212 三峡永久船闸高边坡预应力锚索施工中几个问题的处理.doc

三峡工程双线五级船闸建设监理论文集 文章编号：（2003）-02-12 三峡永久船闸高边坡预应力锚索施工中几个问题的处理 涂 传 军 （中南勘测设计研究院三峡建设监理中心） 【摘 要】 预应力锚固技术在我国应用的时间不长，20世纪60年代在我国水利水电工程中仅用于坝工的加固处理，70年代开始用于闸墩拉锚，地下洞室和高陡边坡的锚固等工程，取得了明显的技术经济效益，所以在三峡水利枢纽工程永久船闸高边坡支护中就大量使用了预应力锚索。本文介绍永久船闸高边坡预应力锚索支护施工中几个问题的处理.【关键词】永久船闸 高边坡支护 预应力锚索 支护施工 问题处理.1 边坡支护概况三峡工程双线连续五级船闸（简称永久船闸），全长6442m，其中主体段1637m。最大开挖边坡高度170m，闸室部分为直立墙，最大开挖边坡高度为68m。总水头113.0m，单级闸室最大工作水头45.2m，闸室有效尺寸为280m34m5m（长宽槛上水深）。设计年单向通航能力为5000万t，系三峡工程主要通航建筑物。 开挖及锚护主要工程量：总开挖量为4211万m3，其中一期开挖量1791万m3，二期开挖量2420万m3；边坡锚护施工，主要有预应力锚索4376束、高强锚杆92626根、普通错杆81607根、锚桩160束、 喷砼257905m2和 山体排水系统等支护方式。永久船闸地面一期工程形成最高达92m的边坡，边坡坡比1:0.301:0.50。分三排布置锚索，南坡高程为177m、180m、195m，北坡高程为180m、195m、210m。锚索均为端头锚索，长度在28.5m36.5m之间，监测锚索为无粘结型，其余均为有粘结型。锚索工程量为428束，其中1000kN级225束，3000kN级203束。 地面二期工程形成南、北线侧壁的4面高直立坡，边坡总长6.628km，平均高度42.5m，最大高度67.8m。共布置1000kN级预应力锚索4束，3000kN级预应力锚索3944束。3000kN级岩锚锚索采用19根钢绞线，锚索钢绞线采用强度级别为1860MPa（ASTM416-87a）的高强低松弛钢绞线，直径15.2mm，每根钢绞线由7根5mm钢丝组成。孔径165mm，闸首结构加固锚索采用22根钢绞线，孔径175mm。监测锚索、闸首结构加固锚索均为无粘结锚索，数量为212束，其余为有粘结锚索。锚索数量统计见表1-1。 表1-1 二期工程预应力锚索工程量统计表部位类型（束）对穿锚索（束）端头锚索（束）备注岩锚闸首加固系统随机系统随机合计384710112297584231538无粘结212束2 原材料及张拉设备 （1 ） 原材料。钢绞线采用强度级别为1860MPa（ASTM416-87a）的高强低松弛钢绞线，直径15.2mm，每根钢绞线由7根5mm钢丝组成。锚具采用柳州欧维姆建筑机械有限公司生产的OVM锚具。水泥采用525#普通硅酸盐水泥。砂、石骨料采用人工骨料。膨胀剂采用郑州铝城实业开发总公司水泥厂生产的AEA膨胀剂，减水剂采用广东三水银海化工有限公司生产的GYA高效减水剂和京冶JG-2减水剂。钢材由业主供应。（2）张拉设备采用穿心式千斤顶，预紧和单根张拉千斤顶为YC25型，锚索整体张拉千斤顶为YCW型。张拉设备采用柳州建筑机械总厂产品。3 几个异常情况的处理 （1）锚头锚索二次进浆管堵塞。对二次进浆管已堵塞的锚索采取了补设回浆管、利用原回浆管灌浆，提高压力灌浆等方式处理，对于其中的重要部位，设计采取了增补锚索、锚杆等措施，共计增补锚索167束。补打锚索的施工，在张拉段灌浆前先检查二次进浆管，若不能保证通畅，则将锚索卸荷，另穿入15mm钢管至孔底替代灌浆管，再重新张拉，穿管处理过程由监理工程师全过程旁站，共计有7束锚索用该方法处理，从而保证了因处理二次进浆管堵塞而补打的锚索灌浆通畅。 （2）锚索张拉伸长值超标。张拉实测伸长值超出计算值（-5%，+10%）的锚索共有32束。出现伸长值异常的原因包括：锚固段裂隙窜浆使张拉段缩短、地质裂隙受压闭合等。处理方法包括：确认为地质原因造成伸长值异常而保留使用、整束锚索返工等，因张拉伸长值异常而增补的锚索有1束，经过处理的锚索均能满足设计要求。 （3）锚索夹片滑动或锁定回缩量超标。出现夹片滑动或锁定回缩量超标现象的锚索共计有33束，占锚索总数的0.84%。出现异常的原因包括：个别批次的锚具夹片加工缺陷、钢绞线被尘粉粘染等，处理方法包括：卸荷后更换夹片重新张拉、单根钢绞线补偿张拉等，处理过程均由监理旁站验收，经过处理的锚索张拉吨位达到设计要求。 （4）对于三闸室北坡因马道清碴而砸损的锚索锚头封堵混凝土和锚墩头，采取了修复和增补锚索的处理措施。 （5）锚索墩头开裂。共有8束锚索的墩头在张拉过程中开裂，是由于地质原因造成，其中3束锚索降低吨位使用，并另补锚索1束，其余锚索可以达到设计张拉吨位（6）锚索张拉段灌浆异常情况。在灌浆过程经常遇到裂隙漏浆、堵管等异常情况，分别进行了封堵裂隙、延长并浆时间等处理，并增补了1束锚索。4 遇到地质缺陷问题的处理 由于预应力锚固技术在水利水电工程中处于大力推广和发展阶段，在施工过程中经常遇到地质缺陷问题，在三峡永久船闸施工中通常采用下列方法进行处理： （1）锚索施工过程中应加强对钻孔岩粉、回风、进尺速度、塌孔、冲孔、冲洗孔回风、回水等现象的观察和纪录，以利于监理人员及设计人员分析是否需要进行固结灌浆处理。 （2） 钻孔过程中遇到塌孔、严重失水、漏风等现象，造成钻孔困难时，应认真分析原因，当确定为地质缺陷时，应先进行围岩钻孔固结灌浆处理，如永久船闸南线南坡四闸首SD4-1-7#锚索孔在钻至30m左右时，发现钻进速度加快，同时有失水、漏风现象，经孔内电视检查表明该处有一条2m宽裂缝，孔深42m48m处遇断层破碎带，地质工程师初步判断为F10断层，需进行固结灌浆再扫孔处理。如该处设计为锚头锚索而内锚段孔仍存在地缺陷时，应按监理人员的意见并经设计人员认可后加深钻孔，直至内锚段全部到完整岩体为止，同时锚索长度作相应调整。（3） 锚孔围岩灌浆实质上就是利用锚孔进行深孔固结灌浆，当锚孔为竖孔时，为了简化施工工艺，可采取自下而上分段灌浆，段长大于8m，其他事项应按水工建筑物水泥灌浆施工技术规范SL62-94执行。当锚孔为水平孔或仰孔时，可在孔口安设灌浆塞，全孔一次灌注，灌浆压力为0.3mpa，水泥标号不低于325级，浓浆进，浓浆出，在0.3Mpa灌浆压力下，灌浆段吸浆量小于0.4L/min，延时30分钟即可结束。灌浆过程中若灌入量较大且不起压，可间歇12小时后再灌。 （4）大量实践证明，锚孔围岩灌浆，认真施灌一次效果已很显著，多次简单地重复施灌，往往延误工期，造成浪费，效益也提高不多，如遇一次施灌效果不能满足设计要求时，可采用下列补救措施： 1）提高水泥细度，改善浆液可灌性； 2）改用化学灌浆。 （5） 锚孔围岩灌浆时，如遇地质条件差，发生严重串孔时，将形成大面积承受灌浆压力的危险局面，对抗滑、抗倾覆稳定极其不利，故该项灌浆应优先采用单孔单灌，即灌一孔再钻相邻孔。若效果仍未达到设计要求，则可采用： 1）充水平压，将串通的孔逐孔充水，也可阻塞孔口将孔内积水低压循环，既可减少串浆可能，又可将小量串浆立即冲出去，避免在孔内沉淀； 2）先临时封堵邻孔，待灌浆结束后，再对邻孔进行扫孔，严重串孔时，应会同监理、设计人员研究，并采取有效的补救措施。 （6） 锚孔围岩灌浆后，还须扫孔，恢复锚索孔道的正常作用。扫孔时间的选择，首先应考虑不损坏缝内充填的水泥结石，其次是在易于扫孔作业，龄期太长，强度增高后，将加大扫孔工时，增加造价，具体扫孔时间，可通过试验选定，一般以13d为宜，扫孔后的钻孔应冲洗干净，孔内不得残留废渣，扫孔深度和锚索长度仍按原设计图纸施工。 （7）当岩体参差不齐，及破碎极为严重，尤其是各种裂隙交错发育，使边坡岩体的稳定性大为降低，更为严重的是孔口有大量风化岩体的存在，如永久船闸南坡SD6-1-12锚索孔位就存在这种情况，经监理、设计人员现场协调确定，一是撬除孔口危岩，二是将锚墩体积增大一倍，与岩体的接触截面为1.0m1.0m，再是张拉吨位适当降低。5 锚索张拉段灌浆异常情况处理实例在灌浆过程经常遇到裂隙漏浆、堵管等异常情况，对于漏浆的裂隙进行封堵处理，以保证按要求完成灌浆，对异常情况处理的过程，监理工程师进行了旁站，并在记录中作了相关的记录说明。张拉段灌浆出现过异常情况的有59束，分别进行了封堵裂隙、延长并浆时间等处理，并增补了1束锚索，详见表5 -1。表5-1 张拉段灌浆过程中的异常情况及处理分部工程锚索编号异常情况描述及处理一闸首（室）MC(D)1-Z-5裂隙漏浆,二次补灌处理一闸首（室）MD1-Z-1经补灌,符合设计要求一闸首（室）MD1-Z-8初灌时墩头旁有裂隙,漏浆较多,后进行补灌,孔内浆液已满一闸首（室）SD1-1-46并浆40min后仍进浆,间歇一段时间后补灌一闸首（室）SC1-1-5周围存在爆破裂隙,灌入时漏浆严重,后采取措施将裂隙封闭一闸首（室）MC1-1-17裂隙较发育,第一次灌浆漏浆严重,灌浆936L,第二次补灌1130L孔内不再吃浆一闸首（室）MC1-1-21第一次灌浆由于裂隙需封堵,故进行间歇灌浆,进行补灌一闸首（室）MC1-2-26由于岩石有裂隙,部分浆液渗到27#孔,灌浆量大大超过理论值一闸首（室）MC1-Z-3北侧灌入,在竖井内壁中北侧锚索孔下方漏浆,南侧灌入,f1050内的回填混凝土南侧边与岩体结合面漏浆,漏浆点与孔基本相平,封堵漏浆点一闸首（室）Z12-C-7注入浆量1712L时,进回浆管堵塞,对面侧反灌,注入浆量394L,晚上补灌175L一闸首（室）Z12-C-9灌时孔口周围裂隙漏浆注入305L,采用间歇灌浆,并浆正常一闸首（室）33-D-1裂隙漏浆,后见三个锚杆孔漏浆,第二天补灌300L一闸首（室）NC1-2-12排水洞内灌浆,洞外未见浆,又在洞外补灌180L一闸首（室）NC1-2-16排水洞内灌浆,洞外未见浆,又在洞外补灌130L一闸首（室）NC1-2-57排水洞内灌浆,洞外未见浆,后在洞外补灌200L二闸首（室）SC2-1-4因裂隙发育，漏浆严重于第二天补灌处理合格二闸首（室）NC2-1-27第一次注浆880L,第二次补灌220L，合格二闸首（室）NC2-1-57第一次灌注,因裂隙漏浆,未灌满,第二次灌时,利用回浆管的回浆进行补灌二闸首（室）60-D-1裂隙漏浆严重,经补灌符合要求二闸首（室）ND2-Z-2孔口岩石破碎,浆液漏失较大,后采用堵塞裂缝,间歇灌浆等灌注法二闸首（室）SC2-1-59裂隙非常发育,间断灌了三次,有部分浆流失二闸首（室）88-C-38窜浆到二闸首中北支持体塌方块回填混凝土内,灌浆达8小时二闸首（室）127-C-2废孔窜浆.经补灌处理二闸首（室）Z13-C-35从南侧回浆管灌,裂隙漏浆,边堵漏边采取间歇灌浆,灌了两小时灌入浆量1169L,回浆管堵，北侧没有回浆,从北侧补灌168L二闸首（室）Z13-D-2灌浆时注入1024L,漏浆严重,第二次灌浆无其它异常,进浆管通畅,正常并浆三闸首（室）NC3-1-3第一次注浆因岩石裂隙与孔连通，窜浆严重，停注凝固后，改为由洞内灌浆情况正常三闸首（室）MD3-Z-140裂隙过大,两次补灌三闸首（室）SC3-1-13洞外裂隙漏浆,窜浆非常严重,洞内有浆从岩面溢出,灌到孔内不再吃浆为止三闸首（室）SC3-2-15与上方的40-D-3有裂隙窜通,采取封堵措施后并浆情况正常三闸首（室）SC3-2-30灌浆严重漏浆,补灌达到设计要求三闸首（室）SC3-3-10由于裂隙发育,第二次补灌,灌浆量大,孔内不再吃浆,符合设计要求三闸首（室）SC3-3-11第一次灌浆250L,第二次补灌灌浆量大于理论值,孔内不再吃浆三闸首（室）SC3-3-14该孔裂隙发育，第一灌浆300L，第二次补灌400L,第三次补灌孔内不再吃浆四闸首（室）NC4-2-12发现漏浆，经处理后二次灌浆过程正常四闸首（室）MC4-2-10该索灌浆时断面漏浆, ,故采用间歇灌浆,灌至北端回浓浆,南端回少量稀浆,因浆液较浓,进浆管堵,后用回浆管灌,灌至夹片滴清水,并浆至孔内不下浆四闸首（室）MC4-3-7从南侧灌浆,北侧未见回浆,下侧有一废孔冒浆,将废孔及裂隙堵住后续灌,但仍未回浆,且浆液下降较快, ,后又对该锚索增补了一束加强锚索四闸首（室）100-D-10墩头下方裂隙较大,第一次灌浆时因堵不住而全部冲掉,后裂缝堵住,重新灌浆,二次灌浆管畅通四闸首（室）100-C-1南五井内漏浆较大,堵不住,第二天补灌符合要求五闸首（室）SC5-2-53锚索闸室侧墩头的灌浆管在灌浆过程中堵塞，后从排水洞内侧墩头的灌浆管补灌五闸首（室）57-D(C)-1(二)用闸室侧锚墩头的灌浆管灌入，裂隙漏浆，漏浆严重，封堵并