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洞室顶拱锚索施工工艺分析

摘要:洞室顶拱锚索施工,采用搭建脚手架作为施工平台,设置卷扬机及手动葫芦等装置,解决锚索安装过程中的一些问题,很大程度提高了工作效率。本文主要详细地介绍了顶拱锚索施工中,所涉及的脚手架搭建、钻孔、锚索安装、灌浆、张拉及防护方面的内容,对施工过程中的难点进行了简单的总结,提出了相应的解决方案,希望可以为相同性质的工程提供一定的帮助。

关键词:洞室顶拱;锚索施工;工艺分析

顶拱锚索施工技术,解决了锚索施工过程中遇到了一些技术上的难题,与同类的施工技术相比较,具有效率高、工艺简单、机械化水平高、风险较小等有点,此外,还能满足对施工质量以及施工进度等方面的要求。

1工程概况

某洞式溢洪道,由进口引洪段、控制闸段、泄槽段以及出口段组成。引渠段的长度为40m,进口呈不对称的喇叭形,底面高程约为2470.00m,最小宽度为16m。控制闸设有一个宽为16m高为22m的孔口,采用开敞式WES型实用堰,堰顶的高程为2478.00m;控制闸还设有一道检修闸门和一道弧形工作门。闸室断长度为40m,闸顶的高程为2508.00m。在溢洪道1+030.00m~1+065.00m洞段的拱顶位置,需要布置两排锚索,锚索的排距为6m,纵向间距为5m,呈梅花型交错布置,其中左侧锚索入岩的深度为25m,右侧的入岩深度则为35m,两侧工布置15根锚索。在溢洪道1+035.00m~1+045.00m段的顶拱中部位置,有一处的结构面,因切割的影响,形成人字形组合岩体,岩体的局部有裂缝出现,喷混凝土表面开裂,在该位置需布置两排锚筋束。

2施工中的难点及解决方式

(1)锚索体的安装。洞室顶拱锚索安装,由于索体的重量较大,因此,从孔口往上下索难度较大,仅靠人工无法完成索体的安装,所以在顶拱预应力锚索施工的过程中,采用卷扬机和手动葫芦相结合的方式来完成预应力锚索的安装,使用卷扬机将预应力锚索提升至孔口位置,人工的方式来对孔,当索体进入孔内后,继续使用卷扬机提升锚索,逐个松开卡扣,直到锚索到达指定的深度,再对锚索进行加固。(2)倾角向上锚索灌浆。为了保障锚索锚固的效果,锚索在完成安装后,利用设置的止浆包进行灌浆形成止浆柱,需在24h后才能进行灌浆。止浆气囊的漏浆量很少,因此,可利用浆液柱作为止浆塞,止浆效果非常好,同时还能承受较大的压力,不仅能保障灌浆的质量,还可避免止浆气囊遭到损坏。

3顶拱锚索施工方法

顶拱锚索的施工流程主要是测量放样、脚手架的搭建以及锚索施工。

3.1测量放样

根据设计施工图进行测量放样、确定锚索的位置,进行施工作业。

3.2钻机施工平台搭建

开挖作业完成后,需搭建临时脚手架作为施工平台,采用人工或者机械的方式,在工作面顶部稳定的位置埋设锚杆作为固定端,将钢绳拴在上面,在地面上平铺架管,用钢绳牢固的拉在预埋锚杆上,架管自下而上进行搭设,架管的底部与扫地杆牢固的连接在一起,并按要求架设剪刀撑,使其形成一个整体。将施工平台与锚杆连接在一起,设置交通梯。平台及人行通道的外侧,设置挡脚板并挂安全网,平台上安装好照明装置,在平台及人行道的下方设置防坠网。脚手架在进行搭设之前,应先确定锚杆及锚索的位置,避免与脚手架出现冲突。脚手架搭设中所使用的钢管,质量必须符合相应的标准,脚手架搭建必须要稳定且具有一定的抗振动能力。脚手架在搭建完成后,需经质量技术和安全部门检查,监理工程师验收合格后才能正式进行使用。

3.3锚索施工

(1)钻孔。锚索钻孔倾角需使用罗盘仪进行测定。按照施工图纸的要求确定锚索孔的位置、方向、孔径及孔深。钻具按照设计的要求对倾角和方位角调整到要求的位置,钻机在钻进30cm左右时,需停机对倾角和方位角进行二次调整,这样可以有效地控制偏差。钻孔的方法。在顶拱仰孔钻进时,钻压除了要克服风压的阻力外,还要克服钻具自身的重量所产生的分力的损失,针对这一情况,需要加大钻压,钻机除了具备较大的动力和较好的给进提升能力,还需增加防脱滑装置,避免钻机在高重心的状态下,因自重的原因导致不稳定和不安全的隐患出现。钻机在进行钻进施工时,钻机轴线2m范围内,不允许有人员,避免因意外造成人员受伤。钻机在钻孔的过程中,如遇塌孔的情况出现,应在孔口段运用跟管及偏心钻钻机,待穿过破碎层后,停止使用跟管,偏心钻也换为直锤钻。但如果在穿过破碎层后,仍有掉钻或漏风的情况出现,则需要对该位置灌注水泥砂浆进行固结后,再进行钻进,完成钻孔后,经检验合格后,才能下索。钻孔的孔深控制及清孔。钻孔的孔深,以锚固段长度为限,需完全处于基岩中,如孔深没有达到设计的要求,在未穿越破碎带或者断层时,需延长孔深,直至监理工程师认可。在进行钻孔时,需严格按照规范进行,并随时观察孔内的情况,如遇异常情况需及时地进行处理,同时,对现场的施工情况做好详细地记录。钻孔的深度达到设计的要求时,不能立即停钻,需稳钻两分钟,以防止孔底的孔径达不到要求的标准。需对孔壁进行清理,不能有沉渣及水体粘滞,可采用高压空气对孔内进行清理,将孔内的粉末清除出孔外,保障水泥砂浆与孔壁岩土体之间的黏结强度。清理完毕后,孔口需进行加盖保护。

(2)止浆包的制作。止浆包选择的材料主要是土工布和细帆布,每根钢绞线及进、回浆管都需要用土工布分别包裹,然后,再用预先制作的囊状土工布和细帆布包裹,两端用铅丝绑扎。止浆袋采用柔软韧性好的透水不透浆的布料缝制而成,止浆袋为直筒型,两端开口,止浆袋膨胀后的直径应大于锚索的孔径,以达到制浆的目的。

(3)锚索的安装。顶拱锚索的安装,仅靠人力安装不仅难度大,安全隐患也较大。特别是上仰的孔,经常出现入孔困难以及入孔后锚索向外滑移的现象。所以,为了解决这一难题,通常运用卷扬机和手动葫芦相结合的方式,在孔口的两侧的锚杆安装导向滑轮,将穿过滑轮的卷扬机钢丝绳与锚索体捆绑在一起,形成一体,由卷扬机带动锚索逐段入孔,同时,利用旁侧的安全绳辅助防止锚索出现下滑,当空外锚索剩余一定数量时,采用手动葫芦,将锚索缓慢地提拉到位,最后用钢管扣件,将锚索倒吊在锚孔中。安装锚索时,为了防止单根钢绞线从索体中滑落,需在锚索外露段的尾部,加装特制的防护帽,同时在防护帽上安装吊环,用于固定卷扬机的绳索。卷扬机在提升的过程中,速度要缓慢,穿索的过程中,为了防止锚索遭到破坏,不能来回的抽送索体,锚索在安装到位后,外露的部分应固定在孔口的支撑架或者锚杆上,不可有下滑的现象出现。锚索安装岸壁后,外部裸露的钢绞线应做好临时防护,避免遭到雨水,尘土,水泥浆以及其他有害物质对其造成一定地污染及腐蚀。

(4)锚索灌浆。锚索在下入到孔底后,应及时地进行灌浆,在进行灌浆时,应一次性地灌满不可分次灌入,避免浆液内混入空气,在灌浆之前,结合孔内的实际情况,分析可能需要的灌浆量,方便备足库存量,检查制浆及送浆设备,保证可以正常运行,避免因灌浆工作的中断而影响锚固段的注浆质量。整个灌浆的过程中,需严格地按照工序验收的制度进行,且整个过程都需要在监理工程师旁站监督的情况下进行。对于出现灌浆量异常情况的孔,需向监理工程师单独报送施工方案及措施,获得批准后才能实施灌浆工作。在进行灌浆时,应对浆液进行取样做抗压强度试验,为锚索的张拉提供依据。

(5)锚索张拉。锚索张拉应在锚固灌浆地承载强度达到设计所要求的规定后才能进行。锚索张拉方式主要是单根张拉和整体张拉两种方式。张拉控制的吨位一压力表读数为准。当实际伸长值大于计算伸长值10%或者小于5%时;或者伸长值增加而压力表读数不增;及油泵出现严重的漏油或者飞锚等情况时,需暂停张拉,对出现这些情况的原因进行查找,在经监理工程师及设计人员确认后,采取相应的措施进行解决后才能继续张拉。

(6)锚索的防护。锚索张拉完成后,应监测三天锚索的应力值,如果三天后,锚索的应力比较稳定同时还能满足设计的要求,则可向监理工程师申请封锚。封锚后,外露的钢绞束预留10cm,其余部分需采用砂轮切割机进行切除,锚头做永久性的防锈处理。灌浆3天内,锚固施工位置,不可以进行爆破,3~7天内,爆破产生的振动速度不能大于1.5cm/s。

4结语

顶拱锚索施工技术,具有较高的机械化水平,有效地提高了施工的质量及效率。解决了以往的施工技术中施工效率低、成本大、干扰大及安全风险大的问题,其技术水平在国际上处于领先位置。

参考文献:

[1]黄子平,吕明.水电站地下厂房洞室顶拱的形成与锚固[J].岩石力学与工程学报,2005,24(008):1348-1354.

[2]杨利波.解析地下洞室顶拱预应力锚索快速施工[J].建材与装饰,2013,25(006):P.114-115.

[3]黄剑彪.预应力锚索施工成孔浅析[J].河南建材,2019(5):34-35.

作者:赵先伟 单位:四川二滩国际工程咨询有限责任公司

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