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摘要: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要的阐述,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要地质因素。
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、质量要求高、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,不能满足设计要求。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,應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,必要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、用力要匀,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要求加工,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。
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要地质因素。
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、质量要求高、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,不能满足设计要求。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,應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,必要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、用力要匀,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要求加工,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。