竖向锚索施工

穿索工艺试验报告由于主厂房顶拱预应力锚索属于上仰锚索,因此必须确保穿索的科学性、安全性、规范性、可靠性。我部设计并付诸实践取得成功的穿索工艺如下：1、由于上仰锚索在穿索过程中，需要上顶的外力有锚索自重和穿进过程中的孔壁摩擦力，因此必须选用机械设备进行送进。为了确保安全，本次工艺试验采用1.5吨卷扬机做为吊运设备，同时要求卷扬机必须做好反力固定设施（结合钢管脚手架的便利性，利用钢管将卷扬机扣脚手架平台上作为整体受力。）2、考虑到锚索在穿进过程中外留段的摆动影响，在孔口外设置一段限位装置。本方案根据就地取材的经济性，采用4.5m长Q150钢套管作为限位装置，同时应将钢套管割出一条宽约5cm的开槽，以利于锚索的吊运。为了确保钢套管的牢固性，在钢套管上按间距1.5m焊接^45钢管，同时自孔口下50cm开始按照钻孔的倾角搭设钢套管滑道。要求钢套管滑道与脚手架平台联结成整体，而且将钢套管上焊接的钢管固定在滑道上。3、 在孔口上的锚杆（固定锚墩用）弯钩上固定两个滑轮，并交钢丝穿过其中一个滑轮，同时在钢丝绳端部利用钢丝绳扣扣紧吊运弯钩（采用00钢筋弯制）；在另一个滑轮上固定钢丝绳和弯钩（临时固定弯钩），钢丝绳长50cm。4、 人工运送锚索至安装工地。然后按1.0m的间距布置起运吊锁扣（每个锁扣锁紧3〜5根钢铰线，每个断面设置2个锁扣），并在锚索底部设置全断面的锁扣，锁扣数量不得少于3个，底部锁扣距离锚索端部约1.0m。5、将起吊弯钩下拉至钢套管下部并钩牢第一个起吊锁扣，操作卷扬机缓慢吊运锚索（为了保证安全，卷扬机操作人员应在孔口下的操作平台上，同时在卷扬机旁设专人看守），吊运过程中应逐步吊运，即吊运约15cm停一次，以保证锚索吊运的顺畅性。6、当锚索的起吊锁扣吊至临时固定弯钩处时，即停止卷扬机，将临时固定弯钩穿进闲置锁扣，在检查并确保该系统牢固可靠后，松开卷扬机吊运弯钩，然后下拉至紧邻的下一个起吊锁扣，并穿牢锁扣。开动卷扬机，吊运约15cm即停止，松开临时固定弯钩，然后再缓慢起吊锚索，如此循环，直至起吊完毕。7、 锚索吊运完毕后，应将临时固定弯钩穿牢锁扣，然后卸掉钢套管，并用预先准备好的钢丝绳穿过端部锁扣锁定在固定锚杆上，要求应同时利用3根钢丝绳进行固定。8、 重点要求：⑴穿索过程中，孔口下的操作平台上的人工不得少于4个，钢套管挂钩应安排2人，钢套管底部应安排2人保证锚索顺畅地进入钢套管，卷扬机跟前应安排1人看守，同时所有的穿索过程应有1人专门指挥；⑵钢套管的开口必须打磨得光滑圆顺，以防磨割起吊钢丝绳；⑶锚索吊运过程中，每开关一个卷扬机起吊距离不得超过15cm，以防锚索在孔内弯曲而酿成事故；⑷每次换钩时必须确保另一个弯钩牢固可靠且联结安全后才可取出松开弯钩。摘要:某水电站二期工程主体工程由进水口、引水隧洞、压力钢管、地下厂房、尾水系统等地下洞室群组成，围岩为二叠系中统忙怀组第二段第三层流纹岩(T2m2-3);III、W级结构面较发育。工程设置了预应力锚索作为地下洞室群的永久支护措施,尤其是顶拱吊顶锚索,垂直向上孔深达40m,张拉吨位达1000KN，施工难度较大，是国内施工难度最大的之一,国际上也是罕见的。施工中合理地运用有效的技术措施，成功确保了预应力锚索施工进度和质量。本文阐述地下洞室群预应力锚索施工技术措施内容及成果，为今后类似地工程施工提供借鉴。关键词:地下洞室群;预应力锚索;地下厂房顶拱;吊顶锚索1介绍预应力锚索支护是岩体锚固在稳固的岩体上，通过施加预应力，使锚固范围内的软弱岩体挤压紧密，提高岩层间的正压力和摩阻力，阻止开裂松散岩体位移，从而达到加固边坡的目的。通过施加预应力锚索，把锚固于潜在滑移面下稳定的中微风化变粒岩中，保持现有坡面状态而深入坡体内部进行大范围加固。通过锚索孔的高压注浆，浆液能充填坡体内裂隙和空隙，提高坡体内破碎岩体的强度，由于水泥浆的凝固作用使破碎的岩体连成整体，增强坡体的整体稳定性。而某工程工程地质条件基岩主要为二叠系中统忙怀组第二段第三层流纹岩(T2m2-3);III、W级结构面较发育,对厂房影响较大的断层有F401、F402、F403、F405、F318-5等断层，其走向与厂房轴线方向大角度相交。厂房区小断层和挤压面等W级结构面、节理发育。F402、F403、F405在厂房顶拱上部交汇F403与F402、F403与F405和陡倾角次级结构面(N10。〜35°WSWZ80。〜88°)的组合构成对围岩稳定不利。对尾水调压井有影响的III级结构面有F403、F408、F409断层等，从调压井上部的东侧边墙或顶拱部位斜穿西侧边墙。锚索支护布置本工程设置1000kN和1800KN两种级别的预应力锚索共350根,主要布置于厂房及主变室和尾水调压井等部位,锚索孔间排距4.5mX4.5m。锚索采用粘结和无粘结工艺施工，共布置258根见表-1。工程特点、难点工程特点预应力锚索工程量大、层次多、施工项目繁多,尤其是厂房及主变室等部位;预应力锚索工序繁多、工艺复杂、技术要求精、质量要求高;预应力锚索施工场面狭窄、施工临时通道多,涉及面广,交叉干扰多;预应力锚索单元工期长,工期紧,是本工程的控制性进度节点;2.2工程难点地下厂房顶拱中心吊顶锚索（以下简称吊顶锚索）,为垂直向上施工,孔深达40.0m,在国内、外是罕见的和前所未有的,是本工程的难点。2.3施工对策针对本工程锚索施工的特点和难点,经过认真分析研究,有针对性的制定了相应的措施。合理配置施工资源,提前做好人员、设备、材料准备;优化施工方案,设计合理施工程序,作到预见预知,保证施工质量和工期。合理安排各工序施工,采用“立面多层次错开,平面多工序衔接”的平行交叉作业,自上而下分层开挖常规支护及锚索与开挖平行错位、交叉作业。预应力锚索施工3.1工艺流程粘结和无粘结预应力锚索施工工艺流程见图1、图2。3.2施工方法3.2.1孔道钻孔:顶拱锚索及1000KN级预应力锚索采用QZJ-100B型钻机钻孔,1800KN级预应力锚索采用YG-60型钻机钻孔。用VHP750E型移动式电动空压机供风,风量约为20m3/min。孔道放样:地下厂房预应力锚索结合地下厂房洞室开挖分层施工。根据设计图纸用全站仪对各高程的锚索孔位进行精确放样,并作好标记。施工平台:平整施工部位的临时通道,按各不同高程锚索孔位钻孔要求搭设施工平台,施工平台为3.0〜5.0m宽承重脚手架。钻机定位:孔位及钻孔方位用仪器测定、控制,机位调整好后,将钻机用专门支架固定牢固。钻孔开孔孔位偏差不大于10cm,开钻前复测钻机定位参数。孔斜控制:钻孔过程中,在钻杆薄弱环节安装钻杆扶正器,加强钻具的导向作用。采用CQ-1B型单点测斜仪进行孔道测控，保证孔斜误差不大于设计标准。孔道验收:造孔时认真记录每一回次钻孔的进尺、回风、返碴情况等数据,及时填写记录表等资料和判定地质情况,孔道钻终验收后,保护好孔口以备穿索。对于对穿锚索孔道,由于要求从厂房顶拱和第一层排水平洞对穿,因而对钻孔角度的要求精度很高索体制作、运输及穿索安装:锚索索体制作及孔口钢垫座套管、对中隔离支架、垫座钢筋等均在专门设置的加工场制作,人工杠抬运输,人工配合手动葫芦安装。3.2.2.1钢绞线:锚索由光面（有粘结锚索）及无粘结钢绞线集束组成。张拉力为1000KN和1800KN的索体，分别采用7根和12根钢绞线集束。采用符合国标GB/T5224-95规定的高强低松弛钢绞线,其级别为极限抗拉强度为1860Mpa,公称直径为15.24mm,公称面积为140mm2。索体编制:采用砂轮切割机依设计图纸索体长度切割下料,无粘结钢绞线下料后,将其内锚段长度去皮、洗油;随后在锚索制作台架上,进行索体绑扎制作,分根编号记录,安设隔离架、对中隔离支架和架线环等附件,设置止浆环,标识进出浆管、排气管等,最后用无铅铁丝进行绑扎成索;验收后按锚索孔道对应编号,分别存放并加以标识覆盖。运输安装:预应力锚索采用人工杠抬搬运,将索体导向帽对准孔道,人工配合手动葫芦将索体缓慢徐徐送入对应的孔道内安装,锚索外露部分作临时包裹保护。锚索灌浆:分为固壁灌浆和锚索灌浆两个部分。固壁灌浆:地质条件复杂节理裂隙发育,渗水量较大及岩石破碎等情况,则进行孔道固壁灌浆、待凝扫孔处理。采用2SNS型灌浆泵进行围岩固壁灌浆，采用ZT-400型制浆机及YJ-200双层浆液搅拌机制浆。灌浆结束后,待凝1-2天即可进行孔道扫孔。用钻机进行孔道扫孔，采用高压风、水冲洗孔道，确保孔道内清洁干净;经检查验收合格后,临时做好孔口封闭保护。锚索灌浆:是指锚索穿索安设完毕后进行的锚索灌浆;对粘结常规锚索分两次灌浆,即内锚段灌浆和张拉完毕后自由段灌浆。而无粘结锚索则一次全孔道灌浆。锚索灌浆之前，检查进、回浆管道,了解管道通畅情况和阻浆系统的密封性;对不通的管道进行处理。无粘结锚索:采用PO.42.5级普硅水泥,按设计的水灰比配制浆液,掺入指定数量的外加剂,用孔道固壁灌浆相同灌浆机具进行灌浆。在设计的灌浆压力下,一次性从进浆管自下而上连续灌注浆液,排气兼回浆管返浆,达到灌浆结束标准后即结束。粘结锚索:第一次灌浆为锚索内锚段灌浆，方法同无粘结预应力锚索，灌浆前通水检查时注意止浆环完好,确保其不漏浆,灌后待凝时间达到设计标准,即进行锚索张拉,张拉结束后,即通过二次灌浆管灌注浆液,对其自由段进行灌浆封闭处理。在设计的灌浆压力下,直至孔口返浆浓度与进浆浓度相同,封堵孔口屏浆。3.2.4锚墩浇筑结构形式:顶拱锚墩垫座采用预制钢结构垫板,埋设预缩砂浆;侧墙垫墩座为钢筋混凝土结构,采用二级配混凝土;混凝土标号不小于设计标准。采用PO.42.5级普硅水泥拌制混凝土,并掺入一定数量的高效减水剂。锚墩施工:将岩面冲洗干净,安装孔口垫板套管及网片钢筋等。锚垫板安装时保证与孔道轴线垂直,套管与孔道轴线对中,将套管与孔道间的孔隙加以密封。待验收后即浇筑垫座混凝土。按设计确定的配合比采用JZ150型搅拌机现场拌制，人工斗车入仓,（p30mm插入式振捣器振捣,适时养护。顶拱锚索:预制钢结构垫板采用手动葫芦配合索体安装,并用预缩砂浆将垫板与岩壁接触面填塞密实,采用排架设置专门设施向上顶压,或利用锚索预紧方式向上拉紧。3.2.5张拉锁定:当粘结锚索内锚段浆液和无粘结锚索浆液强度及锚墩混凝土达到设计张拉要求后,即可进行预应力锚索张拉、锁定。张拉准备:张拉前须对千斤顶、压力表等张拉机具及压力传感器按要求进行配套标定并绘制其标定曲线,作为锚索张拉应力的依据;张拉过程中,采用应力、应变的双控措施对其进行张拉监控。锚索张拉:用YKD18型千斤顶对锚索单根进行初始应力调整,用YCW150型及YCW250型千斤顶和ZB4X500型电动油泵及其配套机具进行整束张拉;使用柳州欧维姆建筑机械有限公司生产的OVM15-7、OVM15-12夹片式自锚锚具体系。解除索端包裹物，取下定位板，清除锚索及垫座周围的杂务物,并将锚索钢绞线擦拭干净。安装限位板、工作锚夹具,进行初始应力调整;准备工作检查合格后,即可按设计张拉程序进行锚索张拉。当达到锚索的设计张拉力时，稳压10〜20min后锁定。分级张拉控制:按设计要求进行分级张拉，张拉过程操作缓慢、连续、均匀。1000kN级:单根预紧一250kN—500kN—7500kN—lOOOkN—1100kN（回油锁定）；1800kN级:单根预紧一450kN—900kN—1350kN—1800kN—1980kN（回油锁定）。补偿张拉:锚索回油锁定48hr内，若锚索应力下降到设计值以下时，进行补偿张拉。对于有补偿张拉要求的锚索，在张拉锁定后7d左右进行。锚头保护:锚索张拉锁定，回灌补浆结束后，锚具外预留足够的钢绞线，多余部分用砂轮切割机割除;按要求用混凝土对外锚头加以保护。3.3施工进度由于合理的配置预应力锚索的施工设备、及时调整施工部位,保证了锚索按期完成。共完成281根锚索,其中包括设计根据实际揭露的地质情况增加了部分锚索。施工时单根锚索的直线工期见表2、表3、表4。若该层施工设备能满足要求,则其他各层均能满足要求。根据以上单根锚索的循环时间。质量保证4.1组织保证建立完善质量保证体系,配备专门质检员和技术指导人员。严格施工程序,执行三检制度,验收合格后,进入下一道工序施工。严格执行各关键环节、隐蔽工程施工质量的检查、复核制度。严格工序质量验收和分部分项工程质量验收制度,进行单项验收签证,单元施工结束后,认真进行质量检验和评定,并总结经验。4.2技术保证认真贯彻各项技术管理制度,要做好技术交底,严格按施工规范施工,加强技术管理。严格按照设计图纸、施工规范、施工工艺进行施工,使各工序的精度要求均得到满足。4.3现场质量控制施工中认真检查执行情况,做好隐蔽工程记录,锚索在施工过程中要做好钻孔、注浆记录。作好各项施工记录,作到记录真实、准确;及时分析、归纳、整理,一旦发现问题,及时反馈处理。认真做好原材料送检试验,钢筋、水泥必须具备出厂合格证和质量保证书,并按规定做好抽验,各种强度等级的砼,严格按配合比施工。4.4质量控制结果通过质量控制,锚索支护工程一次验收合格率100%,优良率93%,被评为优质工程。体会和建议5.1体会优化方案,质好量高:对穿锚索是指高程相对高排水洞与低处的地下厂房相通的锚索;原设想从上部排水洞向下部厂房钻进,但是由于钻机在排水洞内施工场地狭小,钻孔口空孔位控制困难。经过考虑改为从厂房内由下向上施工,钻孔保证钻穿至排水洞相应位置;保证了锚索与厂房开挖、支护相结合。不仅进度得到提高,而且开挖、支护质量好,顶拱孔道开孔位置准确,外观美