船闸高强锚杆施工技术及质量安全控制

船闸高强锚杆施工技术及质量安全船闸高强锚杆施工技术及质量安全 控制控制 永久船闸高强锚杆施工技术及质量安全控制 肖保林 武警水电三峡工程指挥部质检处 摘要 三峡永久船闸主体段长 1657m 基础开挖后形成 40 170m 的高边坡 闸室边墙高 45 68m 由于断层 裂隙 开挖爆破震动及应力释放等原因 直接影响了直立边坡的稳定 闸墙混凝土采取薄衬砌墙型式 为保证直立坡岩体和衬砌墙混 凝土的稳定安全 考虑两者联合作用 设计采用高强锚杆对其 进行支护 设计总量达 9 万余根 施工后砂浆强度及拉拔检测 均满足设计要求 关键词 高强锚杆 高排架 施工 永久船闸 三峡工程 1 工程概述 三峡永久船闸 主体段全长 1657m 最大开挖深度 170m 双线闸槽间保留宽约 56 60m 高 45 68m 的直立岩体中隔墩 形成 4 个直立墙面 永久船闸岩石以闪长花岗岩为主 岩性很好 但是由于受 断层裂隙切割 开挖后应力释放等因素影响 边坡稳定存在很 大隐患 为改善高边坡岩体及薄衬砌混凝土墙的稳定 设计采 用了高强锚杆加固方式 使混凝土墙通过高强锚杆与岩体连接 共同组成结构 保障今后船闸安全运行 永久船闸高强锚杆施工技术复杂 其主要特点是 1 地质条件复杂 永久船闸开挖完成后 暴露出较明显的 断层 裂隙 特别在闸首交角附近及边坡顶层松动岩体较多 钻孔时易塌孔 注浆时易漏浆 施工起来困难 2 边坡高度大 在直立墙 45 68m 高的排架上施工 造孔 设备吊装及安装时操作人员安全难以保障 3 工程量大 工期短 施工强度高 永久船闸的 4 个直立 坡面 总面积达 25 6 万 m2 优化后高强锚杆设计总量为 9 万 余根 平均每 100m2 约 38 根 月最高强度达 13000 多根 2 高强锚杆的布置与结构设计 2 1 布置 高强锚杆主要分布在 4 个直立坡衬砌段 机房小平台 闸 首底板及陡坎处 呈上疏下密 下短上长规律分布 共 9 万余 根 锚杆长 6 13m 最顶上一排距闸顶 1 2m 最底下一排距 建基面 1 5m 孑 l 距 1 2 2 1m 排距 1 5 2 0m 2 2 结构设计 高强锚杆采用 32mm 级精轧螺纹钢筋 锚杆结构分为内 锚段 外露段 自由段三部分 内锚段设半圆形托架 规格 12mm 用钢筋钳夹紧 距离 自由段 底端部 1m 处各一个 内锚段中间段所设托架间距不 大于 2m 外露段长 1 05 3 0m 端部锚垫板由钢垫板 200mm 200mm 20mm 螺母 长 72mm 弹簧垫圈 螺帽等 组成 自由段经喷砂除锈 热喷锌 200 m 涂层封闭 200 m 橡 胶套管保护 防腐长度有 50cm 100cm 150cm 三种 3 设计要求 3 1 钻孔 钻孔孔径应不小于 76mm 孔斜偏差应小于 2 4 孔位 误差应小于 100cm 孔深误差应小于 10cm 3 2 高强锚杆材质及自由段防腐处理 采用 32mm 精轧螺纹钢筋 尺寸符合设计要求 表面干 净 无锈 无油污 喷锌均匀 无起皮 鼓包 涂层光滑 平 整 无针孔 气泡缺陷 外套橡胶管无划痕破损 两端绑扎结 实 3 3 砂浆强度要求 砂浆强度标号采用 r7 300 砂浆原材料和配比符合设计 要求 检验强度合格 注浆饱满密实 灌入量不小于理论值 灌浆压力满足设计要求 4 施工工艺 4 1 高强锚杆施工艺流程 搭设排架 钻孔 冲洗 同时锚杆加工 验孔 插杆 校核 安装线 封孔 外露段保护 灌浆 岩面冲洗 浇筑拉拔检测墩 头 大于安装数的 10 单元验收评定 4 2 搭设排架 高强锚杆孔位高度最高达到 68m 须搭设排架进行造孔 安装 排架必须保征自身安全和稳定 钢管最小搭接长度为 20cm 抗冲击 不摇晃 能满足承重要求 施工排架采用直径 48mm 壁厚 3 5mm 的钢管 立杆基础固定在基岩面上 排架 距岩壁 30cm 立杆间距 2 0m 横杆间距 1 5m 架体与岩壁用 插筋连接固定 插筋与岩壁成 30 角 深入岩体 50cm 以上 按 5m 6m 高 宽 布置 采用 350 速凝早强砂浆固结 在排架外侧 每隔 6m 设立斜支撑 每层铺设跳板 架体外侧设安全网 内 侧设上下爬梯等应符合有关安全管理规定 4 3 钻孔及冲洗 钻孔机具采用宣化 100b 型水平孔机或改装的四平钻机 钻 进方法采用全断面风动冲击法 造孔完毕后 孔内要清洗干净 无杂物 岩屑 积水 4 4 锚杆加工 采用车间生产方式 经防腐后的锚杆平放在车间工作台上 对单根锚杆用电动刷进行除污 除锈并按设计要求安装托架 绑扎进回浆管 在插杆前进行验收 4 5 验孔 按总造孔量的 20 进行抽样测量 孔斜采用经纬仪测量 孔深用竹杆插入孔内量测 4 6 插杆 采用人工配以滑轮组相结合的施工办法 加工好的锚杆运 输到需要安装的相应部位 用滑轮组把锚杆吊装到相应孔位的 排架上 再用人工推送进孔 4 7 校核安装线 锚杆离模板间距采用测量仪器放样控制 底部第一台阶 5 10cm 第二台阶 5 10cm 第三台阶 5 20cm 对于超挖 大于 30cm 的部位 其自由段安装在孔内外的长度按原设计要 求 端部采用冷挤压接长办法达到设计安装线 对于超挖大于 10cm 而小于 30cm 的部位 调节其自由段的孔内外长度 保证 自由段在孔内 10cm 以上且使锚杆端部在设计安装线上 对于 超挖小于 10cm 的部位 自由段位置按原孔内外长度设计安装 孔口用麻丝和水泥砂浆封堵 要求严密 不漏水 4 8 外露段保护 采用软橡胶套管 在混凝土开仓前取下 然后作除锈处理 并安装锚垫板 4 9 制浆与灌浆 砂浆原材料按配合比称量好后 送入 c232 砂浆泵搅拌桶 每次搅拌 3 分钟以上 经网筛进入下层搅拌桶 采用挤压式灰 浆泵或泥浆泵进行施灌 灌浆压力 0 2 0 3mpa 灌浆时 认真 做好灌浆记录 并有终检人员和现场监理工程师监督检查 采 取自下而上的灌浆顺序 可以防止因浆液由于自重作用串至下 部锚杆孔中 堵塞其它孔 回浆管管口应高于孔口 2 0m 挂于 上一层排架 灌浆出浓浆一分钟以上 结束灌浆 绑扎回浆管 为提高灌浆密实性 须继续压浆 3 5s 后绑扎进浆管 每根锚 杆灌浆完毕后必须用清水冲洗岩面 保证岩面锚杆外露部分清 洁 干净 表 1 为南线二闸室南坡相邻两排高强锚杆灌浆情况记录表 随机抽取 表 1 高强锚杆灌浆情况记录表 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 设计 x 15475 7 15477 15478 3 15479 7 15481 15482 3 15483 8 15485 1 15486 4 孔位 y 7934 5 7934 5 7934 5 7934 5 7934 5 7934 5 7934 5 7934 5 7934 5 桩号 z 114 25 114 25 114 25 114 25 114 25 114 25 114 25 114 25 114 25 锚杆长度 m 8 8 8 8 8 8 8 8 8 自由段长度 m 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 自由段孔外长度 cm 设计 10 10 10 10 10 10 10 10 10 实际 12 11 13 12 14 13 15 12 13 42 3 42 5 41 9 41 5 42 2 42 7 42 9 42 5 43 1 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 设计 x 15475 7 15477 15478 3 15479 7 15481 15482 3 15483 8 15485 1 15486 4 孔位 y 7934 5 7934 5 7934 5 7934 5 7934 5 7934 5 7934 5 7934 5 7934 5 桩号 z 115 6 115 6 115 6 115 6 115 6 115 6 115 6 115 6 115 6 锚杆长度 m 8 8 8 8 8 8 8 8 8 自由段长度 m 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 自由段孔位 长度 cm 设计 10 10 10 10 10 10 10 10 10 实际 15 12 11 13 14 12 11 13 12 灌浆量 l 42 7 42 3 41 5 41 8 42 3 41 7 42 6 42 3 42 8 理论灌浆量 d 2 2 h 2 2 h 1000 3 14 76 2 2 6 5 3 14 32 2 2 6 5 1000 24 2l 其中 取 3 14 d 为锚杆孔直径 单位 mm 为锚杆直 径 单位 mm h 为孔深 注 8m 长的高强锚杆内锚段长 6 5m 单位 m 结果表明实际耗浆量一般为理论需浆量的 1 8 倍左右 4 10 拉拔检测 为了检测灌浆的质量 采用 yqt600 b 型千斤顶单根拉拔检 测 抽检数达设计安装量的 10 以上 分 5 级 加压至 450kn 4 11 单元验收 根据结构混凝土分区划分单元 每单元各工序要符合设计 要求且施工记录完整 检测资料齐全才准予验收 每天每一灌 浆区必须取一组砂浆试样 随机抽取两相邻区试样检测结果如 表 2 实际结果表明锚杆砂浆强度均达到设计要求且优良 5 施工中的问题及解决方法 5 1 钻孔深度控制 高强锚杆钻孔除了孔位 孔斜要严格控制外 孔深也是重 要一项 高强锚杆外端受模板及孔内外自由段搁置长度的双重 限制 钻孔深度不能小于设计孔深 但也不能超钻太多 一般 控制在 20cm 以内 表 2 工程部位 桩号 高程 设计标号 水泥品种 取样日期 检验 日期 抗压强度 mpa 北线 x 15714 15724 93 7 132 7 1999 9 24 1999 10 1 32 9 1999 9 25 1999 10 2 46 3 三闸室 r7 300 普硅 525 1999 9 17 1999 9 24 56 7 x 15724 15734 93 7 132 7 1999 9 25 1999 10 2 46 3 北坡 1999 9 26 1999 10 3 39 1 5 2 钻孔粉尘控制 钻孔施工为避免干钻法粉尘严重超标 湿钻法钻孔效率低 的弊端 采取了喷水除尘干钻法 在干钻法施工的基础上 孔 口处另设一个高压雾状水喷头 粉尘降低了 98