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        預(yù)應(yīng)力錨索施工質(zhì)量控制及監(jiān)測結(jié)果淺析

        2013-10-19 00:47:38謝長福李云松
        水利建設(shè)與管理 2013年6期
        關(guān)鍵詞:質(zhì)量施工

        謝長福 李 斌 李云松

        (中國水電基礎(chǔ)局有限公司 天津 301700)

        1 前言

        湖北清江水布埡水利樞紐工程是一座以灌溉和供水為主,兼有發(fā)電、防洪、環(huán)境保護、旅游等綜合效益的水利工程。水布埡電站由于大壩較高,且溢洪道出口臨近大壩下游,因此,在河床兩岸地基中設(shè)有鋼筋混凝土防淘墻。防淘墻用預(yù)應(yīng)力錨索錨固于兩岸山體,在高程178m、186m、196m上各設(shè)置一排預(yù)應(yīng)力錨索,隨著防淘墻下游端高度的降低,預(yù)應(yīng)力錨索的排數(shù)相應(yīng)減少。本工程采用的預(yù)應(yīng)力錨索有內(nèi)錨式和對穿式兩種形式,本文只介紹內(nèi)錨式預(yù)應(yīng)力錨索的施工情況。

        內(nèi)錨式預(yù)應(yīng)力錨索在防淘墻內(nèi)預(yù)留的錨索廊道內(nèi)施工,共139根,其中上傾38根,傾角8°,下傾101根,傾角5~11°(如圖1所示),錨索的長度為45~53m,其中錨固段長度為10m,自由段無粘結(jié),單束設(shè)計張拉力2000kN。

        圖1 內(nèi)錨式預(yù)應(yīng)力錨索施工布置圖

        2 錨索的類型和結(jié)構(gòu)

        本工程內(nèi)錨式預(yù)應(yīng)力錨索,為多重保護無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索,單根錨索結(jié)構(gòu)見圖2。

        圖2 內(nèi)錨式無粘結(jié)錨索結(jié)構(gòu)圖

        錨索主體由14根直徑15.2mm的鋼絞線和波紋管、隔離架、對中支架、導(dǎo)向頭等附件組成。高強低松弛無粘結(jié)型鋼絞線采用PE塑料套和涂油雙重保護,標(biāo)準(zhǔn)抗拉強度為1860MPa。錨索外套有波紋管,波紋管內(nèi)外均灌入水泥砂漿充填,外端用環(huán)氧砂漿進行封堵;波紋管和水泥漿均有保護鋼絞線作用。隔離架位于波紋管內(nèi),成對設(shè)置,中心距離錨固段為1.0m,自由段為2.0m,起隔離、支撐各根鋼絞線和灌漿管、排氣管的作用。對中支架裝于波紋管內(nèi)外,位置、間距與成對的隔離架相同,用于在鉆孔中錨索對中,使錨索四周間隙基本一致,錨索孔直徑為錨固段165mm,自由段185mm。

        3 錨索施工

        施工程序:測量定位→鉆孔→洗孔注水檢查→固結(jié)灌漿→掃孔→穿索→澆筑錨墩→錨固灌漿→張拉鎖定→回填廊道。

        3.1 造孔

        造孔錨索孔采用潛孔鉆機風(fēng)動沖擊回轉(zhuǎn)鉆進工藝造孔。根據(jù)控制點坐標(biāo)用鋼卷尺確定開孔位置;用地質(zhì)羅盤儀和傾角儀分別校正方位角和傾角。開孔位置偏差不得大于10cm,孔斜誤差不得大于孔深的2%,不允許欠深,超深不得大于20cm。鉆孔完畢后,用水和風(fēng)輪換沖洗鉆機,直至出水或回水澄清5min后結(jié)束。所有鉆孔沖洗結(jié)束后均對全孔進行注水檢查,然后進行固漿灌結(jié)。

        3.2 固結(jié)灌漿

        錨固段的圍巖固結(jié)灌漿采用孔內(nèi)卡塞、全孔一次純壓式灌漿法,灌漿壓力為0.3MPa,其他要求執(zhí)行《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5148—2001)的規(guī)定。固結(jié)灌漿結(jié)束并待凝一段時間后,對錨索孔進行掃孔處理。安裝錨索前,將鉆孔孔口堵塞保護。

        3.3 編索錨索

        采用1860MPa、15.2mm高強度低松弛無粘結(jié)鋼絞線編制。鋼絞線用型材切割機下料,并徹底清洗。沿錨索長度方向安設(shè)隔離支架組件,用隔離支架固定鋼絞線和注漿管的斷面位置;隔離支架2塊一組,間距內(nèi)錨段1m,自由段2m,兩對隔離支架間綁扎一道過火鐵絲(如圖3所示);綁扎前調(diào)直各鋼絞線,使之保持平行。然后在束體外面套上波紋管,最后在各對隔離支架間處裝上對中支架,并綁扎牢固。

        圖3 錨索體編制示意圖

        3.4 穿索

        穿索錨索采用人工輔以機械方法安放,安放前先檢查錨索的制作質(zhì)量和完好情況,并用高壓風(fēng)清理鉆孔內(nèi)雜物。穿索時應(yīng)注意彎曲半徑,防止損壞波紋管。

        3.5 錨孔注漿

        錨索安裝到位后進行全孔一次性澆筑純水泥漿。水泥漿水灰比為0.35∶1~0.4∶1,漿液中摻入一定數(shù)量的減水早強劑,其摻量為水泥質(zhì)量的3% ~6%。注漿壓力為0.5MPa。設(shè)置2根φ20mm PVC管作為進、出漿管。灌漿采用有壓循環(huán)灌漿法,在排氣管上安裝壓力表;開始灌漿時敞開排氣管排出孔內(nèi)空氣、水和稀漿,回漿變濃時逐步關(guān)小排氣閥控制灌漿壓力。當(dāng)吸漿率小于0.4L/min時,灌注30min后再灌漿30min結(jié)束。

        3.6 承壓墊墩制作

        外錨頭承壓墊墩采用C35混凝土制作,施工前要求將基巖面上的松散巖層、巖面清洗干凈。澆筑混凝土前按設(shè)計要求安置螺旋鋼筋、導(dǎo)向套管、錨墊板、混凝土墊墩鋼筋籠,并使其中心線重合?;炷翝仓r要注意將錨墩下部搗實,防止出現(xiàn)蜂窩麻面。

        3.7 張拉

        當(dāng)錨固段水泥結(jié)石強度達到35MPa,承壓墊座混凝土強度達到80%以上時,方可進行張拉施工。根據(jù)錨固荷載,采用千斤頂配合高壓電動油泵張拉。張拉采用單根預(yù)緊再分級整體張拉的施工工藝。單根鋼絞線預(yù)緊拉力為30kN,錨索整體超張拉至2250kN后回放至2000kN鎖定。整體張拉時按以下拉力分級進行:逐根預(yù)緊30kN—1000kN—1500kN—2000kN—2250kN。錨鎖定后,采用C35混凝土對外錨頭進行封錨保護。

        4 施工過程質(zhì)量控制

        依據(jù)有關(guān)預(yù)應(yīng)力錨索施工的國家規(guī)范及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計圖紙、有關(guān)設(shè)計技術(shù)要求、施工合同文件、監(jiān)理批復(fù)意見等進行質(zhì)量控制。

        4.1 造孔

        造孔質(zhì)量控制的目標(biāo)是孔位、孔深、孔徑和孔斜符合設(shè)計及規(guī)范要求,并防止發(fā)生各種孔內(nèi)事故,控制重點是鉆孔的方向和傾斜角度??刂圃炜踪|(zhì)量的主要措施如下:

        a.確保鉆機穩(wěn)定性,提高開孔精度。搭建牢固的鉆機平臺,用地錨螺栓穩(wěn)固鉆機,使鉆機與平臺牢固結(jié)合,并能在整個鉆進過程中保持不移位。鉆進開始時(孔深10m以內(nèi)),要適當(dāng)控制給進壓力和回轉(zhuǎn)速度,放慢進尺,確保鉆孔各項參數(shù)精確度(位置、傾角、方位)務(wù)必達到100%。

        b.選擇合適的鉆孔方法,配備性能優(yōu)良的鉆機。采用潛孔鉆機風(fēng)動沖擊回轉(zhuǎn)鉆進工藝造孔,具有功效高、故障少、成孔質(zhì)量好、處理事故能力強等優(yōu)點。

        c.組配專用鉆具,優(yōu)化鉆進參數(shù)。采用較長的粗徑鉆具和110mm粗徑鉆桿,在鉆桿上每隔6m加裝一個扶正器,以增加鉆具的剛度和導(dǎo)向性能。鉆進過程中要依據(jù)孔內(nèi)地層情況,選擇適宜的鉆進參數(shù),盡量采用較小的鉆壓。

        d.加強檢測,及時糾偏。每鉆進5~10m測量一次孔斜,發(fā)現(xiàn)問題采用合理的方法及時處理。特殊情況(如遇斷層、破碎帶等)還要加密測量。

        e.要穿過斷裂破碎帶和軟弱巖層時,采用跟管鉆進方法。遇塌孔、掉鉆等故障時,先對鉆孔進行灌漿處理,而后繼續(xù)鉆進。

        4.2 錨索制作

        錨索制作質(zhì)量控制的目標(biāo)是錨索的結(jié)構(gòu)和尺寸滿足設(shè)計要求,誤差在規(guī)范許可的范圍之內(nèi)。施工中應(yīng)重點控制下料長度、束體上各種元件(隔離架、對中支架、封堵器等)的安放位置、預(yù)應(yīng)力鋼絞線的潔凈情況和束體中的平順情況、綁扎牢固狀況。控制錨索制作質(zhì)量的主要措施如下:

        a.鋼絞線、張拉設(shè)備及錨具等均應(yīng)有出廠合格證,鋼絞線進場后應(yīng)首先抽樣進行力學(xué)性能檢驗。

        b.對鋼絞線不采用熱切割,不對其焊接;每根鋼絞線下料長度按以下公式確定:L=錨索孔深+錨墊板厚+錨墩厚+工具錨厚+工作錨厚+千斤頂長度+20cm,誤差控制在1cm以內(nèi)。

        c.清除鋼絞線上油脂時,用專用工具將鋼絞線松開后,先用汽油逐根清洗,再用棉紗擦凈。

        d.在平整的加工平臺上進行編束,編束場地有防雨、防潮、防污染措施。

        e.編束完成后對束體的結(jié)構(gòu)和尺寸逐段進行檢查并作記錄,發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

        f.束體隨加工隨用。已制備好的束體盡早使用,避免長期存放。

        g.錨索編制完成后要編號,分類存放在專用場地并加以保護。

        4.3 穿索

        束體編制完成均需經(jīng)過質(zhì)檢、監(jiān)理人員共同驗證無誤后方能進行穿索工作,核對內(nèi)容主要包括:鋼絞線的規(guī)格、數(shù)量、束體長度、各元件綁扎位置、牢固程度、束體防護狀況、各種管路通暢完好情況等。

        穿索前須掃孔并將孔壁清洗干凈,運輸時錨索卷曲半徑以不改變錨索的編束結(jié)構(gòu)為限。

        穿索質(zhì)量控制的目標(biāo)是下設(shè)到位和防止損壞。錨索入孔時速度應(yīng)均勻,不得過多地來回抽動錨索體,防止損壞錨索體和使錨索體整體扭轉(zhuǎn)。錨索曲率半徑不得小于3m(大于5m為宜),以免損壞波紋管。穿索中不得損壞錨索結(jié)構(gòu),否則應(yīng)予更換。錨索安裝好后,及時對外露索體進行保護。

        4.4 承壓墊墩制作

        承壓墊墩制作質(zhì)量控制的目標(biāo)是外錨頭的幾何尺寸、結(jié)構(gòu)和強度滿足設(shè)計要求,從而使錨索注漿、張拉等后續(xù)工作能夠順利進行,并為錨索的鎖定和正常運行創(chuàng)造條件。承壓墊墩制作質(zhì)量的控制點主要有:接觸面清理質(zhì)量;承壓鋼墊板、孔口管、螺旋鋼筋等組件的加工質(zhì)量;承壓鋼墊板與鋼筋的焊接質(zhì)量,承壓板與錨孔軸線的垂直精度:偏差應(yīng)不得大于0.5°;導(dǎo)向套管與錨孔的同心度:偏差不得大于1mm;混凝土的配合比:配料誤差不得大于2%;立模質(zhì)量:鋼模板要求根據(jù)錨墩幾何尺寸專門定做,安裝尺寸誤差不得大于±10mm;混凝土的澆筑質(zhì)量:防止因漏振出現(xiàn)蜂窩麻面。

        4.5 錨孔注漿

        錨孔注漿應(yīng)一次連續(xù)完成,水泥漿性能應(yīng)滿足設(shè)計要求,結(jié)石強度應(yīng)不低于35MPa,其主要質(zhì)量控制點為:水泥漿的原材料和配合比;注漿、排氣管路及密封裝置安裝質(zhì)量;制漿設(shè)備及方法;注漿設(shè)備及方法;漿液密度;注漿壓力。

        4.6 錨索張拉

        錨索張拉質(zhì)量的控制目標(biāo)是張拉荷載及鎖定荷載滿足設(shè)計要求;主要質(zhì)量控制點有:張拉機具的制造、安裝質(zhì)量;預(yù)緊拉力:誤差不超過1%;加載速率每分鐘不超過0.1倍設(shè)計張拉力,卸載速率每分鐘不超過0.2倍設(shè)計張拉力;錨索的實際伸長值應(yīng)在理論伸長值的110%~95%之間;張拉中夾片錯牙不應(yīng)大于2mm;鎖定后夾片回縮量不大于5mm。

        4.7 外錨頭防護

        外錨頭防護的質(zhì)控目標(biāo)是外露錨具和錨索端頭的封閉保護符合設(shè)計要求,有效防止腐蝕性物質(zhì)與錨索組件接觸,創(chuàng)造錨索長期、安全、正常運行的環(huán)境條件。質(zhì)量控制要點主要有:外錨具、外露鋼絞線及鋼墊板表面水泥漿及銹蝕的清理質(zhì)量;外漏鋼絞線及錨具涂刷環(huán)氧樹脂質(zhì)量;一、二期混凝土結(jié)合面鑿毛質(zhì)量;二期混凝土澆筑質(zhì)量。

        5 質(zhì)量檢查及運行監(jiān)測

        錨索施工過程中對內(nèi)錨段水泥漿、錨墩混凝土和錨索張拉進行了抽樣檢驗,抽樣數(shù)量為錨束根數(shù)的5%。預(yù)應(yīng)力錨索施工完畢后,監(jiān)理工程師組織業(yè)主、質(zhì)量監(jiān)督站、設(shè)計和施工單位進行了聯(lián)合驗收檢驗,檢測結(jié)果表明錨索施工質(zhì)量滿足《水工預(yù)應(yīng)力錨固施工規(guī)范》和預(yù)設(shè)要求。

        預(yù)應(yīng)力錨索運行檢測主要是通過錨索測力計來實現(xiàn)的。通過大量的觀測結(jié)果表明:預(yù)應(yīng)力最大損失率為10.1%,在15%以內(nèi),滿足要求;預(yù)應(yīng)力衰減率為3.9%,相應(yīng)損失荷載為80kN,錨索錨固力下降微弱,漸趨穩(wěn)定。錨固力沒有出現(xiàn)波動及聚變現(xiàn)象,說明該處山體是穩(wěn)定的。

        目前,防淘墻內(nèi)多點位移計、鋼筋計和錨索測力計的檢測成果,以及地表巡視均未發(fā)現(xiàn)異常情況,可以認為預(yù)應(yīng)力錨固支護等措施,使防淘墻變形得到了有效控制,防淘墻和馬崖高邊坡山體在整體上是穩(wěn)定的。

        6 結(jié)語

        水布埡水利樞紐工程面板堆石壩壩高233m,溢洪道出口臨近大壩,為了防止高水頭泄洪對大壩下游兩岸高邊坡的不利影響,采用了大深度、大厚度鋼筋混凝土防淘墻加預(yù)應(yīng)力錨索的支護方案,實踐證明,防淘墻和預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計合理,施工質(zhì)量和運行效果良好。★

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