某電站地下廠房巖錨梁預應力錨桿施工

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XX電站地下廠房巖錨梁預應力錨桿施工
 劉大貴   王高峰
（中國水利水電第十四工程局有限公司   650041）
【摘 要】本文綜合闡述了烏江構皮灘電站地下廠房巖錨梁預應力錨桿施工，并對施工技術方案進行了總結，可為類似工程借鑒。
【關鍵詞】構皮灘水電站    巖錨梁預應力錨桿      施工
1.概述
XX水電站巖錨梁受拉錨桿采用二次張拉預應力錨桿分別布置于廠房上、下游邊墻EL448.73m和EL449.23m高程，間排距均為50cm，在廠房X軸線方向Xcf0+000.00～Xcf0+230.45m范圍內。巖錨梁預應力錨桿采用Φ32精扎螺紋鋼筋，長12m，分為上下兩排布置，上排Ⅰ型錨桿上仰20度，下排Ⅱ型錨桿上仰15度，其總量為1838根。錨桿具體布置見下圖。
 
 
2.施工原理
巖錨梁預應力錨桿施工結合混凝土的澆筑進行，錨桿造孔提前進行，錨桿孔驗收合格后、在混凝土澆筑前預埋鋼套管和鋼墊板（鋼套管和鋼墊板之間焊接）。錨桿采用先插桿后注漿的施工工藝，共分兩次灌漿、兩次張拉。混凝土澆筑前安裝錨桿并第一次注漿，巖錨梁結構鋼筋綁扎過程中預埋鋼套管和鋼墊板（鋼套管和鋼墊板之間焊接），對預應力錨桿梁體內自由段進行保護，待巖錨梁混凝土達到28天齡期進行第一次張拉。廠房開挖基本結束、橋機動載試驗完成后進行預應力錨桿第二次張拉，完成后進行第二次注漿。
預應力錨桿分兩次張拉及灌漿，通過預埋鋼套管、涂刷瀝青保護巖錨梁梁體內錨固段及自由段，在主廠房（或其它洞室）開挖基本結束，高邊墻變形趨于穩(wěn)定，巖體卸荷、應力釋放完成后，通過調整每根錨桿螺母的松緊程度來實現(xiàn)對預應力錨桿的補償張拉（或松弛）至設計噸位，使應力均勻分布，以達到錨桿和梁體整體較好的受力效果。
3.施工工藝流程及施工技術
3.1 施工工藝流程
施工工藝流程：施工準備→測量放線→鉆孔→洗孔→安裝錨桿→一期灌漿（巖石內錨段及自由段注漿）→澆筑巖錨梁混凝土→預應力錨桿第一次張拉鎖定→主廠房開挖完成→預應力錨桿第二次張拉鎖定→二期灌漿（梁體內錨固及自由段注漿）→外錨頭保護。
施工程序安排見如下框圖。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
預應力錨桿施工工藝流程
施工準備

 
測量放線
造 孔
洗　孔
檢查驗收
安插錨桿
一次灌漿
孔口找平
安裝托板、螺帽
一次張拉、鎖定
主廠房全部開挖結束或橋機動載試驗完成
預應力錨桿及其配件加工、運輸
不合絡
固壁灌漿
二次灌漿
二次張拉、鎖定
外錨頭保護
鋼套管安裝、巖壁梁混凝土澆筑完成
檢查驗收
 
 

3.2 施工技術
3.2.1 施工準備
巖錨梁預應力錨桿造孔施工前先將施工排架搭設牢固，輕型潛孔鉆機就位固定牢靠，風、水、電接好，相應的安全防護到位。施工排架和安全防護必須經(jīng)安全部驗收合格方準使用。
（1）施工排架搭設
施工排架采用φ50無縫鋼管搭設，橫向間距@60cm，縱向間距@80cm，豎向排距@120cm，斜撐（剪刀撐）根據(jù)實際情況搭設，施工平臺采用竹跳板鋪設并采用鉛絲與鋼管綁扎連接，安全護欄搭設高度不低于1.2m，并在外圍掛綠色安全網(wǎng)。施工排架具體搭設滿足相關規(guī)范要求。
（2）鉆機就位
鉆機采用鉆機支架就位，鉆機支架由施工隊根據(jù)鉆機的具體體形尺寸自己制作。鉆機就位時鉆機、鉆機支架和施工排架必須連接成一整體，防止局部搖擺。
施工排架搭設和鉆機就位見下示意圖。
3.2.2 測量放線
巖錨梁預應力錨桿造孔精度要求極高，必須認真進行每根錨桿的孔位和相應尾線的放線。具體如下：
（1）測量人員根據(jù)設計藍圖先放出每根錨桿的樁號及基準高程，并用紅油漆進行標記。
（2）測量人員根據(jù)所放出的錨桿孔位在相應位置的鋼管排架上放出每根錨桿的尾線點。
3.2.3 造孔、清孔
巖錨梁預應力錨桿造孔均采用QZJ-100B輕型潛孔鉆機進行?？刂茦藴剩洪_孔偏差＜5mm，孔徑及孔深不小于設計值，孔斜偏差≤2°。
（1）造孔角度控制
錨桿施工前，需清除開挖壁面上的碎石及灰塵，開挖坡面清理整修達設計驗收標準，并經(jīng)地質工程師和監(jiān)理人驗收合格后，方可進行錨桿施工。
造孔角度主要為水平方向角度和垂直方向角度，水平方向角度采用尾線控制，利用在施工排架上放出的錨桿尾線點，采用工程線將尾線點和錨桿孔位點連接成一條直線，不斷調整鉆機位置使鉆機中軸線與工程線重合。
垂直方向角度采用羅盤或水平尺控制，當水平角度調整就位后，由技術人員用羅盤或水平尺按設計要求角度15°或20°指揮鉆機操作手不斷調整鉆機，直至鉆桿角度符合設計要求后方可施鉆。
鉆孔過程中進行分段測斜，及時糾偏，鉆孔完畢再進行全孔測斜。
（2）孔深控制
由于開挖時局部地方出現(xiàn)少許超挖，為了保證錨桿的入巖深度，按設計藍圖所示孔深控制，鉆孔深度按“寧超不欠”，允許最大超深5cm。鉆孔深度可根據(jù)鉆桿的長度控制：當孔深與鉆桿的長度成幾何倍數(shù)時，由鉆桿的根數(shù)控制孔深，當不成幾何倍數(shù)時，則在鉆桿上標好長度記號以控制鉆孔深度。
（3）清孔
造孔完成后采用壓縮空氣沖洗，以清除碎石、泥漿、碎屑，不能用水沖洗鉆孔，沖洗后做好孔口保護。
（4）固壁灌漿
對于地質條件較差的部位或溶蝕破碎帶，造孔過程中經(jīng)常出現(xiàn)塌孔或成孔困難時，可先按設計要求進行固壁灌漿，固壁結束后進行掃孔并及時注裝，以防再次塌孔。
3.2.4 錨桿孔驗收
已經(jīng)清洗干凈的孔，作業(yè)隊班組自檢（一檢）合格后做好鉆孔驗收記錄并報隊級技術員（二檢）復檢，復檢合格后報質量部（三檢）終檢，合格后報請監(jiān)理工程師驗收，監(jiān)理工程師驗收合格后對進行孔口保護。對驗收不合格的孔，重新造孔或補造后重新驗收，直至合格。
3.2.5 錨桿制作、安裝
（1）錨桿自由段加工
錨桿采用Φ32精軋螺紋鋼筋，全長范圍不能有接頭，表面保持清潔。自由段除銹處理后，涂刷瀝青，然后外裹塑料膜保護。預應力錨桿結構見下圖：
（2）對中裝置制作、安裝
對中裝置采用φ10鋼筋加工制作，然后采用鉛絲與錨桿綁扎牢固。在錨桿一期灌漿內錨段上等間距焊4根φ10mm鋼筋，在進、回漿管綁扎時，對中裝置兩端處加強綁扎，確保對中裝置不會在錨桿安插過程中移位。
（3）進、回漿管綁扎
錨桿加工時需綁扎一期進漿管、一期回漿管，進、回漿管均采用PE管，其中進漿管直徑φ12mm、回漿管直徑φ8mm。進、回漿管按照設計長度下料，綁扎固定于錨桿上。對于有較大超深的孔，為了使孔底注漿飽滿，須將一期回漿管盡量插到孔底，漿管相應加長；由于PE管容易產(chǎn)生彎曲而堵管，故采用在錨桿端部增加一個對中套管，套管上焊φ12mm鋼筋延伸至孔底，一期回漿管延長段綁在φ12mm鋼筋上。
（4）止?jié){裝置
預應力錨桿一期灌漿時在孔口設置臨時封堵器以保證灌漿質量，灌漿結束后卸除臨時封堵器，實際施工中先采用帆布口袋綁扎固定在錨桿孔口部位作為臨時封堵器，由于灌漿壓力較大時，布袋漏漿較嚴重，后采用高標號砂漿將孔口封堵，待砂漿達到設計強度時再進行灌漿，效果較好。
（5）錨桿安插
錨桿安插利用巖錨梁混凝土澆筑排架以人工安插為主，可利用平臺車配合安裝。錨桿入孔速度均勻，并避免來回抽動，防止損壞錨桿體，并保證錨桿居于孔位中間。
3.2.6 一期灌漿
預應力錨桿灌漿的水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥。采用M25水泥砂漿，配合比0.45：1：0.5（水：水泥：砂），純水泥漿配合比0.44:1（水:水泥）。
現(xiàn)場利用攪拌缸嚴格按照配合比拌制，水、砂等均進行稱量。灌漿采用擠壓式注漿泵進行有壓循環(huán)灌漿，灌漿壓力為0.3MPa～0.4MPa。當回漿量連續(xù)且比重大于或等于進漿比重時，循環(huán)10分鐘后再屏漿20分鐘，壓力下降不大于25%時，灌漿結束。施工中可根據(jù)生產(chǎn)性工藝試驗成果選取合適的灌漿壓力及砂漿配比。
灌漿結束后，及時對巖面浮漿及場地進行清理，并及時割除外露的灌漿管及使用與巖錨梁同標號的混凝土或干硬性砂漿將鉆孔封填密實，孔口壓抹齊平。
3.2.7 無損檢測
巖壁梁預應力錨桿注漿密實度要求不低于90％。在錨桿達到設計規(guī)定強度后，及時對每根錨桿進行無損檢測，檢查錨桿的注漿密實度，若無損檢測不合格，及時在該孔位旁補打，直至無損檢測合格為止。
3.2.8 鋼套管、鋼墊板安裝
在巖壁梁梁體內為預應力錨桿二期張拉的自由段和內錨固段，其中自由段涂刷瀝青后采用塑料膜保護，在巖錨梁澆筑時采用鋼套管保護預應力錨桿在梁體內段。鋼套管長度根據(jù)巖面超挖情況現(xiàn)場切割，在巖壁梁結構鋼筋綁扎時進行鋼套管、鋼墊板預埋安裝（鋼套管與鋼墊板之間焊接），首先將鋼套管套在錨桿上，通過短鋼筋將其與結構鋼筋初步固定，待巖壁梁側模安裝并校模完成后，再將鋼套管、鋼墊板與結構鋼筋固定牢靠。鋼套管靠基巖面的閉漿，考慮采用打插筋與鋼套管焊接固定，鋼套管端部與巖面的空隙采用砂漿封閉，以防巖壁梁混凝土澆筑時進入鋼套管內。
3.2.9 第一次張拉
（1）鋼擋板加工
鋼擋板嚴格按照設計尺寸進行加工，加工完成涂刷防銹漆備用，Ⅰ型鋼擋板、Ⅱ型鋼擋板分別做出標識。
（2）鋼擋板安裝
在巖壁梁混凝土達到28齡期后，進行一次張拉前進行鋼擋板安裝，最后加墊圈、螺母預緊。
（3）張拉
張拉前按設計圖紙安裝測力計等監(jiān)測儀器，第一次張拉待一期灌漿完成及巖壁梁混凝土達到100％設計強度后進行。采用扭力扳手一次張拉鎖定，鎖定值為150KN，張拉力（KN）通過率定曲線換算成扳手扭力（N.M）。錨桿張拉時，先對錨桿進行預緊，再將錨桿一次張拉至設計規(guī)定值鎖定，不足設計張拉力時進行補償張拉。
3.2.10 第二次張拉
第二次張拉在廠房開挖基本結束，橋機動載試驗完成后進行。第二次張拉仍然采用扭力扳手，張拉鎖定值為200KN。
施工中加強安全監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結果及時對預應力錨桿緊固力進行調校，避免預應力超過設計張拉力（200KN）。
3.2.11 第二次灌漿
第二次張拉完成進行第二次灌漿施工，灌漿前通過鋼擋板預留孔插入灌漿管，然后封閉孔口。水泥品種、砂漿配合比及灌注設備與第一次灌漿相同。
所有的灌漿及張拉均通知監(jiān)理工程師旁站，及時填寫相應的記錄表格，記錄錨桿編號、灌漿時間、灌漿壓力、張拉時間、張拉力等數(shù)據(jù)。
3.2.12 外錨頭保護
二次灌漿結束后，截去多余的灌漿管和回漿管，對露出巖壁梁混凝土的錨頭涂環(huán)氧漆進行永久防銹處理。
3.2.13 錨桿驗收
（1）錨桿無損檢測
錨桿無損檢測逐根進行，注漿密實度不得小于90％。
（2）錨桿拉拔試驗
現(xiàn)場隨機抽樣，每300根錨桿為1批，每批抽查1組（每組3根）。單根錨桿抗拉拔力不小于40t。
4.結語
    通過構皮灘水電站預應力錨桿的施工，可得出以下心得：
（1）預應力錨桿分兩次張拉及灌漿，施工工序多，跨時較長。通過精心組織，合理安排施工，對工期影響不是很大；
（2）錨桿造孔精度要求較高，需采用特制的樣架來控制造孔；同時注漿密實度要求高，需采用專門的注漿機；二期灌漿及張拉待廠房開挖結束后進行，需要在橋機上制作安裝施工平臺，施工難度大；
（3）從經(jīng)濟角度分析，采用張拉錨桿較普通砂漿錨桿增加造價約50％。
（4）預應力錨桿可以極大程度的適應主廠房（或其它洞室）高邊墻的變形，并在變形趨于穩(wěn)定后再對預應力錨桿的張拉力進行調整，達到一個更好的受力狀態(tài)，設計安全度、可靠度較高，應用前景廣闊。
通過以上分析，采用張拉錨桿有利有弊：采用張拉錨桿提高了巖壁梁的安全可靠性，但增加了造價，對外觀有一定影響。綜合利弊，為提高工程的安全度，采用張拉錨桿作為巖錨梁受力錨桿是一種較為理想的選擇。