某水电站预应力锚索施工技术措施

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简介： 右岸溢洪道及右坝肩地段岩石主要为MV-1黑云花钢片麻岩夹角闪云云母片岩及云母角闪岩.山坡岩体御荷作用强烈,岩石为强风化及弱风化,局部基岩裸露,在Ⅱ区EL970.00m～EL990.00m高程之间的边坡上设置5排锚索,间、排距5m,共200根,以控制坐标点为起点向上游方向布置……
关键字：水电站 预应力锚索 施工技术措施

一、工程概况

　　1、右岸溢洪道及右坝肩地段岩石主要为M^V-1黑云花钢片麻岩夹角闪云云母片岩及云母角闪岩.山坡岩体御荷作用强烈,岩石为强风化及弱风化,局部基岩裸露,在Ⅱ区EL970.00m～EL990.00m高程之间的边坡上设置5排锚索,间、排距5m,共200根,以控制坐标点为起点向上游方向布置,设锚索L=35m,方向N80E°～S80E°,锚固角下倾15°.预应力锚索采用1000KN,长度为35m。.

　　2、右岸溢洪道及右坝肩预应力锚索设置具体位置见“0000000勘测设计研究院下发的右岸溢洪道、泄洪(兼导流)隧洞出口一期开挖及边坡支护图(4/6)”中5-5剖面. 5-5剖面上、锚索方位角分别为NE59°和NE74°, 锚索下倾15°.预应力锚索采用1000KN,长度为35m,@5m×5m(水平距离×高差).

主要参数表

项目钢绞线(束)钢绞线强度(N/m²m)外锚头钢垫板尺寸(mm)锚索钻孔直径(mm)锚墩底宽(mm)锚墩底宽(mm)锚墩高度(mm)锚墩混凝土等级内锚固断长度(m)技术参数71860－250×250×40φ1153001500600C305

　　二、施工布置

　　<1> 施工供风

　　主供风站位于930-2^#公路和910-3^#公路交叉处附近,距离锚索工作面段路长度约270m,使用2台20m³/min电动空压机,另有2台12m³/min柴油空压机位于工作面附近作为临时备用.

　　<2> 施工用水

　　在960-1^#公路上方靠近施工区地方建一方位蓄水池,总容量约80m³,注浆时由此蓄水池供水.

　　<3> 施工用电

　　施工电源由变压器房沿边坡拉一条主电源线,引至主锚索工作面.

　　<4> 砂石料供应

　　采用由业主统供料场砂石料.

　　<5> 砼及水泥浆的供应

　　在作业面附近布置2台0.35m³/min的移动式搅拌机以及2台ZLB-3型注浆机.

　　<6> 锚索加工场地

　　在960-1#公路上选择靠近作业面空阔地上作为锚索加工场地,加工场地浇筑砼底板.

　　三、预应力锚索施工

　　本合同段边坡预应力锚索为100t级,深度35m/根,其基本施工程序如下

　　为保证锚索灌浆施工不受影响，施工开始前在现场进行爆破震动测量，找出震动波的衰减规律，并根据规范对锚索灌浆施工的震动影响规定，选择合理的施工程序和安全距离，保证锚索施工安全、顺利、优质完成。

　　1、材料

　　a、预应力锚索使用的钢绞线φj15.24㎜符合<<SL46—94>>的规定，运输中防止磨损，其性能参数必须符合<<预应力混凝土用钢绞线>>的规定，同时对运达工地的每批钢绞线作100％的外观检查和10％的抽样拉力试验，抽样结果和出厂产品质量证书、标志、说明书等报监理工程师批准后使用。

　　b、 预应力锚索的锚具必须有厂家产品合格证书，并且应符合国家关于钢材质量的规定

　　c、所采用的水泥标号不低于425#的新鲜普通硅酸盐水泥，水泥质量应符合<<硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥>>(GB175—1999)的规定。过期、变质水泥不得使用。

　　d、水、砂的质量必须满足<<水工混凝土施工规范>>(SDJ207—1999)有关条款的规定。

　　2、造孔

　　在锚索区采用5㎝钢管搭设双排脚手架,钢管间排距为5㎝x5㎝,脚手架底脚钢管及 横向钢管与山体通过φ25锚杆可靠连接,锚杆入岩深度1m,外露0.5m,间排为3mx3m,梅花形布置,锚杆与脚手架焊牢。

　　在钻孔位置铺设竹跳板,作为钻机及人员操作平台, 竹跳板与脚手架用8号铅丝可靠绑扎连接, 竹跳板在脚手架上不得滑动。

　　预应力锚索采用YQ100型电动潜孔钻机造孔,钻孔的孔位、孔深、倾斜度应按设计要求进行严格控制,在锚索部位搭设施工脚手架,按孔位、孔向架设钻机，开孔时力求精确，孔深严格按要求控制。

　　造孔过程中应作好锚固段始末两处的岩粉采集，如在其它部位发现软弱岩层、出水、落钻等异常情况，也应随时作好采样记录，并及时报告监理工程师。若在锚固段发现上述异常情况，应将孔深适当加长，以确保锚固段位于较好的地层中。

　　钻孔过程中，若因岩石软弱破碎而导致坍孔时，可进行固结灌浆固壁。在堆积体边坡的松散体内钻孔时，为防止坍孔应采取套管全程跟进方式钻孔，直至不坍孔段为止。

　　钻孔到位应采用高压风、水循环冲洗，孔内不允许有积水、石粉和石渣等。钻孔结束后，必须经监理工程师验收后，才能够进行下索、注浆等工序。在安装锚索前，将钻孔孔口堵塞保护。

　　3、预应力锚索的制作

　　锚索的制作应在有防雨设施的加工厂完成,钢铰线下料前,将钢绞线放在平坦干净的水泥地面上或工作平台上,摊开理直,根据实际钻孔深度及锚具长度用钢尺丈量,砂轮切割,严禁电弧切割。下料切口两侧用20号铅丝绑扎,以免切割后切口松散(下料误差:-0,+10cm)。

　　锚索体的长度等于锚头以里的长度加外露长度。外露长度包括撑脚高度、张拉千斤顶高度、工具锚板及工作锚板厚度与预留长度（一般为200mm）。对观测锚索尚应加上测力计高度。编束时一定要把钢绞线理顺后再进行绑扎。钢铰线下料或编束后如搁置时间较长，应采取临时防锈措施。

　　内锚固段需组装成枣核状。量出内锚段的长度并作出标记，在此范围内穿对中隔离架，间距1m，两对中隔离架之间扎铅丝一道，内锚固段锚束分二层组装，隔离支架应能使钢绞线可靠分离，使每根钢绞线之间的净距≥5mm，且使隔离架处锚索体的注浆厚帽。张拉段每隔2m设置一道对中支架，端头2m区段内加密到1m。对中支架应保证其所在位置处锚索体的注浆厚度大于10mm，对中支架之间扎铅丝一道，锚索入孔前应逐段剪去铅丝。

　　钢铰线成束后，要检查其长度、组装直径、钢铰线有无交叉和重迭等，进行验收后，合格者方可使用。对合格的锚索要登记挂牌，标明锚索编号、锚索长度，以防装错孔位。

　　锚索入孔时，不过多地来回抽动锚索体，且送入孔道的速度应均匀，防止损坏锚索体和锚索体整体扭转。

　　锚固段安装一根排气管和一根灌浆管，灌浆管由孔口经张拉段，穿过定位止浆环直至导向帽，用于锚固段注浆:排气管由孔口经张段穿过定位止浆环即止，用于锚固段注浆时排气。张拉段需专门设一根灌浆管，伸至止浆环附近即可。

　　4、锚索安装

　　右岸溢洪道右坝肩在EL970、EL990高程区的锚索安装由设在右岸上游上线960出渣公路K0+5.25~62.803段加工场由人工向上通过钢管爬梯抬运至锚索区入孔。

　　钢管爬梯由5㎝钢管绑扎而成,钢管爬梯宽度为1.2m,两侧设扶手,钢管爬梯与山体通过Φ25锚杆可靠连接,锚杆入岩深度1m,外露0.5m,锚杆与钢管爬梯连接采用焊接,焊接质量必须满足规范要求.

　　锚索入孔前对钻孔重新进行通孔检查,对塌孔、掉块进行清理干净或处理，不得欠深。安装前应对锚索体进行详细检查，核对锚索编号与钻孔的孔号，并对损坏的配件进行修复和更换。

　　推送锚索时用力要均匀一致，应防止在推送过程中损坏锚索配件。推送锚索时不得使锚索转动，在将锚索体推送至预定深度后，检查排气管和注浆管是否畅通，否则应拔出锚索体，排除故障后重新安装。

　　5、混凝土锚墩施工

　　混凝土锚墩施工需在内锚固段灌浆结束后方可进行外锚墩浇筑。在混凝土浇筑前需要清除锚头底部范围的松动岩块，承压钢板底部混凝土或水泥砂浆充填密实。

　　6、锚固灌浆

　　内锚段灌浆在锚索入孔后即可进行，自由段灌浆则在锚索张拉锁定后进行，浆液配比按试验室给出的配比执行。为给锚索张拉提供依据，注浆时对每一根预应力锚索的灌浆浆液均取样做抗压强度试验，并要求在进行张拉时混凝土的强度不得低于设计强度的75%。灌注前，应对注浆体进行流动性测定，浆液在粘度计流出的时间以不超过6秒为宜;还应进行泌水性测定，在量筒中注入500cm³浆液，3h后泌水量不得超过2%。

　　锚索的内锚段采用一次注浆一次张拉，排气管回浓浆后即以0.5MPa的压力闭浆,闭浆时间15min.当锚索补偿张拉并经检验合格锁定后,即可进行自由段注浆,注浆直到锁定处串冒浓浆1min方可闭浆,闭浆压力0.5MPa,闭浆时间15min,待7d后作补封注浆.

　　7、锚具安装

　　锚具必须有厂家产品合格证书，并经过规定的试验验收程序方可使用，锚具表面的防锈油脂使用前一定要清洗干净，不得有油污、铁屑、泥沙等杂物。锚具各组件按次序安装好，锚垫板和锚板应对中并相吻合。

　　8、锚索的张拉

　　预应力锚索的张拉作业其基本施工程序如下：

　　机具率定→分级理论值计算→外锚头混凝土强度检查→张拉机具安装→预紧→分级张拉→锁定→签证

　　锚索张拉待锚固灌浆抗压强度和锚墩混凝土抗压强度达到规定时，才能对预应力进行

　　张拉和锁定。张拉前必须把张拉机具、测力装置及所需附属机具准备齐全，并都进行严格的率定和校验。对率定和校验过的机具要妥善保管，以免影响精度，机具率定或校验证书必须经过验收合格后方可使用，张拉设备在张拉前必须配套标定，并将率定合格证书报监理工程师。张拉设备的标定间隔期不宜超过六个月，经拆卸检修的张拉设备或经常强烈撞击的压力表，都必须重新标定。

　　张拉共分五个量级进行，即张拉荷载分别按设计吨位的25%、50%、75%、100%、110%逐级依次进行。除最后一次超张拉要求静载持续30min外，其余四个量级中，每级持续时间均为5min，上述五个量级的张拉均应在同一工作时段完成，否则应卸荷重新再依次张拉。张拉各量级稳定前后，均应量测钢绞线的伸长值与回缩值，若实测伸长值与理论伸长值相差超过10%或小于5%，应停止张拉，查明原因后才能重新张拉。

　　加荷、卸荷速率应平稳。张拉时，升荷速率每分钟不宜超过设计预应力值的0.1; 卸荷速率每分钟不宜超过设计预应力值的0.2。

　　锚索张拉完结锁定后,会产生一定的应力损失.因此在进行第二次注浆前,就进行一次补偿张拉,其间隔时间不得少于72h.补偿张拉完成后即右进行封孔注浆。补偿张拉的施载吨位为设计吨位的105%，锚索注浆封孔7d后，还应对孔口段的离析沉缩部分，进行补封注浆。松弛损失一般为锁定吨位的3%~4%，在补偿张拉前，应注意检查。若发现异常吨位时要查明原因进行处理。

　　认真填定张拉记录，锚索施工全部完成后，施工单位应向监理工程师提交必须的验收资料。

　　9、外锚头保护

　　端头锚在补封注浆结束后，进行锚头混凝土保护帽封堵施工。切去锁定板外多余的钢绞线（锁定板外预留100mm），按设计尺寸采用环氧砂浆浇封，保护帽最小厚度15mm，封头底部需包住承压钢板。

　　四、锚索施工进度安排

　　<1> 锚索施工工期安排如下

　　自锚索施工开始之日起150天内完成(200根).

　　<2> 单根锚索施工周期如下

　　钻孔、检孔、锚索制备(2天)→送索、内锚段灌浆(1天)→浇筑锚墩、养护(7天)→锚固灌浆混凝土抗压强度达到规定→间隔7天→补封注浆、外锚头保护(1天)

　　五、主要施工人员及机械的配置计划

拟配置施工人员

工种人数工种人数班组长2技术员2试验工2 修理工2电工2 测量工4钻机手12安装工12浇筑工8普工12

拟投入机械设备

设备名称型号及规格数量制造产商购置年份检查情况锚索钻机YQ100型电空潜孔钻机3湖北2004优良注浆机ZLB-3型2河南2004优良穿心式液压千斤顶YCD-2002上海2004优良轮切割机400mm2昆明2004优良移动搅拌机0.35m³/min2昆明2004优良电动空压机20m³/min2西安1994良好柴油空压机12m³/min2柳洲1999良好

　　六、质量控制措施

　　1、钻孔的孔位、孔深、倾斜度应按设计要求进行严格控制，其孔距、排距偏差允许为±20cm，倾斜度及方位角允许偏差为±2.5°，有效孔深的超深不大于20cm，且每钻进5m，用测斜仪校正一次，保证孔位达到设计和规范要求。

　　2、严格执行“三检”制，作好班组自检，必须作好各工序的施工记录，施工中上道工序不合格或未经监理工程师验收签证的预应力锚索阶段产品，不得进入下一道工序施工。

　　3、认真做好施工记录，各道工序施工人员必须经培训并经考核合格后方可上岗作业，严禁违章操作。

　　4、工具锚夹片与工作锚夹片两者不可混用，工具锚夹片使用一般不宜超过10次。工作锚板、限位板和工具锚板之间的钢绞线一定要保持顺直，不能相互扭结，以保证张拉的顺利进行。

　　5、锚固段和张拉段交界处的止浆环必须能承受大于0.5MPa的注浆压力,且不漏浆,止浆环处钢绞线与止浆环之间必须密封好,止浆环充气压力≥0.5MPa,并用压力表检查有无漏气现象。