大型洞室頂拱錨索施工工法

大型洞室頂拱錨索施工工法中國XXXXXXXX股份有限公司XXXXXXX有限公司1、前言隨著科技的進(jìn)度，施工技術(shù)的不斷提升，水電開發(fā)的不斷擴(kuò)展，我國水電開發(fā)的觸角已深入至施工環(huán)境更加惡劣、地形地質(zhì)條件更加復(fù)雜的西南地區(qū)及其他偏遠(yuǎn)地區(qū)各流域，且更加側(cè)重發(fā)電，即在兩岸山體內(nèi)開挖大型地下洞室以布置地下電站。受地質(zhì)條件影響，大型洞室頂拱往往需要布置預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行圍巖加固。而頂拱錨索均為仰角或豎向布置，受錨索索體自重影響，施工困難。XXXXXXXXXX在烏東德水電站左岸地下電站主廠房、主變室及尾調(diào)室頂拱錨索施工過程中，針對錨索入索困難及固結(jié)灌漿原設(shè)計(jì)止?jié){環(huán)效果差等問題，研制了錨索液壓自動送索裝置，并與監(jiān)理、設(shè)計(jì)及業(yè)主對止?jié){環(huán)和止?jié){工藝進(jìn)行了改進(jìn)。經(jīng)多次試驗(yàn)，效果良好，安全、快速地完成了幾百束頂拱錨索的施工。錨索液壓送索裝置獲得國家實(shí)用新型專利（專利號：ZL201420300856.6）,目前正在申請發(fā)明專利（公開號：CN104047624A）。本工法在烏東德水電站頂拱錨索工程中成功應(yīng)用，在類似工程中具有很高推廣價(jià)值。2、工法特點(diǎn)采用錨索液壓自動送索裝置進(jìn)行錨索送索施工，較傳統(tǒng)采用人工配合葫蘆進(jìn)行入索，加快了施工速度，同時大大降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。采用止?jié){柱止?jié){施工工藝，解決了一次灌漿壓力過大而導(dǎo)致止?jié){氣囊漏漿或破裂的問題，有效保證注漿質(zhì)量。3、適用范圍本工法適用于地下電站等大型洞室頂拱預(yù)應(yīng)力錨索工程施工。4、工藝原理洞室頂拱錨索具有一定仰角，甚至為豎直向，受索體自重影響，入索十分困難。本工法采用錨索液壓自動送索裝置，在吊車配合下，在地面操作液壓系統(tǒng)完成錨索入索施工，較傳統(tǒng)方法節(jié)省了操作排架搭設(shè)和大量人力資源投入，并替代了傳統(tǒng)工藝采用葫蘆配合人工入索的方法，加快了施工速度，且避免了傳統(tǒng)工藝在入索過程中可能出現(xiàn)的索體脫落傷人的現(xiàn)象，大大降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。為提高錨索錨固效果及耐久性，錨索造孔完成后需根據(jù)壓水試驗(yàn)失水情況進(jìn)行全孔固結(jié)灌漿。利用氣囊式止?jié){環(huán)止?jié){，先灌入濃漿2?3m形成漿液柱，待凝24h后再進(jìn)行灌漿施工。由于先期灌入的濃漿液高度僅2?3m,因此止?jié){氣囊漏漿量很小或不漏漿，利用形成的漿液柱作為止?jié){塞，止?jié){效果好，且可承受的壓力遠(yuǎn)大于灌漿設(shè)計(jì)壓力與上部漿液自重產(chǎn)生的壓力之和，有效保證灌漿質(zhì)量，且可避免損壞止?jié){氣囊。5、施工工藝流程及操作要點(diǎn)施工工藝流程大型洞室頂拱錨索施工工藝流程見下圖1。

施工準(zhǔn)備圖1大型洞室頂拱錨索施工工藝流程操作要點(diǎn)鉆孔。施工前，采用全站儀按設(shè)計(jì)要求測定孔位，鉆機(jī)安裝就位并調(diào)整傾角及方位角，將鉆機(jī)固定開鉆。錨索孔開孔偏差控制在10cm以內(nèi)。固結(jié)灌漿。錨孔鉆進(jìn)過程中，若出現(xiàn)不回風(fēng)、不返渣、塌孔、卡鉆等現(xiàn)象或因地質(zhì)條件復(fù)雜節(jié)理裂隙發(fā)育，滲水量較大及巖石破碎等情況，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行孔道固結(jié)灌漿處理。灌漿壓力初步可采用0.2?0.4MPa。錨索制安。鋼絞線切斷采用砂輪切割機(jī)，要求切口整齊無散頭現(xiàn)象，鋼絞線的下料精度控制在1cm以內(nèi)。墊墩澆筑。鋼墊板與圍巖開挖面之間澆筑的CF35(7d)鋼纖維砼，按試驗(yàn)室確定的配比在施工現(xiàn)場人工拌制、入倉，振搗采用小直徑棍狀物人工搗動密實(shí)，混凝土澆筑完畢后及時灑水養(yǎng)護(hù)。在混凝土澆筑前清理松動塊體，洗凈巖面，然后按設(shè)計(jì)圖紙要求安裝鋼板墊墩的固定螺栓或錨桿，以及孔口鋼套管。澆筑前按圖紙要求埋置外錨段灌漿進(jìn)漿、回漿管，待支好模板并潤濕混凝土接觸面后即可澆筑墊層混凝土。錨索灌漿。無粘結(jié)錨索灌漿分為全孔段灌漿和孔口段灌漿兩部分，全孔段灌漿采用一次性灌注，孔口段灌漿則在錨索張拉結(jié)束后進(jìn)行。錨索張拉。張拉作業(yè)前需對張拉設(shè)備系統(tǒng)(包括千斤頂、油管、壓力表等)進(jìn)行“油壓值一一張拉力”對應(yīng)關(guān)系的率定。錨索正式張拉前，先對每股鋼絞線施加30KN的張拉荷載進(jìn)行預(yù)緊，以使錨索各鋼絞線受力均勻、完全平直，并將該荷載鎖定在錨板上。常規(guī)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索將所有鋼絞線一起張拉至超張拉力。錨索張拉控制以拉力為主，輔以伸長值校核，張拉過程中當(dāng)達(dá)到每一級的控制張拉力后量測伸長值，穩(wěn)壓5分鐘即可進(jìn)行下一級張拉，達(dá)到最后一級張拉力后穩(wěn)定30分鐘，即可鎖定。張拉后灌漿。在錨索張拉48小時后，應(yīng)力已達(dá)到穩(wěn)定的設(shè)計(jì)值，應(yīng)力損失沒有超標(biāo)，不需要補(bǔ)償張拉時，應(yīng)立即進(jìn)行張拉后灌漿。張拉后灌漿應(yīng)在錨索張拉后72小時內(nèi)開工。錨索錨頭保護(hù)。張拉完成后，卸下工具錨、千斤頂及限位板后從工作錨外端量起留存6?10cm長鋼絞線，其余部分用砂輪切割機(jī)截去，然后對錨頭各部件作永久保護(hù)。按設(shè)計(jì)圖紙要求對錨頭用混凝土封閉保護(hù)?；炷翝仓?，應(yīng)將錨具、鋼絞線外露頭、鋼墊板表面水泥漿及銹蝕等清理干凈，并將墊層混凝土與錨頭保護(hù)混凝土結(jié)合面鑿毛，涂刷一道環(huán)氧基液。外錨頭保護(hù)混凝土為一級配C25(28d),配合比通過配合比試驗(yàn)確定，現(xiàn)場人工拌制，提橡皮桶入倉，采用小30插入式振搗器將混凝土振搗密實(shí)，混凝土澆筑完畢后及時灑水養(yǎng)護(hù)。6、材料與設(shè)備材料錨索體材料。一般選用1860級高強(qiáng)度低松弛帶PE護(hù)層的鋼絞線，各項(xiàng)指標(biāo)均符合GB5223-2002、GB/T5224-2003和JG161-2004的規(guī)定。國內(nèi)生產(chǎn)的有江西新余、江蘇無錫等地品牌廠家。錨具。選用以適合鋼絞線為宜，主要類型有HVM15-14等。錨具的性能和質(zhì)量應(yīng)符合GB/T14370-2007等標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。灌漿材料。選用水泥或水泥砂漿以高強(qiáng)、早強(qiáng)、微膨脹、可灌性好、對鋼絞線不產(chǎn)生銹蝕和應(yīng)力損失為宜。水泥漿液水灰比宜采用0.3?0.4,水泥砂漿水灰比宜采用0.45?0.5。漿液配合比根據(jù)試驗(yàn)選用。設(shè)備頂拱部位錨索在穿索、張拉、墊層砼澆筑等方面比邊墻部位錨索更具困難性，具體施工手段也更具復(fù)雜性。一般屬于高處作業(yè)，機(jī)械設(shè)備宜選用可移動式和裝配式且作業(yè)效率要求較高。測量儀器?？蛇x用拓普康OS-100型全站儀（測量精度為1〃、測距精度為2mm+2ppm）、CX-5B測斜儀（頂角測量精度為±0.1°、方位角測量精度為±2°）、蔡司010型經(jīng)緯儀（測量精度為2〃）等滿足測量精度要求的儀器。造孔設(shè)備?？蛇x用HM90A型錨固工程鉆機(jī)。灌漿設(shè)備?？蛇x用NJ600制漿機(jī)、JJS200型漿液攪拌桶、SNS型灌漿泵。預(yù)緊張拉機(jī)具。預(yù)緊設(shè)備可選用YDC240Q型、YCQ-23型、YC25A等型號。張拉設(shè)備可選用YCW-150型、YCW-250型、YCW-400型等型號。預(yù)緊設(shè)備與張拉設(shè)備均應(yīng)根據(jù)不同設(shè)計(jì)噸位來選用相應(yīng)的型號。油泵可選用ZB4-500型和ZB4-500S型等。切割鋼絞線設(shè)備?？蛇x用操作簡單的電動砂輪切割機(jī)。7、質(zhì)量控制工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)預(yù)應(yīng)力錨索施工必須遵照《水利水電工程預(yù)應(yīng)力錨索施工規(guī)范》（DL/T5083-2010）、《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（DL/T5148-2001）、《水工預(yù)應(yīng)力錨固施工規(guī)范》（SL46-94）等執(zhí)行。質(zhì)量保證措施錨索施工屬于隱蔽工程，施工時應(yīng)全程監(jiān)控，確保工程質(zhì)量。加強(qiáng)操作人員技能培訓(xùn)和設(shè)備性能控制。施工中的水泥、外加劑、鋼絞線、錨具等各種原材料均應(yīng)有廠家提供的材質(zhì)證明書、產(chǎn)品合格證、試驗(yàn)檢測報(bào)告等。灌漿材料配合比應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)確定。錨索鉆孔的位置、方向、孔徑及孔深，應(yīng)符合施工圖紙要求，同時按下述要求進(jìn)行控制：(1)鉆孔的孔位坐標(biāo)誤差不得大于10cm。(2)終孔孔軸偏差：內(nèi)錨型不得大于孔深的2%，對穿型不得大于孔深的1%，鉆孔方位角的允許偏差為2，鉆進(jìn)中及時測量孔斜并糾偏。(3)鉆孔孔徑不應(yīng)小于施工圖紙和廠家產(chǎn)品說明書規(guī)定的要求，終孔有效孔深不得欠深，超深不得大于20cm。錨索制作完畢后應(yīng)妥善存放，并登記、掛牌標(biāo)明錨索編號與長度；存放點(diǎn)要求防潮、防水、防銹、防污染。錨索注漿過程中，由三檢人員配合監(jiān)理旁站監(jiān)督、檢查，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，控制漿液配比，攪拌質(zhì)量和注入質(zhì)量，并按規(guī)定要求，留取批次力學(xué)試樣，作為漿材強(qiáng)度檢測的依據(jù)。為保證張拉控制力的準(zhǔn)確，在第一束錨索張拉前或張拉設(shè)備發(fā)生異常等情況時，應(yīng)對張拉設(shè)備(千斤頂、油泵、壓力表等)進(jìn)行“油壓值一張拉力”的標(biāo)定。8、安全措施大型洞室頂拱預(yù)應(yīng)力錨索施工應(yīng)符合《安全生產(chǎn)法》、《水利水電工程土建施工安全技術(shù)規(guī)程》(SL399-2007)、《水利水電工程施工作業(yè)人員安全操作規(guī)程》(SL401-2007)等要求。頂拱預(yù)應(yīng)力錨索施工工序復(fù)雜、難度大、危險(xiǎn)源較多，應(yīng)加強(qiáng)安全組織教育，建立安全生產(chǎn)保證體系，確保施工安全。施工前對所有參加該項(xiàng)目施工的人員進(jìn)行安全施工的崗前培訓(xùn)，并持證上崗。錨索運(yùn)輸、入索和灌漿過程中，嚴(yán)禁作業(yè)下方人員走動，所有人員要服從管理，統(tǒng)一指揮。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。攪拌機(jī)、注漿泵等承壓設(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)常檢查易損部位，發(fā)現(xiàn)后要及時處理。特種作業(yè)人員（駕駛員、起重工、張拉操作工、氧電焊工、電工、空壓機(jī)操作手、架設(shè)工等），均實(shí)行持證上崗。施工作業(yè)時，任何情況下，注漿管前方都嚴(yán)禁站人。錨索張拉作業(yè)，千斤頂出力方向嚴(yán)禁站人。9、環(huán)保措施大型洞室頂拱錨索施工應(yīng)根據(jù)ISO14001要求并結(jié)合工程特點(diǎn)制定生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施。錨索鉆孔要求配備消聲、吸塵裝置，作業(yè)人員安全防護(hù)用品佩戴齊全，制定施工污染處理措施。錨索造孔巖渣、水泥袋及廢漿管等垃圾，應(yīng)及時清運(yùn)出場。嚴(yán)禁在施工現(xiàn)場焚燒任何廢棄物和會產(chǎn)生有毒、有害氣體、煙塵、臭氣的物質(zhì)。10、效益分析對于大型洞室頂拱錨索施工，采用錨索液壓自動送索裝置同傳統(tǒng)采用人工配合葫蘆入索比較，節(jié)約投資，縮短工期，同時大大降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)濟(jì)效益。本工法采用錨索液壓自動入索裝置，單束錨索可節(jié)約人工投入約12人。按人工工資6500元/月計(jì)算，除去入索裝置成本，每月可節(jié)約成本7.0萬元。同時節(jié)省了約2萬壯的排架搭設(shè)、拆除，縮短工期約2個月。安全效益。本工法采用錨索液壓自動入索裝置，避免了傳統(tǒng)工藝在入索過程中可能出現(xiàn)的索體脫落傷人的現(xiàn)象，大大降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。社會效益。大型洞室頂拱錨索施工工法，較傳統(tǒng)工藝避免了腳手架的搭設(shè)、拆除，不僅提高了施工工效，加快施工進(jìn)度。另外，采用錨索液壓自動送索裝置入索作業(yè)占壓施工空間小，更有利于大型洞室開挖支護(hù)多工作面交叉平行作業(yè)。該項(xiàng)工法已在烏東德水電站左岸地下廠房錨索施工中得到成功實(shí)施，滿足了施工質(zhì)量、施工進(jìn)度、施工安全的要求，同時降低了施工成本降低和安全風(fēng)險(xiǎn)，具有極大的推廣價(jià)值。得到監(jiān)理、業(yè)主的良好評價(jià)，為提升XXXXXXXXXX企業(yè)技術(shù)競爭力起到了積極作用。11、應(yīng)用實(shí)例烏東德水電站主廠房頂拱錨索施工概述烏東德水電站左岸地下電站主廠房設(shè)計(jì)長X寬X高為333mx30.5m(32.5m)x89.8m。頂拱高程855m,底板高程765.2m。揭露圍巖主要為互層狀大理巖化白云巖及厚層灰?guī)r、大理巖及厚層白云巖。局部出露B類角礫巖、塊體(約32個)、緩傾角裂隙等不良地質(zhì)。左岸主廠房頂拱共布置567束預(yù)應(yīng)力錨索，采用帶PE套管無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)型式。施工情況簡述烏東德水電站左岸主廠房受開工推遲，滯后工期約3個月。為確保工程安全優(yōu)質(zhì)、高效順利進(jìn)行，在支護(hù)種類多，工程量大，工序銜接緊

密，施工干擾大，施工強(qiáng)度高的情況下，左岸主廠房頂拱預(yù)應(yīng)力錨索施工困難，對設(shè)備性能、施工質(zhì)量、安全、進(jìn)度提出了更高要求。為此，XXXXXXXXXX研制并改進(jìn)了錨索液壓自動送索裝置。本工法已成功運(yùn)用在烏東德水電站左岸主廠房頂拱錨索施工領(lǐng)域。圖11-1履