小于規(guī)定值的97%。當(dāng)驗收試驗與完工抽樣檢查合并進(jìn)行時，其試驗數(shù)量應(yīng)為錨索總數(shù)量的5%。傳統(tǒng)的驗收試驗中主要采用二種方式進(jìn)行：1、采用應(yīng)力－應(yīng)變雙控的方式對張拉過程進(jìn)行監(jiān)控，最終鎖定應(yīng)力值利用鋼絞線張拉的總應(yīng)變與錨固效率系數(shù)的乘積獲得；存在的問題在于，錨索安裝實際成果不能直接有效的反應(yīng)。2、采用在張拉承壓墊板后安裝錨索測力計，并直接讀取力值的方式；其存在的問題在于，張拉過程中，工作錨具反復(fù)夾持鋼絞線表面，當(dāng)拆除工作錨具下的測力計時，由于鋼絞線斷面尺寸減小，影響鋼絞線的力學(xué)性能，從而可能造成鋼絞線的斷絲或者斷根，甚至出現(xiàn)飛出的安全風(fēng)險，因此測力計不能反復(fù)使用。為了保證施工順利進(jìn)行，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供了一種解決鋼絞線斷面減小的技術(shù)工藝方法，以達(dá)到使錨索測力計得以安全拆除并實現(xiàn)重復(fù)使用的目的。中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司針對特定工程的具體情況成立了科技攻關(guān)小組，經(jīng)過不斷地摸索、總結(jié)，形成一套預(yù)應(yīng)力錨索退錨施工工法，規(guī)避了因鋼絞線斷面直徑減小，形成斷絲或斷根，而造成測力計不能周轉(zhuǎn)使用?！袄秒p錨結(jié)構(gòu)安全退錨裝置技術(shù)推廣應(yīng)用”獲中國葛洲壩集團(tuán)公司科技進(jìn)步二等獎。2.工法特點2.1解決了在高應(yīng)力狀態(tài)下因反復(fù)夾持鋼絞線，形成斷絲或斷根造成的可能出現(xiàn)的傷害事故,克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供了一種解決鋼絞線斷面減小的施工方法。2.2通過運用雙錨結(jié)構(gòu)裝置的錨索放張、鎖定新工藝，解決了常規(guī)退錨后還需二次張拉，實現(xiàn)一次張拉即可鎖定至設(shè)計要求的安全退錨技術(shù)方法，以達(dá)到使錨索測力計得以安全拆除并實現(xiàn)重復(fù)使用的目的。3.適用范圍本工法適用于預(yù)應(yīng)力錨索完工驗收，尤其涉及預(yù)應(yīng)力錨索完工驗收抽樣檢查退錨時的安全作業(yè)。不僅適用于水電水利預(yù)應(yīng)力施工,同時本技術(shù)可以擴(kuò)延至公路橋梁、土木建筑等領(lǐng)域預(yù)應(yīng)力錨索,甚至預(yù)應(yīng)力錨桿施工中。4.工藝原理測試階段利用后錨工作，前錨自由；測試結(jié)束后，在對錨索有效工作長度范圍內(nèi)的鋼絞線不產(chǎn)生機(jī)械損傷的情況下，實現(xiàn)安全退除后錨，并使前錨同期鎖定不小于設(shè)計規(guī)定的張拉力值。圖4.1雙錨結(jié)構(gòu)安全退錨工藝示意圖5.施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程5.1.1錨索施工工藝流程如圖5.1.1所示混凝土拌制混凝土拌制排架搭設(shè)錨索安裝墊座找平及鋼錨墩安裝錨索灌漿張拉錨固及測力計讀數(shù)補(bǔ)償張拉鋼絞線檢查下料鉆機(jī)就位固定鋼絞線運輸鉆孔內(nèi)錨段制作、索體制作孔道驗收附件加工鋼錨墩制作漿材制作錨頭保護(hù)錨索監(jiān)測圖5.1.1錨索工藝流程圖5.2操作要點5.2.1設(shè)計噸位張拉1）張拉前具備的條件鋼絞線材質(zhì)抽樣檢查合格；張拉前各工序階段驗收合格；錨夾具合格證齊備、抽樣檢驗合格；張拉機(jī)具已配套標(biāo)定并出具標(biāo)定證明文件；灌漿、墊座砼強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計要求值。2）張拉作業(yè)程序張拉設(shè)備采用YDC240-QX型千斤頂。張拉順序按照設(shè)計編號單根分級級循環(huán)；先中間后周邊、對稱均衡的原則進(jìn)行。第一步：解除錨索尾端包裹物，清除錨索及周圍雜物，并將錨索擦拭干凈；將鋼絞線外錨頭PE套管部分用電工刀剝?nèi)?，洗去油脂，按照圖1順序組裝各部件（注意各部件對中安裝），前錨安裝工作夾片但不打緊，使其保持自由狀態(tài)，在后錨張拉順序按照設(shè)計編號對應(yīng)安裝工作錨具、夾片，工作錨具及其錐形孔、夾片表面應(yīng)保持清潔，然后打緊夾片。第二步：千斤頂排氣。第三步：千斤頂對鋼絞線進(jìn)行單根預(yù)緊，使各根鋼絞線初始應(yīng)力均勻，預(yù)緊序亦應(yīng)按照先中間后周邊，對稱均衡的原則進(jìn)行。第四步：開始張拉錨索，在進(jìn)行錨索張拉時，從預(yù)緊應(yīng)力到鎖定應(yīng)力共分4級進(jìn)行張拉施工，分級標(biāo)準(zhǔn)為：0.25σcon→0.50σcon→0.75σcon→1.00σcon。5.2.2放張、鎖定張拉至1.00σcon后，在后錨上將鋼絞線按分組、對稱、逐根張拉的原則，超張拉至1.03~1.05σcon退出后錨工作夾片使后端千斤頂卸荷至鎖定力值,這時前錨夾片隨鋼絞線回縮,跟進(jìn)受力退出后錨工作夾片，單根循環(huán)以上操作直至整束放張結(jié)束。退出錨索測力計后，套裝限位板，對夾片回縮不一致的鋼絞線進(jìn)行循環(huán)補(bǔ)償張拉后予以糾正。6.材料與設(shè)備6.1材料要求主要機(jī)械設(shè)備表6.1表6.1錨索主要機(jī)械設(shè)備配置表序號名稱規(guī)格型號及功率單位數(shù)量1工程鉆機(jī)YG8022kW臺1MZ165、22kW臺12手風(fēng)鉆YTP28臺23潛孔鉆機(jī)QZJ-100B、4.5kW臺14高速制漿機(jī)NJ400臺25灌漿機(jī)SNS、12kW臺3JJS200、2.2kW臺36拌和機(jī)0.1m3、7.5kW臺27液壓千斤頂YDC1500Q-200臺2YDC3000Q-200臺2YDC240Q臺28電動油泵2YBZ2-80、2.2kW臺39機(jī)動卷揚機(jī)JM-3、7.5kW臺210電動環(huán)鏈提升機(jī)DHY3、0.75kW臺311電焊機(jī)BX6、20kW臺212汽車EG140臺1東風(fēng)平板臺18t汽車吊臺113移動式電動空壓機(jī)美國壽力20m3、186KW臺214多點電子測斜儀ZPX-3B臺115灌漿記錄儀J31C-T型臺216電動卷揚機(jī)2t，3.6KW臺27.質(zhì)量控制7.1建立健全以項目經(jīng)理為第一責(zé)任人，項目總工為主要負(fù)責(zé)人的質(zhì)量管理機(jī)制，制定完善的質(zhì)量管理規(guī)章及獎懲制度，嚴(yán)格按照ISO9000質(zhì)量體系文件要求，對錨索施工進(jìn)行全過程及全員的質(zhì)量控制管理。7.2安排有豐富經(jīng)驗的專業(yè)技術(shù)人員擔(dān)任施工技術(shù)及質(zhì)量檢查工作，所有人員均持證上崗。在施工前按施工組織設(shè)計、質(zhì)量計劃、作業(yè)指導(dǎo)書對施工人員進(jìn)行層層交底；施工中嚴(yán)格各施工程序及工藝要求,以優(yōu)良的施工工藝作風(fēng)完成本標(biāo)段支護(hù)工作。7.3對各道工序?qū)嵭腥壻|(zhì)檢制度，在自檢合格的基礎(chǔ)上，報請監(jiān)理人檢查驗收合格后進(jìn)入下道工序施工。對關(guān)鍵工序設(shè)置質(zhì)量控制點并進(jìn)行跟蹤檢查，及時整改質(zhì)量隱患，力爭一次驗收合格率95%以上。7.4施工中所有工序都須認(rèn)真填寫詳細(xì)的施工記錄和驗收簽證記錄單，對施工中發(fā)生的任何質(zhì)量異常情況都要快速及時的向有關(guān)部門通報。7.5錨索施工嚴(yán)格按照有關(guān)的施工規(guī)范、規(guī)程進(jìn)行。其施工方法，包括鉆孔、注漿和張拉等工藝，均須經(jīng)過監(jiān)理人的檢查和批準(zhǔn)。7.6各種施工用材均須三證齊全，未經(jīng)檢驗的“三無”材料或產(chǎn)品嚴(yán)禁進(jìn)入施工流程。張拉機(jī)具定期檢查、標(biāo)定，以標(biāo)定的曲線作為施工控制的依據(jù)。7.7結(jié)合施工，作好新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的推廣應(yīng)用，以技術(shù)進(jìn)步保證工程質(zhì)量。7.8成立QC小組，運用PDCA循環(huán)抓好關(guān)鍵部位及工序的質(zhì)量。8.安全措施8.1建立健全以項目經(jīng)理為第一責(zé)任人的安全施工領(lǐng)導(dǎo)小組，設(shè)置專職安全員，建立嚴(yán)格的安全管理制度及嚴(yán)格的安全獎懲措施。8.2施工前對所有參加該項目施工的人員進(jìn)行安全施工的崗前培訓(xùn)，并持證上崗。8.3施工人員進(jìn)入施工現(xiàn)場嚴(yán)格按勞保著裝，班前進(jìn)行安全施工技術(shù)交底，每日進(jìn)行安全巡檢，每月進(jìn)行安全考核，獎懲月月兌現(xiàn)。對不服從安全人員檢查，拒不執(zhí)行安全管理制度的施工作業(yè)人員進(jìn)行嚴(yán)肅處理，對存在安全隱患的施工部位、工序等應(yīng)責(zé)令整改后施工。8.4經(jīng)常檢查施工電源和線路及設(shè)備電器部分，按有關(guān)規(guī)定設(shè)置保護(hù)裝置，確保用電安全。8.5施工工作平臺，各種臨時起重設(shè)施或起重機(jī)械，在實施前須經(jīng)方案論證或受力計算，經(jīng)安全審核通過后方能施工或使用。8.6承壓設(shè)備或容器，使用前須全面檢查，滿足安全要求后再投入使用，在使用過程中如發(fā)現(xiàn)壓力表失靈和損壞，應(yīng)及時更換并經(jīng)常檢查易損壞部位，發(fā)現(xiàn)后要及時處理。8.7任何情況下，錨索張拉時正前方45°范圍內(nèi)嚴(yán)禁站人，張拉設(shè)施必須牢固安全，張拉方法符合設(shè)計要求及有關(guān)規(guī)定。8.8嚴(yán)禁違章操作、野蠻施工，高空作業(yè)時搭設(shè)的工作平臺須牢固可靠，并設(shè)置攔桿、掛安全網(wǎng)，在醒目處設(shè)立安全警示標(biāo)志。作業(yè)區(qū)上方安排安全員進(jìn)行定期檢查巡視。8.9嚴(yán)格按照設(shè)計技術(shù)要求并經(jīng)監(jiān)理人審核的施工程序組織施工，嚴(yán)禁違反施工程序作業(yè)。9.環(huán)保措施9.1作好工完場清，保證現(xiàn)場已完部位清潔。9.2保證現(xiàn)場施工用材堆放有序。9.3對施工部位作好文明施工標(biāo)識牌，責(zé)任到人。9.4采取有效措施控制施工過程中的各種粉塵，廢氣、廢水、固體廢棄物以及噪聲、振動對環(huán)境的污染和危害。9.5增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)措施，生產(chǎn)用水、養(yǎng)護(hù)用水做到有序排放。10.效益分析若采用傳統(tǒng)工藝在承壓墊板后安裝錨索傳感器和工作錨具，張拉作業(yè)完成達(dá)到規(guī)定要求后，千斤頂超張拉直接退出工作夾片來實現(xiàn)退錨；其存在的問題在于，工作錨具夾持鋼絞線表面反復(fù)張拉后，鋼絞線斷面尺寸減小，影響鋼絞線的力學(xué)性能，可能造成鋼絞線的斷絲或者斷根，無法保證張拉設(shè)計鎖定噸位，甚至索體的報廢、返工。本工法采用雙錨結(jié)構(gòu)，前錨安裝工作夾片但不打緊，使其保持自由狀態(tài)，不產(chǎn)生機(jī)械損傷的情況下，實現(xiàn)一次張拉使前錨同期鎖定不小于設(shè)計規(guī)定的張拉力值，規(guī)避了因二次張拉反復(fù)夾持鋼絞線表面，鋼絞線斷面直徑減小，形成斷絲或斷根，而造成安全事故的風(fēng)險。以達(dá)到使錨索測力計得以安全拆除并實現(xiàn)重復(fù)使用的目的。采用本公法后后,綜合對比情況見下表：單根錨索張拉經(jīng)濟(jì)效益對比表項目常規(guī)錨索張拉本工法錨索張拉人工費(元)800400材料費(元)8210210機(jī)械使用費(元)540270合計(元)95508670經(jīng)計算，采用該項技術(shù)與常規(guī)張拉相比較，單個節(jié)約錨索張拉成本8670元，節(jié)省工期工期0.029d。綜上所述，本工法具有造價低、施工速度快，保證施工安全和質(zhì)量，對環(huán)境影響較小的優(yōu)點，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)保效益。11.應(yīng)用實例11.1錦屏一級水電站右岸1885m以上邊坡開挖工程11.1.1工程概況雅礱江錦屏一級水電站右岸1885m高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索加固工程，包括右岸纜機(jī)平臺、1885m高程以上右壩肩及高線混凝土系統(tǒng)、開關(guān)站、35kv施工變電站、普斯羅溝右側(cè)1885m高程以上和溝左1777m高程以上廠房進(jìn)水口和泄洪洞進(jìn)口等明挖邊坡的錨固。本工程的明挖邊坡分為土質(zhì)邊坡及巖石邊坡兩種，土質(zhì)邊坡主要為紅褐色含塊、碎石土層，結(jié)構(gòu)松散，自然坡度較緩（小于45o），在清除原始覆蓋層并將坡面清理整平后，根據(jù)不同部位的地質(zhì)情況，采用坡面掛網(wǎng)防護(hù)或澆筑混凝土網(wǎng)格梁，格間植草，并在網(wǎng)格梁交叉點布置預(yù)應(yīng)力錨索的加固方式；巖石邊坡為大理巖，巖體內(nèi)嵌合松弛，層面、層間擠壓錯動帶、斷層及節(jié)理裂隙發(fā)育，完整性普遍較差。本工程共布置壓縮分散型無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索1658索，設(shè)計安裝噸位1000KN、2000KN、3000KN，完工抽樣檢查93索。均采用1860Mpa高強(qiáng)低松弛無粘結(jié)鋼絞線集束。11.1.2施工情況根據(jù)質(zhì)量檢測及監(jiān)測資料顯示，工程自正式開工直至竣工，由于采用本無粘結(jié)壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索施工工法施工，確保了錨索深層錨固施工的正常順利進(jìn)行，雅礱江錦屏一級水電站右岸自高程2073.0m~1885.0m共計高達(dá)188m的邊坡始終處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)，既有效的確保了整個施工期的邊坡穩(wěn)定安全，對后期大壩主體建筑物的施工及運行安全亦有決定性作用。目前，雅礱江錦屏一級水電站右岸正在進(jìn)行1885m高程以下邊坡開挖及支護(hù)施工，邊坡穩(wěn)定未出現(xiàn)異常情況。雅礱江錦屏一級水電站右岸1885m高程以上開挖邊坡預(yù)應(yīng)力錨索加固工程2006年4月9日正式開工，2008年12月31日竣工。11.1.3工程監(jiān)測及評價結(jié)果錨索施工嚴(yán)格按照施工技術(shù)要求進(jìn)行施工，完成錨索測力計監(jiān)測錨索共計93束，錨索7d平均預(yù)應(yīng)力損失為1.6025%，其統(tǒng)計情況如下：（1）當(dāng)錨索張拉至設(shè)計噸位的100%σcon時，錨索測力計反映達(dá)到設(shè)計力值的83.8%～89.8%，觀測7d以后預(yù)應(yīng)力損失噸位在－2.38%～－2.5%范圍之間；（2）當(dāng)錨索補(bǔ)償張拉至設(shè)計噸位的105%σcon時，錨索測力計反映達(dá)到設(shè)計力值的86.5%～94.2%，觀測7d以后預(yù)應(yīng)力損失噸位在－0.64%～－0.8%范圍之間；（3）當(dāng)錨索補(bǔ)償張拉至設(shè)計噸位的110%σcon時，錨索測力計反映達(dá)到設(shè)計力值的92.8%～97.0%；（4）當(dāng)錨索補(bǔ)償張拉至設(shè)計噸位的115%σcon時，測力計反映達(dá)到設(shè)計力值的102.4%～108.1%。從統(tǒng)計資料分析成果看，錨索錨索補(bǔ)償張拉至113％σcon時，測力計力值平均達(dá)到設(shè)計噸位的100%。錨索張拉錨固能夠滿足規(guī)范要求。針對以上情況，我們采取了如下措施：取消原設(shè)計規(guī)定的補(bǔ)償張拉工序，錨索一次性張拉至設(shè)計噸位的113%，扣除預(yù)應(yīng)力損失后最終測力計反映達(dá)到設(shè)計力值的100%左右，滿足設(shè)計噸位97%以上的驗收標(biāo)準(zhǔn)。完成錨索1658束，單項合計節(jié)支143.75萬元，整體工期提前48.1天。11.2錦屏二級水電站地下廠房樞紐工程11.2.1工程概況雅礱江錦屏二級水電站地