无粘结压力分散型锚索施工.docx
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无粘结压力分散型锚索施工
无粘结压力分散型锚索施工
第29卷第6期2021年12月四川水力发电Siehuan%terPowerVo1.29,No.6Dee.,2021无粘结压力分散型锚索施工张世琴,张光芒,谭炕隆(中国水利水电第七工程局,四川成都610081)摘要:
压力分散型预应力锚索是近几年来在国内开发和应用的一种新型预应力锚索,这种锚索可将荷载分散为几局部传递给钻孔,能更有效地利用天然地层强度,显着提高预应力锚索的锚固力,适用于土层及软弱破碎岩层的锚固.介绍了loookN和2000kN无粘结压力分散型锚索在调压井边坡加固中的设计概况和施工工艺,对施工中存在的问题进行了总结分析,为类似工程提供了参考经验.关键词:
边坡加固;无粘结;压力分散型锚索;施工;俄公堡水电站中图分类号:
TV52;TV54文献标识码iB文章编号:
1001-2184(2021)06-00244)51工程概况木里河俄公堡水电站调压井为开敞阻抗式调压井,在平面上成〞L〞型布置,井口以上内侧开挖边坡设计高度为70m,坡比为1:
0.3,岩石为灰岩.边坡开挖至2400m高程揭示出露分布f4断层至下而上切割边坡岩体,断层产状为N75.W/SW/52.,岩层产状为N60.W/SW/44.,断层,岩层均倾下游,为斜向坡,表层岩体风化,卸荷强烈,碎裂状且坡顶分布有小范围卸荷松动层岩体,稳定性极差.为确保调压井边坡的稳定和工程平安,增设了47根无粘结压力分散型预应力锚索加固边坡.以调压井中心30.线为界,上游一侧锚索数量共24根,在2390及2395.m的高程布置了两排锚索,间距3m,锚索设计为100t,其中2395m高程上锚索长35m,2390rn高程上锚索长30m,所有钻孔均为俯角与水平夹角为5..在下游侧锚索数量共23根,从2390m高程开始布置2—4层预应力锚索,锚索排距为3m,相邻排错位1.5m高程布置,底部2000kN的锚索长25m,其余2000kN的锚索长30m,最上部1000kN的锚索长25m.2锚索设计
(1)1000kN锚索的设计.收稿日期:
2021—10—11mSiehuanWaterPower图11000kN压力分散型锚索结构图l000kN级锚索设计要求的参数:
锚索由6根钢绞线组成,公称直径15,24mm,标准强度1860MPa.锚索孔径为170mm,采用2级承载张世琴等:
无粘结压力分散型锚索施工2021年第6期图22000kN压力分散型锚索结构图板承压,间距0.8~1.2m,承压板直径120mm,第1级为3根钢绞线(编号为1.1,1-2,1-3),第2级为3根钢绞线(编号为2-1,2-2,2-3),第二级承载板上的钢绞线长度较第一级减少0.8~1.2m,内锚固段长度为9m,锚具和夹片由厂家统一定制,锚索结构见图1.
(2)2000kN锚索的设计.2000kN级锚索设计要求的参数为:
锚索由l2根钢绞线组成,公称直径15.24mm,标准强度1860MPa,锚索结构见图2.锚索孔径为220mm,采用3级承载板承压,间距0.8—1.2m,承压板直径为140/1111〞1,第1级为4根钢绞线(编号为1—1,1-2,1-3,l-4),第2级为3根钢绞线(编号为2-I,2-2,2-3,2-4),此后每级均为4根,承载板上的钢绞线每一级长度相应减少0.8—1.2rn,内锚固段长度为11in,锚具和夹片由厂家统一定制.3施工布置
(1)施工用风.锚索施工用风主要采用1台21in移动式电动空压机进行供风.
(2)施工用水.在2365in高程平台设置10m.铁皮水池1个,从系统水管引水至铁皮水池后,再从水池接~50软管至施工作业面.(3)施工用电.在调压井边坡锚索施工中,用电量到达248kW(2台YG-70A锚固钻机,1台21m移动式电动空压机,1台JW200搅拌机,1台YZB-50/70灌浆泵),因此,从供电房架设专用动力电线供施工用电,线路铺设总长度为350m.(4)施工道路.利用调压井边坡外侧已经形成的施工道路运输材料及设备,道路长150m.在道路外侧设置~50钢管防护栏,防护栏高1.2m,栏杆刷红白相间油漆,并在栏杆外侧张挂密目网.(5)设备场地.将调压井边坡2365m高程平台作为锚索施工平台(设备停放和材料堆放场地).所有的施工设备和施工材料先用5t自卸汽车运输至2#公路隧洞出口,然后通过ZLSOC装载机运输至2365m高程平台.4预应力锚索施工措施
(1)施工平台的搭设.施工平台计算荷载为设备重量,作业人员,钻杆重量等,考虑平安系数后荷载为8560N/m.施工平台最大高度为10m,在2385m高程采用‘p48架管搭设双层排架,排间距离约1.5m,层间及钢管立柱间距为1.5m,采用扣件进行连接.排架加固采用立杆和横杆进行加密,以到达锚固钻机施工的要求(钻机采用扣件与排架固定).在锚索作业层设置操作平台,平台上满铺5cm厚木板,以满足架设钻机和锚索作业要求.
(2)施工机具的选择.①锚索施工采用2台YG-70A型锚固钻机钻孔,1台21nl空压机单独供风.S~huanWaterPower困第29卷总第141期四川水力发电2021年l2月②锚索注浆采用YZB-50/70灌浆泵,制浆采用JW200搅拌机.③张拉机具.锚索张拉采用YCW250型千斤顶,配备ZB4-500高压油泵进行张拉锁定.使用前对张拉千斤顶,高压油泵及油表进行配套标定,标定间隔不超过6个月.(3)锚索施工工艺流程.预应力锚索施工工艺流程见图3.锚索组装锚索尺寸及质量检查机械,设备,材料进场搭设施工排架蛰墩立模配安装锚索浇筑混凝土垫墩锚固段一次性注浆钻孔质量检查混凝土试件强度确认浆体强度确卜—————张拉系统标定—_烹——_-1张拉l——竺兰竺!
补偿张拉I锚头防护处理图3锚索施工工艺流程图(4)锚索施工方法.①锚索钻孔.钻孔是锚索施工中控制工期的关键工序.为确保钻孔效率和钻孔质量,在锚索钻孔前,先对锚索进行编号,再由测量人员在边坡上放点,同时标明每个孔的方位角和孔深.钻机就位依靠罗盘控制钻杆的角度和倾角.钻机钻孔时,按锚索设计长度将钻孔所需钻杆摆放整齐,钻杆用完,孑L深也恰好到达设计孔深.钻孔深度要超深20cm,孔斜误差不得大于3%,孔口坐标误差不得大于10cm.钻进采用无水干钻,同时应严格控制钻进速圈SichuanWaterPower度,防止钻孔偏斜,扭曲或变径.钻进过程中,要认真作好施工记录,如钻压,钻速,地层和地下水情况等.钻孔结束,逐根拔出钻杆和钻具,将冲击器清洗好备用.用一根聚乙烯管复核孔深,并以高压风吹孔,待孔内粉尘吹干净且孔深不少于锚索设计长度时,拔出聚乙烯管,塞好孔口.塌孔,卡钻的处理.当钻孔穿越强风化岩层或岩体破碎带时,往往发生塌孔.塌孔的主要标志是从孑L中吹出黄色岩粉,夹杂一些原状的(非钻头碎的,非新鲜的,无光泽的)石块,这时,不管钻进深度如何,都要立即停止钻进,拔出钻具,进行固壁注浆,注浆压力采用0.4MPa,浆液为水泥砂浆和水玻璃的混合液,24h后重新钻孔.雨季,常常顺岩体破碎带向孔内渗流泥浆,因此,在固壁注浆前,必须用水和风把泥浆洗出(塌人钻孔的石块不必去除),否那么,不仅固壁注浆效果差,还容易造成假象.②锚索制作.锚索在排架操作平台进行编制.编制锚索前,在排架操作层上满铺5cm厚木板或马道板.编制前,人工将钢绞线放在操作平台上理直,采用增强型砂轮机切割.平均每5人编制1根锚索.锚索内锚固段采用波纹形状,张拉段采用直线形状.钢纹线下料长度为锚索设计长度,锚头高度,千斤顶长度,工具锚和工作锚的厚度以及张拉操作余量的总和,正常情况下,钢绞线截断余量取50mm.将截好的钢绞线平顺地放在操作平台上,量出内锚固段和锚索设计长度,分别作出标记;在内锚固段的范围内穿对中隔离支架,间距不大于200cm,两对中支架之间扎紧固环一道;张拉段每113也扎一道紧固环,并用塑料管穿套,内涂黄油;最后,在锚索端头套上导向帽.③锚索安装.在安装锚索前,要核对锚索编号是否与孑L号一致,确认无误后,再以高压风清孔一次,即可着手安装锚索.锚索安装采用人工下锚,锚索平均每m配备1人进行推送.安装下倾锚索比拟简单,没有多少技术问题.安装上倾和水平锚索时要注意以下四点:
a,检查定位止浆环和限浆环的位置,对于损坏的,按技术张世琴等:
无粘结压力分散型锚索施工2021年第6期要求更换;b,检查排气管的位置和畅通情况;c,锚索送入孔内,当定位止浆环到达孔口时,停止推送,安装注浆管和单向阀门;d,锚索到位后,再检查一遍排气管是否畅通,假设不畅通,拔出锚索,排除故障后重新送索.④锚固段注浆.锚固段注浆采用排气注浆法施工.对于下倾的孔,注浆管应插至孔底,砂浆由孔底注入,空气由锚索孔排出;对于上倾和水平孔,砂浆由孔口注入,空气压向孔底,由孔底进入排气管排出孔外(水平锚索,空气经限浆环进入排气管).锚索孔注浆采用注浆机,注浆压力保持在0.3—0.6MPa.在最大灌浆压力下,灌浆段的吸浆量小于1L/min,持续灌注30min,灌浆工作即可结束.⑤锚墩施工.锚墩的作用是把锚具的集中荷载传递到岩面和调整岩面受力方向.为了使锚墩上外表与锚索轴线垂直,预先将一根外径与钻头直径相同的薄壁钢管和垫板正交焊牢.浇筑锚墩前,将钢管的另一端插入钻孔即可.锚墩钢筋在钢筋厂加工成型,用15t自卸汽车运输至2#公路隧洞出口,再由人工运输至现场进行安装.锚墩模板采用普通组合钢模板,局部采用3em厚木模板和钢模板进行拼装,共制作6套组合模板.锚墩混凝土在2365Ill高程平台采用立式搅拌机进行现场拌制,3t卷扬机运输混凝土至工作面,人工人仓,’p50软轴振捣器振捣密实.⑥锚索张拉.锚索张拉是控制锚索施工质量的关键工序,决定锚索施工的成败.张拉设备:
采用2套便携式千斤顶,型号为YCW-250,主要技术参数为:
额定拉力240kN,额定油压50MPa,自重l8.2kg,配用油泵为ZB4-500型电动油泵.张拉原理:
由于压力分散型锚索结构较为复杂,每级承载板对应的钢绞线的长度均不同,从第一级承载板到下一级承载板,依次每级减小1.2m(0.8m),从而使张拉段的长度依次减小1.2m(0.8m).采用便携式千斤顶(YCW一250)分级分序张拉,首先依次完成第一级钢绞线的张拉,然后依次张拉下一级钢绞线.为防止群锚效应等因素造成的应力损失,最后应使用便携式千斤顶进行补偿张拉.工艺过程:
在张拉过程中,采用以张拉力控制为主,伸长率校核的双控制方法.以30m长的2000kN锚索张拉为例.调压井边坡2000kN锚索锚固段长度为11m,张拉控制力P=2200kN,锚索分为3个单元.各单元锚索自由段长度分别为厶=29m,=28m,=27m(设计张拉力P一般均需超张拉至110%;Ln为n单元的长度,每单元由四根锚索组成),钢绞线弹性模量E=1.95X10MPa,单根钢绞线截面面积A=140mm.△L1=(PXL】)/(EXA)=(183333.3X29ooo)/(195000×140)=194.7(mm)(理论伸长值).AL2:
(P×L2)/(EXA)=(183333.3X28000)/(195000×140)=188.0(ram)(理论伸长值).△=(PX)/(EXA)=(183333.3×27000)/(195000X140)=181.3(ram)(理论伸长值).差异伸长量:
△£1—2=△L】一△L2=194.7—188.0=6.7(mm);/kL2一=/kLz一△L3:
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