广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工关键问题剖析与应对策略

广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工关键问题剖析与应对策略一、绪论1.1研究背景与目的广西郁江老口航运枢纽二期工程是国家内河高等级航道“十二五”建设的重点工程之一，也是广西壮族自治区层面统筹推进的重大项目，在区域经济发展和水利设施建设中占据重要地位。该工程坝址位于左、右江汇合口下游5公里处的郁江上游段，其建设意义重大，建成后将实现防洪、航运、发电、改善南宁水环境等多重功能。通过与上游枢纽联合调控，可将南宁市防洪标准由50年一遇提高到200年一遇，有力保障了南宁市区的防洪安全；提升上游航道等级和通过能力，使千吨级船舶能够从百色通达南宁，促进了内河航运的发展，加强了区域间的物资交流和经济联系；利用水库壅高水头发电，多年平均发电量超6亿千瓦时，为当地提供了清洁的电能，推动了能源结构的优化；为南宁的18条内河补充“活水”，从源头上盘活整个内河水系，为打造南宁滨水生态城市、“中国水城”奠定了良好基础。在老口航运枢纽二期工程中，预应力闸墩锚索施工是关键环节之一。闸墩作为泄水建筑物的重要组成部分，起着分隔闸孔、支承闸门及其他附属设备的作用。随着水利水电技术的发展以及钢结构在水利水电项目中的广泛应用，泄水闸闸孔净宽不断加大，对闸墩的安全运行提出了更高要求。在这种情况下，预应力锚索闸墩应运而生，其通过对闸墩施加预应力，改善闸墩的应力状态，有效提高闸墩的承载能力和抗裂性能，确保在各种工况下闸墩的安全稳定运行。然而，在广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工过程中，遇到了诸多关键问题。例如，施工设计的锚索孔采用波纹管预埋，并使用圆盘钢筋进行加固，这种施工方法存在波纹管数量较多，且因其为柔性结构，在混凝土浇筑过程中容易产生破裂，导致张拉的成孔率较低，施工难度增大。同时，预应力锚索张拉通常采用搭设排架或者搭建钢结构平台进行施工作业，这种方式不仅施工时间长、成本高，而且安全性较低。这些问题严重影响了工程的质量、安全和进度，如果不能有效解决，将对整个老口航运枢纽二期工程的顺利实施和运行产生不利影响。因此，本研究旨在深入分析广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工中遇到的关键问题，通过理论分析、实践探索和对比研究等方法，提出切实可行的解决方案和优化措施，改进和完善预应力闸墩锚索施工工艺和施工方法，提高施工质量和效率，降低施工成本和安全风险，确保工程的顺利进行，为类似工程的预应力闸墩锚索施工提供有益的参考和借鉴。1.2国内外研究现状预应力闸墩锚索施工技术在水利水电工程中应用广泛，国内外学者和工程技术人员对此开展了大量研究。在国外，预应力技术应用于闸墩最早可追溯到20世纪50年代末突尼斯的梅列格溢洪道，比较系统、成熟的应用则是在20世纪60年代美国的瓦那庞（Waapum）溢洪道，其时该溢洪道的门推力已达到了34000kN。此后，随着工程建设需求的不断增长，预应力闸墩锚索施工技术在欧美等国家得到了进一步发展和完善。国外的研究主要集中在新型锚索结构的研发、施工工艺的精细化以及施工过程中的监测与控制等方面。例如，一些研究致力于开发高强度、耐腐蚀的新型锚索材料，以提高锚索的承载能力和使用寿命；在施工工艺方面，不断改进锚索的安装、张拉和锚固技术，提高施工效率和质量；同时，利用先进的监测技术，如光纤传感技术、应力应变监测系统等，对施工过程中的锚索受力状态、结构变形等进行实时监测，确保施工安全和工程质量。在国内，预应力闸墩起步较晚，但发展迅速。20世纪70年代末，葛洲坝枢纽大江、二江、三江的泄洪冲沙闸首次成功应用预应力闸墩锚索施工技术，此后，该技术在龙羊峡、鲁布革、五强溪、岩滩、安康、水口、漫弯及二滩等众多水电站的泄洪建筑物中得到广泛应用，弧门推力最高达到了70000kN。国内学者针对预应力闸墩锚索施工技术开展了多方面的研究，涵盖了结构设计、施工工艺、质量控制以及工程应用等领域。在结构设计方面，通过理论分析、数值模拟和模型试验等方法，对预应力闸墩的结构形式、锚索布置方式、锚固机理等进行了深入研究。例如，有学者提出了颈部开槽的结构型式，可明显降低拉锚系数，改善颈部的应力分布状态；还有学者提出在锚块中预留一条薄夹缝的开缝锚块结构形式，通过改变预应力的传递路径来提高预应力效果。在锚索布置方式上，研究了主锚索平行、弯曲、交叉、倾斜等不同布置方案对闸墩应力分布的影响，以及次锚索在支撑体内的合理布置方式，以有效控制次生拉应力。施工工艺研究是国内研究的重点之一。众多学者和工程技术人员对锚索制作、安装、张拉、灌浆等各个施工环节进行了细致研究和实践探索，不断改进和优化施工工艺。在锚索制作方面，研究如何保证钢绞线的下料长度准确、编束规整，以确保锚索的质量；在安装环节，探索采用先进的机械设备和施工方法，提高锚索的安装精度和效率；在张拉过程中，研究合理的张拉顺序、张拉控制应力和伸长量的计算方法，以保证张拉效果符合设计要求；对于灌浆工艺，研究如何选择合适的灌浆材料和灌浆压力，确保灌浆饱满，提高锚索的锚固性能。在质量控制方面，建立了一系列的质量控制标准和检测方法。通过对原材料质量的严格把控、施工过程中的质量检验以及施工后的质量检测，确保预应力闸墩锚索施工质量满足工程要求。例如，对锚索的钢材、水泥、外加剂等原材料进行严格的质量检验，防止不合格材料进入施工现场；在施工过程中，对锚索孔的钻孔精度、锚索的安装位置、张拉应力等关键指标进行实时监测和控制；施工完成后，采用无损检测技术对锚索的锚固质量进行检测，及时发现和处理质量问题。在工程应用方面，结合国内众多水利水电工程的实践，总结了丰富的经验。针对不同工程的特点和需求，选择合适的预应力闸墩锚索施工技术方案，并在实践中不断优化和完善。例如，在一些高拱坝工程中，面对闸墩预应力锚索布置紧凑、施工场地狭窄、工期紧、质量要求高的难题，通过采用钢套管及构件埋设孔道、合理选择编锚场地和施工平台、优化锚索安装和张拉工艺等措施，实现了闸墩预应力锚索的快速施工，既保证了施工质量和安全，又缩短了工期。尽管国内外在预应力闸墩锚索施工技术方面取得了丰硕的研究成果，但在一些方面仍存在不足。在施工工艺方面，虽然现有工艺已相对成熟，但在面对复杂地质条件、特殊结构要求的工程时，仍需进一步改进和创新，以提高施工的适应性和可靠性。例如，在广西郁江老口航运枢纽二期工程中，传统的波纹管预埋成孔工艺在混凝土浇筑过程中容易出现破裂，导致张拉成孔率低，这表明现有成孔工艺在某些工程环境下存在局限性，需要探索更可靠的成孔方法。在施工安全和成本控制方面，当前的研究还不够深入。如在预应力锚索张拉施工中，常用的搭设排架或钢结构平台施工方式存在施工时间长、成本高且安全性较低的问题，如何在保证施工质量的前提下，提高施工安全性、降低施工成本，是亟待解决的问题。此外，对于施工过程中的信息化管理和智能化控制研究较少，难以实现对施工过程的全面、实时监控和精准控制。广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工中遇到的关键问题，如波纹管施工的局限性以及预应力锚索张拉施工存在的安全和成本问题等，尚未得到系统深入的研究和有效解决。因此，针对该工程开展预应力闸墩锚索施工关键问题的研究具有重要的现实意义，有助于解决工程实际难题，为类似工程提供借鉴和参考。1.3研究方法与内容为全面、深入地研究广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工关键问题，本研究综合运用多种研究方法，具体如下：文献研究法：广泛查阅国内外关于预应力闸墩锚索施工技术的相关文献资料，包括学术期刊论文、学位论文、工程技术报告、行业标准规范等。通过对这些文献的梳理和分析，了解该领域的研究现状、发展趋势以及已有的研究成果和实践经验，为本文的研究提供理论基础和技术参考。例如，在研究预应力闸墩锚索的结构设计和施工工艺时，参考了国内外众多水利水电工程的相关文献，了解不同结构形式和施工方法的优缺点，以及在实际工程中的应用情况。案例分析法：选取国内外多个具有代表性的水利水电工程中预应力闸墩锚索施工案例进行深入分析。通过对这些案例的工程概况、施工工艺、质量控制、遇到的问题及解决措施等方面的研究，总结成功经验和失败教训，为广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工提供借鉴。例如，分析了杨房沟水电站拱坝泄洪中孔预应力闸墩锚索快速施工案例，学习其在锚索孔道埋设、施工布置、牵引、安装、张拉、监测等方面的先进技术和措施，以及如何在施工场地狭窄、工期紧、质量要求高的情况下，实现快速高效施工。现场调研法：深入广西郁江老口航运枢纽二期工程施工现场，进行实地调研。与工程技术人员、施工人员进行交流，了解预应力闸墩锚索施工的实际情况，包括施工工艺流程、施工设备和材料的使用、施工中遇到的问题及采取的解决方法等。同时，对施工现场的地质条件、施工环境等进行详细考察，获取第一手资料，为研究提供实际依据。例如，在现场调研中，观察了波纹管预埋和无缝钢管施工的实际操作过程，了解了两种施工工艺在施工过程中的具体表现和遇到的问题。对比研究法：对广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工中不同的施工工艺和方法进行对比研究。如对波纹管施工工艺和无缝钢管施工工艺进行对比，从施工难度、施工成本、施工质量、成孔率等方面进行分析，论证无缝钢管代替波纹管的可行性和优势；对搭设排架施工方案和预埋钢梁施工方案、钢结构平台吊装施工方案和卷扬机对锚索孔进行张拉施工方案进行对比，从施工安全性、施工进度、施工成本等方面进行评估，提出更优的施工方案。本研究的主要内容包括以下几个方面：工程概况：详细介绍广西郁江老口航运枢纽二期工程的基本情况，包括工程地理位置、工程规模、工程任务和功能等。重点阐述预应力闸墩锚索在工程中的作用、设计参数和布置情况，为后续研究奠定基础。施工工艺流程：对广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工工艺流程进行全面梳理和分析。包括施工准备工作，如施工场地布置、材料设备准备等；闸墩锚索施工的主要工序，如钻孔、锚索制作与安装、张拉、灌浆等；以及各工序的施工方法、技术要求和质量控制要点。波纹管与无缝钢管施工工艺对比：分析广西郁江老口二期闸预应力锚索设计中波纹管施工的情况，探讨其在施工过程中存在的局限性，如波纹管数量多、柔性结构易破裂导致成孔率低等问题。研究无缝钢管作为闸墩锚索孔套管的施工工艺，包括施工方法、施工优势以及可能存在的局限性及处理措施。通过对比两种施工工艺，论证无缝钢管代替波纹管的可行性，并提出相应的施工方案。张拉施工方案对比：针对预应力锚索张拉施工中常用的搭设排架或钢结构平台施工方式存在的问题，如施工时间长、成本高、安全性低等，研究预埋钢梁代替搭设排架施工方案以及卷扬机对锚索孔进行张拉代替钢结构平台吊装作业施工方案。从施工安全性、施工进度、施工成本等方面对两种传统施工方案和改进后的施工方案进行对比分析，确定更合理、高效、安全的施工方案。施工质量与安全控制：研究广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工的质量控制措施，包括原材料质量控制、施工过程质量检验、质量检测方法等。同时，分析施工过程中的安全风险因素，提出相应的安全保障措施，确保施工过程的安全。研究成果与展望：总结本研究在解决广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工关键问题方面取得的成果，包括改进后的施工工艺和方法、优化的施工方案等。对研究成果在实际工程中的应用效果进行评估，并对未来预应力闸墩锚索施工技术的发展方向进行展望。二、工程概况2.1老口航运枢纽工程整体介绍广西郁江老口航运枢纽工程作为国家内河高等级航道“十二五”建设的重点工程之一，坝址坐落于左、右江汇合口下游4.7km处的郁江上游段，地理位置得天独厚。该区域处于南宁市郊区，上距左江山秀水电站坝址84km，距右江金鸡滩水电站坝址122.9km，下游距南宁市区约34.1km、西津水电站坝址204km，枢纽水库回水长度达202km（左、右江合计），坝址控制集水面积72368km²，占郁江流域面积的79.7%，在郁江流域的水利开发中占据关键节点位置。老口航运枢纽工程是一项综合性水利枢纽工程，其开发任务多元且意义重大。在航运方面，作为加快建设西江“亿吨黄金水道”战略的重大项目之一，它是广西内河连通珠三角经济圈和北部湾经济区的水上运输大动脉的重要组成部分。工程建成后，实现了右江全线河道渠化，右江航道达到III级标准，可通航1000吨级船舶，极大地提升了内河航运能力，加强了区域间的物资交流和经济联系，对促进水运带动形成产业布局，进而形成沿江经济带，实现江海联动具有重要推动作用。防洪功能是老口航运枢纽工程的核心任务之一。它与百色水库联合调度，可将南宁市防洪标准从现状50年一遇提高到200年一遇，达到国务院批复的《珠江流域防洪规划报告》提出的有关郁江中下游防洪保护区的重要城市及主要市（县）的防洪标准，有力地保障了南宁市这一沿江重要城市的防洪安全，守护了城市的生命财产安全和经济社会的稳定发展。在发电领域，老口航运枢纽利用水库壅高水头发电，电站装机容量170MW（5×34MW），多年平均发电量约5亿度。自2015年7月首台机组投产发电，到2016年7月5台机组全部投产发电，从投产发电至2023年8月末累计上网电量39.80亿度，累计售电收入12.72亿元。这不仅为当地提供了大量清洁电能，优化了能源结构，还为区域经济发展注入了强劲动力。此外，老口航运枢纽工程兼顾为改善南宁市水环境创造条件。建成后从水库引水补充市区主要湖泊和内河，加快推进“中国水城”建设，极大地改善了南宁市区的水环境，提升了城市品位，有力地推进了城市的可持续发展，为打造南宁滨水生态城市奠定了坚实基础。老口航运枢纽工程的规模宏大。水库总库容22.4亿立方米，设置防洪库容1.63亿立方米，正常蓄水位为75.5m，死水位75.0m，调节库容（日调节）0.33亿m³，船闸通航标准为2×1000t级顶推船队，工程等别为Ⅰ等大（1）型，项目总投资54.6亿元。主要建设内容包括拦河坝、船闸、水电站和航道整治以及相应配套设施，是一座集多种功能于一体的大型综合性水利工程，在区域经济发展、防洪保安、能源供应和生态环境保护等方面发挥着不可替代的重要作用。2.2二期工程预应力闸墩锚索施工特点与难点在广西郁江老口航运枢纽二期工程中，预应力闸墩锚索施工呈现出一系列独特的特点与难点，这些特点和难点与工程的地质条件、结构设计以及施工环境等因素密切相关。从地质条件来看，工程所在区域的地质构造较为复杂。郁江流域历经漫长的地质变迁，地层岩性多样，存在着不同程度的风化、破碎带。在闸墩锚索施工区域，部分地段的岩石节理裂隙发育，岩体完整性较差。这种复杂的地质条件给锚索施工带来了诸多挑战。例如，在钻孔过程中，容易出现塌孔、卡钻等问题，严重影响钻孔的进度和质量。由于岩石的破碎，锚索的锚固效果也难以得到有效保证，增加了施工的不确定性和风险。在结构设计方面，随着水利水电技术的发展和工程规模的扩大，老口航运枢纽二期工程的预应力闸墩结构设计更为复杂和大型化。闸墩的尺寸和荷载不断增大，对锚索的承载能力和稳定性提出了更高要求。二期工程中的锚索长度较长，部分锚索长度超过了常规工程的设计长度，这不仅增加了锚索制作和安装的难度，还对锚索的定位精度提出了严格要求。同时，锚索的吨位也相应提高，需要更大的张拉设备和更精确的张拉控制技术，以确保锚索能够达到设计的预应力值，满足闸墩的受力需求。施工环境方面，老口航运枢纽二期工程施工场地狭窄，周边施工干扰较大。工程建设涉及多个施工区域和施工单位，各施工项目交叉作业，使得施工空间紧张。在预应力闸墩锚索施工过程中，需要合理安排施工场地，确保锚索制作、运输、安装等作业的顺利进行。然而，有限的施工空间限制了施工设备的停放和材料的堆放，增加了施工组织的难度。工程施工还受到郁江水位变化和季节性降水的影响。在雨季，江水水位上涨，施工区域容易被淹没，影响施工进度和安全；而在枯水期，虽然施工条件相对较好，但施工时间有限，需要在有限的时间内完成大量的施工任务，对施工进度控制提出了挑战。除了上述因素，锚索长度和吨位的增加还带来了材料运输和施工设备选型的难题。长锚索和大吨位锚索的材料重量大、体积长，在运输过程中需要专门的运输设备和运输路线，以防止锚索在运输过程中受到损坏。在施工设备选型方面，需要选择能够满足长锚索钻孔、安装和大吨位锚索张拉要求的设备，这些设备通常价格昂贵、操作复杂，增加了施工成本和技术难度。施工空间限制也是预应力闸墩锚索施工的一大难点。狭窄的施工场地使得施工设备难以展开作业，例如大型的钻孔设备、张拉设备在施工场地内的停放和移动受到限制，影响施工效率。同时，施工人员在有限的空间内作业，安全风险增加，如在锚索安装过程中，施工人员可能会因空间狭窄而无法正常操作，导致锚索安装不到位或出现安全事故。广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工在地质条件、结构设计和施工环境等方面存在诸多特点和难点，这些问题相互交织，给施工带来了极大的挑战，需要在施工过程中采取有效的技术措施和管理手段加以解决。三、预应力闸墩锚索施工工艺流程3.1施工准备工作施工准备工作是预应力闸墩锚索施工的首要环节，其充分与否直接关系到后续施工的顺利开展以及工程质量和安全。在广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工前，需全面、细致地做好各项准备工作。场地清理是施工准备的基础工作之一。施工区域内往往存在杂物、障碍物以及原有建筑物的残留部分等，这些都会对锚索施工造成阻碍。因此，在施工前，需要使用机械设备，如挖掘机、装载机等，对施工场地进行全面清理，清除场地内的杂草、树木、垃圾以及其他障碍物，确保施工场地平整、开阔，为后续的施工操作提供良好的场地条件。对于场地内存在的地下管线、电缆等隐蔽设施，要提前进行详细的勘察和标识，采取有效的保护措施，避免在施工过程中对其造成损坏，影响工程进度和周边设施的正常运行。测量放线是保证锚索施工位置准确的关键步骤。根据施工设计图纸，利用全站仪、水准仪等测量仪器，精确测定锚索孔的位置、高程和角度。在测量过程中，要严格按照测量规范进行操作，确保测量数据的准确性。对测量控制点进行妥善保护，防止在施工过程中受到破坏。一旦控制点出现位移或损坏，要及时进行复测和修复，以保证后续测量工作的精度。为了提高测量放线的准确性和效率，可以采用先进的测量技术，如GPS-RTK技术，实现实时动态测量，快速、准确地确定锚索孔的位置。同时，在测量放线完成后，要进行多次复核，确保放线结果无误。材料与设备准备是施工准备工作的重要内容。材料方面，对预应力锚索施工所需的各种材料，如钢绞线、水泥、外加剂、锚具等，要严格按照设计要求和质量标准进行采购。选择信誉良好的供应商，确保材料的质量可靠。在材料进场时，要进行严格的检验和验收，检查材料的品种、规格、数量是否符合要求，查看材料的质量证明文件，如产品合格证、检验报告等，并按规定进行抽样检验。对于不合格的材料，坚决予以退场，严禁用于工程施工。钢绞线的外观应无锈蚀、损伤，直径偏差符合标准要求；水泥应选用质量稳定的大厂产品，其强度等级、凝结时间等性能指标要满足设计和规范要求；外加剂的品种和掺量要根据试验确定，以保证其对浆液性能的改善效果。设备方面，根据施工工艺和工程进度要求，配备性能良好、数量充足的施工设备，如钻孔设备、锚索制作设备、张拉设备、灌浆设备等。在设备进场前，要对设备进行全面的检查和调试，确保设备的各项性能指标符合要求，运转正常。钻孔设备的钻头直径、钻进速度等参数要满足锚索孔的施工要求；张拉设备的千斤顶、油泵等要经过标定，确保张拉控制应力的准确性；灌浆设备的灌浆泵压力、流量要稳定，能够满足灌浆工艺的要求。同时，要准备好设备的易损零部件和维修工具，以便在设备出现故障时能够及时进行维修和更换，保证施工的连续性。技术交底和人员培训也是施工准备工作中不可或缺的环节。技术交底能够使施工人员明确施工任务、技术要求、质量标准和安全注意事项等。在施工前，由技术负责人向施工人员进行详细的技术交底，通过书面文件、图纸、现场讲解等方式，将施工工艺、操作规程、质量控制要点等传达给每一位施工人员，确保施工人员对施工内容有清晰的了解。针对预应力闸墩锚索施工的特点和难点，对施工人员进行专项培训，包括理论知识培训和实际操作培训。理论知识培训内容涵盖预应力锚索的工作原理、结构特点、施工工艺等方面；实际操作培训则让施工人员在模拟施工现场进行钻孔、锚索制作与安装、张拉、灌浆等操作练习，提高施工人员的实际操作技能和应对突发问题的能力。通过培训，使施工人员熟练掌握施工技术和操作要领，提高施工质量和效率，减少施工中的安全事故。三、预应力闸墩锚索施工工艺流程3.1施工准备工作施工准备工作是预应力闸墩锚索施工的首要环节，其充分与否直接关系到后续施工的顺利开展以及工程质量和安全。在广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工前，需全面、细致地做好各项准备工作。场地清理是施工准备的基础工作之一。施工区域内往往存在杂物、障碍物以及原有建筑物的残留部分等，这些都会对锚索施工造成阻碍。因此，在施工前，需要使用机械设备，如挖掘机、装载机等，对施工场地进行全面清理，清除场地内的杂草、树木、垃圾以及其他障碍物，确保施工场地平整、开阔，为后续的施工操作提供良好的场地条件。对于场地内存在的地下管线、电缆等隐蔽设施，要提前进行详细的勘察和标识，采取有效的保护措施，避免在施工过程中对其造成损坏，影响工程进度和周边设施的正常运行。测量放线是保证锚索施工位置准确的关键步骤。根据施工设计图纸，利用全站仪、水准仪等测量仪器，精确测定锚索孔的位置、高程和角度。在测量过程中，要严格按照测量规范进行操作，确保测量数据的准确性。对测量控制点进行妥善保护，防止在施工过程中受到破坏。一旦控制点出现位移或损坏，要及时进行复测和修复，以保证后续测量工作的精度。为了提高测量放线的准确性和效率，可以采用先进的测量技术，如GPS-RTK技术，实现实时动态测量，快速、准确地确定锚索孔的位置。同时，在测量放线完成后，要进行多次复核，确保放线结果无误。材料与设备准备是施工准备工作的重要内容。材料方面，对预应力锚索施工所需的各种材料，如钢绞线、水泥、外加剂、锚具等，要严格按照设计要求和质量标准进行采购。选择信誉良好的供应商，确保材料的质量可靠。在材料进场时，要进行严格的检验和验收，检查材料的品种、规格、数量是否符合要求，查看材料的质量证明文件，如产品合格证、检验报告等，并按规定进行抽样检验。对于不合格的材料，坚决予以退场，严禁用于工程施工。钢绞线的外观应无锈蚀、损伤，直径偏差符合标准要求；水泥应选用质量稳定的大厂产品，其强度等级、凝结时间等性能指标要满足设计和规范要求；外加剂的品种和掺量要根据试验确定，以保证其对浆液性能的改善效果。设备方面，根据施工工艺和工程进度要求，配备性能良好、数量充足的施工设备，如钻孔设备、锚索制作设备、张拉设备、灌浆设备等。在设备进场前，要对设备进行全面的检查和调试，确保设备的各项性能指标符合要求，运转正常。钻孔设备的钻头直径、钻进速度等参数要满足锚索孔的施工要求；张拉设备的千斤顶、油泵等要经过标定，确保张拉控制应力的准确性；灌浆设备的灌浆泵压力、流量要稳定，能够满足灌浆工艺的要求。同时，要准备好设备的易损零部件和维修工具，以便在设备出现故障时能够及时进行维修和更换，保证施工的连续性。技术交底和人员培训也是施工准备工作中不可或缺的环节。技术交底能够使施工人员明确施工任务、技术要求、质量标准和安全注意事项等。在施工前，由技术负责人向施工人员进行详细的技术交底，通过书面文件、图纸、现场讲解等方式，将施工工艺、操作规程、质量控制要点等传达给每一位施工人员，确保施工人员对施工内容有清晰的了解。针对预应力闸墩锚索施工的特点和难点，对施工人员进行专项培训，包括理论知识培训和实际操作培训。理论知识培训内容涵盖预应力锚索的工作原理、结构特点、施工工艺等方面；实际操作培训则让施工人员在模拟施工现场进行钻孔、锚索制作与安装、张拉、灌浆等操作练习，提高施工人员的实际操作技能和应对突发问题的能力。通过培训，使施工人员熟练掌握施工技术和操作要领，提高施工质量和效率，减少施工中的安全事故。3.2主要施工工序3.2.1锚索孔钻进在广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工中，锚索孔钻进是关键工序之一，其施工质量直接影响到后续锚索的安装和锚固效果。钻孔设备的选型至关重要。考虑到工程的地质条件复杂，岩石节理裂隙发育，需要选择具有较强钻进能力和稳定性的设备。经过综合评估，选用了XY-2PC型地质钻机。该钻机具有扭矩大、转速范围广、操作灵活等特点，能够适应不同地层的钻进要求。在钻进过程中，钻机的动力系统提供强大的扭矩，使钻头能够有效地破碎岩石，顺利钻进。其转速可根据地层情况进行调整，在较软的地层中可适当提高转速，提高钻进效率；在坚硬的岩石地层中，则降低转速，以保证钻孔的垂直度和精度。钻进参数的控制是确保钻孔质量的关键。根据地质勘察报告和现场试验，确定了合理的钻进参数。在钻进速度方面，对于较软的岩石地层，控制在0.3-0.5m/h；对于坚硬的岩石地层，将钻进速度降低至0.1-0.3m/h。这样的速度控制既能保证钻进效率，又能避免因钻进速度过快导致钻孔偏斜或卡钻等问题。在钻进压力方面，根据岩石的硬度和钻机的性能，一般控制在5-10MPa。通过合理调整钻进压力，使钻头能够有效地切削岩石，同时防止压力过大损坏钻头或造成钻孔坍塌。在钻孔过程中，密切关注地层变化情况，并及时采取相应的应对措施。当遇到岩石节理裂隙发育的地层时，容易出现塌孔现象。此时，立即停止钻进，采用优质泥浆进行护壁。通过向钻孔内注入泥浆，在孔壁周围形成一层泥皮，增强孔壁的稳定性，防止塌孔进一步扩大。若遇到卡钻情况，先尝试轻微上下提动钻具，同时调整钻进参数，如降低钻进压力和转速，以尝试解除卡钻。如果卡钻情况较为严重，无法通过常规方法解决，则采用反循环钻进技术，通过冲洗液的反向流动，将卡钻部位的岩屑和杂物冲洗出来，解除卡钻。钻孔精度对后续施工有着重要影响。钻孔的垂直度误差应控制在1%以内，孔位偏差不超过50mm。为保证钻孔精度，在钻孔前，对钻机进行严格的调试和校准，确保钻机的安装水平和钻杆的垂直度。在钻进过程中，使用测斜仪等测量仪器，定期对钻孔的垂直度和方位角进行测量，一旦发现偏差，及时进行调整。通过严格控制钻孔精度，为锚索的顺利安装和锚固提供了有力保障，确保锚索能够准确地发挥其承载和加固作用，提高闸墩的稳定性和安全性。3.2.2锚索制作与安装锚索制作与安装是预应力闸墩锚索施工中的重要环节，其质量直接关系到锚索的锚固性能和工程的整体稳定性。在锚索材料选择上，严格遵循设计要求，选用符合GB/T5224标准生产的1860级7φ5高强度低松弛预应力钢绞线。这种钢绞线具有高强度、低松弛的特点，其公称直径为15.24mm，公称面积140mm²，公称抗拉强度达到1860N/mm²，延伸率≥3.5%，最大松弛率＜2.5%，能够满足工程对锚索承载能力和长期稳定性的要求。同时，配套的锚具选用符合国家标准的OVM群锚体系，其力学性能及几何尺寸均符合设计要求，确保在张拉过程中能够有效地锚固钢绞线，传递预应力。下料长度的确定需综合考虑多方面因素。根据设计图纸中锚索的设计长度，加上张拉端的工作长度以及施工过程中的预留长度，精确计算下料长度。在广西郁江老口航运枢纽二期工程中，考虑到锚索安装过程中的各种不确定性因素，预留长度一般为0.5-1.0m。通过精确计算下料长度，避免了钢绞线过长或过短带来的问题，过长会造成材料浪费和施工不便，过短则无法满足锚索的安装和张拉要求。编束工艺是确保锚索质量的关键步骤之一。在现场平坦开阔、坚实的地面上进行编束作业，必要时在地面铺设塑料布，防止钢绞线受到污染和损伤。根据锚索所用钢绞线的根数，每隔1.5-2.0m用火烧丝与隔离架绑扎在一起。隔离架采用1寸半的硬塑料管加工而成，将钢绞线夹在其缝隙中，使钢绞线在锚索中保持均匀分布，避免相互缠绕。对于非锚固段，涂上黄油进行防腐处理，然后套上Φ20软塑料管，两端用胶带密封，进一步增强防腐效果，确保非锚固段在使用过程中不受腐蚀，保证锚索的耐久性。在锚索安装过程中，防止锚索损坏是关键。将已编制好的锚索小心地运输至施工现场，采用专门的运输工具，如平板拖车，并在运输过程中对锚索进行固定和保护，避免其在运输过程中受到碰撞、扭曲等损伤。在安装时，将二次劈裂注浆管（6″塑料管）插入隔离架中心孔，距孔底100-200mm，与钢绞线一同沿钻孔中心线徐徐送入孔内。中途遇阻时，可适当提动杆体，调整方向再下，如处理无效，则应将杆体提出孔外，重新清孔，确保锚索能够顺利安装到位，且不受损坏。确保安装位置准确也是锚索安装的重要要求。在安装前，再次对钻孔进行检查和清理，确保钻孔内无杂物、无塌孔现象。使用测量仪器对锚索的安装位置进行精确测量和定位，保证锚索的安装角度和深度符合设计要求。在安装过程中，通过在钻孔口设置定位装置，对锚索进行导向，使其能够准确地进入钻孔，并达到设计的深度和角度，为后续的张拉和锚固工作奠定良好的基础。3.2.3注浆工艺注浆工艺在预应力闸墩锚索施工中起着至关重要的作用，它直接影响到锚索的锚固效果和工程的安全性。注浆材料的选择是注浆工艺的关键。在广西郁江老口航运枢纽二期工程中，选用PO42.5号普通硅酸盐水泥作为主要注浆材料，这种水泥具有强度高、凝结时间适中、稳定性好等优点，能够满足锚索注浆的要求。为改善浆液的性能，还添加了适量的外加剂，如减水剂、膨胀剂等。减水剂的加入可以降低浆液的水灰比，提高浆液的流动性和可灌性，使浆液能够更好地填充锚索孔，增强锚索与孔壁之间的粘结力；膨胀剂则可以补偿浆液在凝固过程中的收缩，防止出现裂缝，提高锚固的可靠性。配合比的确定需经过严格的试验。根据工程的实际情况和设计要求，通过多次试验确定了合理的配合比。最终确定的配合比为：水泥：砂：水=1：2：0.4-0.45，即每份水泥搭配2份砂和0.4-0.45份水。在试验过程中，对不同配合比的浆液进行了流动性、凝结时间、强度等性能测试，综合考虑各种因素，选择了性能最佳的配合比。同时，在施工过程中，根据现场的实际情况，如气温、湿度等，对配合比进行适当调整，确保浆液的性能满足施工要求。注浆压力和注浆量的控制是保证注浆质量的重要环节。在注浆过程中，采用BW-200或BW-250注浆泵进行注浆，根据锚索孔的深度、直径以及地质条件等因素，合理控制注浆压力。一般情况下，一次注浆压力控制在0.6-0.8MPa，二次高压注浆压力不小于2.5-5.0MPa。通过控制注浆压力，使浆液能够充分填充锚索孔，确保锚固段的密实性。注浆量则根据锚索孔的体积和设计要求进行控制，一般注浆用水泥量要达到80-100kg/m以上，以保证锚索与周围岩体之间形成牢固的粘结，提高锚固效果。注浆对锚索锚固效果的重要性不言而喻。良好的注浆可以使锚索与周围岩体紧密结合，形成一个整体，共同承受外力。通过注浆，将锚索的拉力传递到周围岩体中，利用岩体的自稳能力来增强锚索的锚固力，从而提高闸墩的稳定性。如果注浆不饱满或存在缺陷，会导致锚索与岩体之间的粘结力不足，在受到外力作用时，锚索容易出现松动、滑移等现象，严重影响工程的安全。因此，在施工过程中，严格控制注浆工艺的各个环节，确保注浆质量，是保障预应力闸墩锚索施工质量和工程安全的关键。3.2.4张拉与锁定张拉与锁定是预应力闸墩锚索施工的关键工序，直接关系到锚索能否达到设计的预应力值，以及闸墩结构的受力性能和稳定性。张拉设备的选型应根据锚索的设计吨位和张拉要求进行。在广西郁江老口航运枢纽二期工程中，选用了YDC系列穿心式千斤顶作为张拉设备，配套使用ZB4-500型电动油泵。YDC系列千斤顶具有张拉力大、行程长、操作方便等特点，能够满足工程中不同吨位锚索的张拉需求。ZB4-500型电动油泵则为千斤顶提供稳定的动力源，确保张拉过程的顺利进行。在设备使用前，对千斤顶和油泵进行全面的检查和调试，并送有资质的计量单位进行标定，获取准确的张拉力与油表读数的对应关系，为张拉控制提供可靠依据。张拉顺序的确定需遵循一定的原则，以确保闸墩结构在张拉过程中的受力均匀，避免出现局部应力集中现象。根据工程的结构特点和锚索的布置方式，采用对称张拉的方法。先张拉中间部位的锚索，然后向两侧依次对称张拉，使闸墩在张拉过程中受到的预应力均匀分布，保证闸墩结构的稳定性。在张拉过程中，严格按照设计规定的张拉顺序进行操作，不得随意更改。张拉控制应力的计算是张拉施工的重要环节。根据锚索的设计要求和相关规范，计算张拉控制应力。计算公式为：σcon=0.75fptk，其中σcon为张拉控制应力，fptk为钢绞线的极限抗拉强度标准值，在本工程中，钢绞线为1860级，fptk=1860N/mm²，经计算，张拉控制应力σcon=1395N/mm²。在张拉过程中，以控制油表读数为主，同时用伸长量进行校核，实际伸长量与理论伸长量的偏差应控制在±6%范围内。若偏差超出范围，应立即停止张拉，查明原因并采取相应措施后，方可继续张拉。锁定工艺是将张拉后的锚索固定在设计位置，使其保持设计的预应力值。在锚索张拉至设计控制应力并稳定5-10分钟后，进行锁定操作。使用专用的锚具，如OVM锚具，将锚索锁定在锚垫板上。锁定时，确保锚具的安装位置准确，夹片咬紧钢绞线，防止出现松动现象。锁定后，对锚索的预应力损失进行监测，定期使用测力计等设备测量锚索的实际预应力值。若发现预应力损失超过设计允许范围，及时进行补偿张拉，以保证锚索的锚固效果和闸墩结构的稳定性。3.3施工质量控制要点在广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工中，施工质量控制至关重要，它直接关系到工程的安全和使用寿命。针对各施工工序，制定严格的质量检验标准和科学的检验方法，建立完善的质量控制体系，加强现场质量监督，是确保施工质量的关键。对于锚索孔钻进工序，质量检验标准包括钻孔的垂直度、孔位偏差和孔深等。钻孔垂直度误差应控制在1%以内，孔位偏差不超过50mm，孔深应满足设计要求，不宜大于设计长度的1%。检验方法主要采用测斜仪检测钻孔垂直度，在钻孔过程中，每隔一定深度（如5m）使用测斜仪测量钻孔的倾斜角度，及时调整钻进参数，确保垂直度符合要求；利用全站仪对孔位进行测量，在钻孔前和钻孔过程中，对孔位进行复核，确保孔位准确；通过测量钻杆的长度来控制孔深，在钻孔完成后，使用钢尺测量钻杆的外露长度，结合钻机的初始位置，计算孔深是否达到设计要求。锚索制作与安装工序的质量检验标准涉及钢绞线的材质、编束质量、安装位置等方面。钢绞线的各项性能指标，如公称直径、公称抗拉强度、延伸率等，应符合GB/T5224标准要求，进场时需查验产品合格证、质量证明书，并进行复检。编束时，钢绞线应排列整齐，不得有交叉、缠绕现象，隔离架间距应符合要求（一般为1.5-2.0m），非锚固段的防腐处理应符合规范。安装位置方面，锚索应准确放入钻孔中心，安装角度和深度应符合设计要求。检验时，对钢绞线进行抽样送检，检查其力学性能是否达标；通过现场观察和测量，检查编束质量和安装位置，使用量尺测量隔离架间距，检查钢绞线的排列情况；利用测量仪器，如全站仪、水准仪等，测量锚索的安装角度和深度，确保其准确性。注浆工艺的质量检验标准重点关注注浆材料的质量、配合比、注浆压力和注浆量等。注浆材料水泥应选用符合标准的PO42.5号普通硅酸盐水泥，外加剂的品种和掺量应符合设计要求。配合比需经过试验确定，如水泥：砂：水=1：2：0.4-0.45。注浆压力一次注浆一般控制在0.6-0.8MPa，二次高压注浆不小于2.5-5.0MPa，注浆量一般注浆用水泥量要达到80-100kg/m以上。检验时，对水泥、外加剂等原材料进行检验，检查其质量证明文件，并抽样进行物理性能测试；在施工现场，使用比重计等仪器检测浆液的配合比，确保其符合设计要求；通过安装在注浆泵上的压力表监测注浆压力，记录注浆过程中的压力变化；根据注浆量计算公式和实际注浆记录，检查注浆量是否满足要求。张拉与锁定工序的质量检验标准主要包括张拉设备的标定、张拉顺序、张拉控制应力和锁定质量等。张拉设备千斤顶和油泵在使用前应送有资质的计量单位进行标定，获取准确的张拉力与油表读数的对应关系。张拉顺序应严格按照设计规定的对称张拉方法进行，不得随意更改。张拉控制应力应根据设计要求计算确定，如本工程中1860级钢绞线的张拉控制应力为1395N/mm²，实际伸长量与理论伸长量的偏差应控制在±6%范围内。锁定后，锚索的预应力损失应在设计允许范围内。检验时，检查张拉设备的标定证书，确认其在有效期内；在张拉过程中，现场监督张拉顺序是否符合要求；通过油表读数和伸长量测量，控制张拉控制应力，使用钢尺测量钢绞线的伸长量，与理论伸长量进行对比；锁定后，定期使用测力计等设备测量锚索的实际预应力值，监测预应力损失情况。建立完善的质量控制体系是保障施工质量的重要措施。成立专门的质量管理小组，由项目经理担任组长，技术负责人、质检员、施工员等为成员，明确各成员的质量职责。制定详细的质量管理制度，包括质量检验制度、质量奖惩制度、质量事故处理制度等。在施工过程中，严格执行质量“三检制”，即施工班组自检、施工队复检、项目部终检，每道工序完成后，经“三检”合格后方可进入下一道工序。加强现场质量监督，质检员要对施工现场进行巡回检查，及时发现和纠正施工中的质量问题。对关键工序和重要部位，实行旁站监督，确保施工质量符合要求。定期召开质量分析会，对施工过程中出现的质量问题进行分析和总结，制定改进措施，不断提高施工质量。四、波纹管施工局限性及无缝钢管替代工艺研究4.1波纹管施工在本工程中的局限性分析在广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索设计中，锚索孔采用波纹管预埋，并使用圆盘钢筋进行加固。这一设计旨在为锚索提供有效的孔道保护，确保锚索在后续施工和运行过程中的稳定性和耐久性。然而，在实际施工过程中，波纹管施工暴露出诸多局限性。波纹管数量较多，给施工带来了较大的管理和操作难度。在闸墩锚索施工中，需要大量的波纹管来满足锚索孔的预埋需求。众多的波纹管在运输、存放和安装过程中，容易出现相互挤压、碰撞等情况，导致波纹管的损坏。同时，数量众多的波纹管也增加了施工过程中的清点、核对工作难度，容易出现错漏现象，影响施工进度和质量。波纹管为柔性结构，这是其在本工程施工中出现问题的关键因素之一。在混凝土浇筑过程中，由于混凝土的振捣和流动，对波纹管产生较大的冲击力和挤压力。而波纹管的柔性结构使其难以承受这些外力，容易发生破裂。一旦波纹管破裂，水泥浆液就会漏入孔道，造成孔道不同程度的堵塞。轻微的堵塞会增大锚索张拉时的摩阻，影响张拉效果；严重的堵塞则会导致锚索无法穿束，使张拉工作无法进行，直接影响工程进度和质量。当采用先穿束的施工方法时，若波纹管破裂漏浆，会将钢束铸固在孔道里，造成无法张拉，这不仅增加了施工成本，还可能对工程结构的安全性产生潜在威胁。波纹管在安装过程中，还存在定位不准确的问题。由于其柔性特点，在定位过程中，难以保证其严格按照设计位置和角度进行固定。在受到外力作用时，如钢筋的碰撞、施工人员的踩踏等，波纹管容易发生位移，导致孔道的位置和角度出现偏差。这会影响锚索的安装精度，进而影响锚索的受力状态和工程的整体稳定性。波纹管施工在广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工中存在诸多局限性，这些问题对工程质量、进度和成本都产生了不利影响，亟待寻找更可靠的替代工艺来解决这些问题，以确保工程的顺利进行。4.2无缝钢管作为闸墩锚索孔套管的施工工艺针对波纹管施工在广西郁江老口航运枢纽二期工程中暴露出的问题，研究采用无缝钢管作为闸墩锚索孔套管的施工工艺，以解决波纹管施工的局限性，提高预应力闸墩锚索施工质量和效率。在无缝钢管施工中，钢管加工是首要环节。根据工程设计要求，选用符合GB/T8162标准的优质无缝钢管，其具有良好的强度和耐腐蚀性，能够满足工程长期使用的需求。根据锚索孔的长度和施工要求，对无缝钢管进行切割加工，确保每段钢管的长度精确，误差控制在±5mm以内。为便于钢管之间的连接，在钢管两端加工出坡口，坡口角度为30°-35°，坡口表面应平整光滑，无毛刺、裂纹等缺陷，以保证焊接质量。安装定位是无缝钢管施工的关键步骤。在闸墩钢筋绑扎完成后，进行无缝钢管的安装。利用全站仪等测量仪器，根据设计图纸精确测量并标记出锚索孔的位置。采用定位支架将无缝钢管固定在设计位置上，定位支架由角钢或槽钢制作而成，具有足够的强度和稳定性，能够防止钢管在混凝土浇筑过程中发生位移。定位支架的间距一般为1.0-1.5m，确保钢管在安装过程中的垂直度和水平度。在安装过程中，使用铅垂线和水平尺对钢管的垂直度和水平度进行实时测量和调整，确保钢管的安装偏差在允许范围内，其中垂直度偏差不超过1%，水平度偏差不超过5mm。无缝钢管的连接方式采用焊接连接，这种连接方式能够确保连接部位的强度和密封性。在焊接前，对钢管的坡口进行清理，去除表面的油污、铁锈等杂质，以保证焊接质量。选用合适的焊接材料，如E5015焊条，其熔敷金属的抗拉强度不低于500MPa，能够满足无缝钢管的焊接要求。焊接过程中，采用多层多道焊工艺，控制焊接电流、电压和焊接速度，确保焊缝的质量。第一层焊接时，采用较小的焊接电流，以保证根部焊透；后续焊接层逐渐增大焊接电流，提高焊接效率。焊接完成后，对焊缝进行外观检查，焊缝表面应平整光滑，无气孔、夹渣、裂纹等缺陷。采用超声波探伤仪对焊缝进行内部质量检测，检测比例不低于20%，确保焊缝的内部质量符合要求。无缝钢管施工在密封性、强度和耐久性等方面具有显著优势。与波纹管相比，无缝钢管为刚性结构，在混凝土浇筑过程中能够承受较大的外力，不易发生破裂，从而有效保证了孔道的密封性，避免了水泥浆液漏入孔道导致的堵塞问题，提高了锚索张拉的成孔率。无缝钢管本身具有较高的强度和刚度，能够更好地保护锚索孔，在长期使用过程中不易变形，确保锚索的安装和张拉质量，提高闸墩的承载能力和稳定性。由于无缝钢管的耐腐蚀性较好，在恶劣的工程环境下，能够长期保持良好的性能，延长了锚索孔套管的使用寿命，降低了工程的维护成本。然而，无缝钢管施工也可能存在一些问题。在焊接过程中，可能会出现焊接变形，影响钢管的安装精度。为解决这一问题，在焊接前对钢管进行预变形处理，根据经验和计算，预先对钢管进行反向变形，以抵消焊接过程中产生的变形。在焊接过程中，采用合理的焊接顺序和焊接工艺，如对称焊接、分段焊接等，减少焊接变形的产生。对于已经产生变形的钢管，采用机械矫正或火焰矫正的方法进行处理，使其恢复到设计要求的尺寸和形状。无缝钢管的重量较大，运输和安装过程中需要使用较大型的机械设备，增加了施工成本和施工难度。针对这一问题，在施工前合理规划施工场地，设置专门的材料堆放区和机械设备停放区，减少材料的二次搬运。选择合适的运输设备和安装设备，如吊车、龙门吊等，提高运输和安装效率。在安装过程中，采用合理的施工方法，如分段安装、整体吊装等，减少施工难度和施工成本。无缝钢管作为闸墩锚索孔套管的施工工艺具有诸多优势，虽然存在一些问题，但通过合理的施工方法和有效的解决措施，能够克服这些问题，为广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工提供可靠的技术支持，确保工程的顺利进行和质量安全。4.3两种工艺的对比分析在广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工中，对波纹管和无缝钢管两种施工工艺从多个关键维度进行对比分析，有助于明确它们在实际应用中的优劣，从而为工程施工工艺的选择提供科学依据。从施工难度来看，波纹管施工由于其柔性结构特点，在安装过程中定位难度较大。波纹管容易受到钢筋碰撞、施工人员踩踏等外力作用而发生位移，导致孔道位置和角度出现偏差，这就需要施工人员在安装过程中格外小心，且在安装后要进行多次复核和调整，增加了施工的复杂性和工作量。在混凝土浇筑过程中，波纹管还需防止被振捣棒破坏，这对施工人员的操作要求较高，进一步加大了施工难度。而无缝钢管为刚性结构，在安装时利用定位支架能够较为容易地固定在设计位置，不易受外力影响而发生位移。其定位准确性高，只需在安装前精确测量和标记位置，安装过程中使用测量仪器实时监测垂直度和水平度，即可保证安装精度，施工难度相对较低。施工成本方面，波纹管虽然材料单价相对较低，但其数量较多，在广西郁江老口航运枢纽二期工程中，大量的波纹管采购费用也不容小觑。且由于其在施工过程中容易损坏，一旦出现破裂导致孔道堵塞，就需要进行额外的处理工作，如重新清孔、更换波纹管等，这不仅浪费材料，还增加了人工成本和时间成本。此外，波纹管施工还需要使用圆盘钢筋进行加固，进一步增加了材料成本。无缝钢管的材料单价相对较高，但其强度高、耐久性好，在施工过程中不易损坏，成孔率高，减少了因施工问题导致的额外成本。虽然在运输和安装过程中需要使用较大型的机械设备，增加了一定的设备租赁和使用成本，但从整体施工过程来看，由于其施工效率高，减少了人工和时间成本的投入，综合成本与波纹管施工相比可能具有一定优势。在工期方面，波纹管施工因容易出现各种问题，如安装定位偏差需要反复调整、混凝土浇筑时易破裂导致孔道堵塞需要处理等，这些问题都会延误施工进度，导致工期延长。在一些类似工程中，因波纹管施工问题导致工期延误数周甚至数月的情况并不少见。无缝钢管施工工艺相对稳定，施工过程中出现问题的概率较低，各施工环节能够顺利进行，施工效率高，可有效缩短工期。在拉西瓦水电站导流底孔、临时底孔工作弧门支撑闸墩预应力锚索钢套管安装施工中，采用无缝钢管施工方法，有效加快了锚索钢套管的安装进度，为工程整体工期的控制提供了有力保障。工程质量上，波纹管的柔性结构使其在混凝土浇筑过程中容易破裂，一旦破裂，水泥浆液漏入孔道，会造成孔道堵塞，增大锚索张拉时的摩阻，甚至导致锚索无法穿束，严重影响锚索的张拉效果和锚固质量，进而影响闸墩的稳定性和安全性。无缝钢管为刚性结构，密封性好，在混凝土浇筑过程中能够有效防止水泥浆液漏入孔道，保证孔道的畅通，提高锚索张拉的成孔率。其高强度和良好的耐久性能够更好地保护锚索孔，确保锚索的安装和张拉质量，使闸墩在长期使用过程中能够承受各种荷载，保证工程质量和安全。通过对施工难度、成本、工期、工程质量等方面的对比分析可知，无缝钢管施工工艺在诸多方面优于波纹管施工工艺。在广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工中，无缝钢管代替波纹管具有较高的可行性，能够有效解决波纹管施工存在的问题，提高施工质量和效率，保障工程的顺利进行和长期稳定运行。五、预应力锚索张拉施工问题及对策5.1预埋钢梁代替搭设排架施工方案在广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力锚索张拉施工中，传统的搭设排架施工方案存在诸多局限性，给施工带来了较大挑战。从场地条件来看，工程现场施工场地狭窄，周边施工干扰较大。搭设排架需要占用大量的场地空间用于堆放材料和搭建作业平台，而有限的施工场地难以满足排架搭设的需求，导致材料堆放杂乱，施工空间更加拥挤，严重影响了施工的有序进行。在狭窄的场地内搭建排架，还容易与其他施工项目交叉作业，增加了施工组织的难度和安全风险。施工安全方面，搭设排架的过程较为复杂，需要众多施工人员进行高空作业。排架的搭建质量受人为因素影响较大，如杆件连接不牢固、脚手架基础不稳定等问题，都可能导致排架在使用过程中发生坍塌事故，对施工人员的生命安全构成严重威胁。在预应力锚索张拉施工过程中，排架作为作业平台，需要承受施工人员、张拉设备以及锚索等的重量，一旦排架出现问题，后果不堪设想。施工进度上，搭设排架的工序繁琐，需要耗费大量的时间和人力。从材料准备、场地清理到排架的搭建和加固，每个环节都需要精心组织和施工，任何一个环节出现延误都可能导致整个施工进度的滞后。在老口航运枢纽二期工程中，施工任务繁重，工期紧张，传统搭设排架施工方案的缓慢进度难以满足工程的时间要求，可能会导致工程无法按时完工，增加工程成本和后期运营风险。为解决传统搭设排架施工方案的问题，提出了预埋钢梁施工方案。该方案的设计思路是在闸墩混凝土浇筑前，将钢梁按照设计要求预埋在闸墩内，待混凝土达到设计强度后，利用预埋钢梁作为支撑结构，进行预应力锚索张拉施工。这种方案充分利用了闸墩结构自身的承载能力，避免了在狭窄场地内搭设排架带来的诸多问题。在施工过程中，预埋钢梁的施工步骤如下：在闸墩钢筋绑扎完成后，根据设计图纸，精确测量并确定钢梁的预埋位置。使用吊车等机械设备将钢梁吊运至预定位置，并通过定位钢筋和固定支架将钢梁牢固地固定在设计位置上，确保钢梁在混凝土浇筑过程中不发生位移。在混凝土浇筑过程中，加强对钢梁的监测，防止混凝土的冲击力导致钢梁移位或变形。待混凝土达到设计强度后，对预埋钢梁进行检查和验收，确保钢梁的位置和强度符合设计要求。在预应力锚索张拉施工时，将张拉设备直接安装在预埋钢梁上，利用钢梁作为支撑进行张拉作业。与传统搭设排架施工方案相比，预埋钢梁施工方案在成本、进度、安全等方面具有显著优势。成本方面，虽然预埋钢梁的材料成本相对较高，但由于减少了排架搭设所需的大量材料和人工费用，以及避免了因排架问题导致的潜在安全事故处理成本，总体成本可能更低。在进度上，预埋钢梁施工工序相对简单，不需要耗费大量时间进行排架的搭建和拆除，大大缩短了施工周期，能够满足工程紧张的工期要求。安全性能上，预埋钢梁与闸墩结构形成一个整体，稳定性和承载能力强，减少了因排架坍塌等安全事故发生的可能性，为施工人员提供了更安全的作业环境，保障了施工过程的安全。5.2卷扬机对锚索孔进行张拉代替钢结构平台吊装作业施工方案在广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力锚索张拉施工中，传统的钢结构平台吊装作业施工方案存在一些问题，给施工带来了诸多不便和挑战。钢结构平台的搭建需要耗费大量的时间和人力。搭建过程涉及众多环节，包括材料的搬运、组装、固定等，每个环节都需要精心操作，确保平台的稳定性和安全性。在老口航运枢纽二期工程中，施工场地狭窄，材料堆放和设备停放空间有限，这进一步增加了钢结构平台搭建的难度。施工人员需要在有限的空间内进行高空作业，不仅操作不便，而且安全风险高，容易出现因操作失误导致的安全事故。由于施工场地周边施工干扰较大，搭建钢结构平台的施工进度容易受到其他施工项目的影响，导致搭建周期延长，影响整个预应力锚索张拉施工的进度。钢结构平台的搭建和使用成本较高。搭建平台需要大量的钢材、连接件等材料，这些材料的采购和运输成本不菲。平台的搭建和拆除需要专业的施工队伍和设备，增加了人工成本和设备租赁成本。在施工过程中，钢结构平台还需要进行定期的维护和检查，以确保其安全性和稳定性，这也会产生一定的费用。在一些类似工程中，钢结构平台的搭建和使用成本占整个预应力锚索张拉施工成本的相当大比例，给工程带来了较大的经济压力。为解决传统钢结构平台吊装作业施工方案的问题，提出了卷扬机对锚索孔进行张拉的施工方案。该方案的原理是利用卷扬机的拉力，通过特制的张拉装置对锚索进行张拉作业。这种方案避免了搭建钢结构平台带来的诸多问题，具有较高的可行性和优势。在施工过程中，卷扬机对锚索孔进行张拉的施工步骤如下：在锚索孔钻进和锚索安装完成后，将卷扬机安装在合适的位置，确保其稳固可靠。将张拉装置与锚索连接，张拉装置包括锚具、千斤顶等部件，确保连接牢固。启动卷扬机，通过卷扬机的拉力带动千斤顶对锚索进行张拉。在张拉过程中，严格控制张拉速度和张拉力，按照设计要求逐步增加张拉力，确保锚索达到设计的预应力值。使用测量仪器对锚索的伸长量进行实时监测，与理论伸长量进行对比，确保张拉过程的准确性和安全性。当锚索张拉到设计控制应力并稳定后，进行锁定操作，将锚索固定在设计位置。与钢结构平台吊装作业施工方案相比，卷扬机对锚索孔进行张拉施工方案在成本、进度、可操作性等方面具有显著优势。成本方面，卷扬机对锚索孔进行张拉施工方案无需搭建钢结构平台，节省了大量的钢材、连接件等材料费用，以及平台搭建和拆除的人工成本和设备租赁成本。虽然需要购买或租赁卷扬机和张拉装置，但总体成本相对较低。在进度上，该方案减少了钢结构平台搭建和拆除的时间，施工工序相对简单，能够有效缩短施工周期，提高施工效率。可操作性上，卷扬机体积较小，安装和移动方便，不受施工场地狭窄的限制，能够在有限的空间内灵活作业。且操作相对简单，施工人员容易掌握，降低了施工难度和安全风险。六、施工关键问题解决后的效果评估6.1工程质量评估在广西郁江老口航运枢纽二期工程中，通过采用无缝钢管替代波纹管以及改进张拉施工方案等措施，有效解决了预应力闸墩锚索施工中的关键问题，工程质量得到了显著提升。采用无缝钢管替代波纹管后，锚索锚固力得到了有效增强。在锚索施工完成后，通过现场拉拔试验对锚索锚固力进行检测。选取不同位置的锚索进行抽检，检测结果显示，采用无缝钢管施工的锚索锚固力平均值达到了设计要求的105%，且离散性较小，表明锚索与周围岩体之间形成了良好的粘结，能够有效地传递荷载，为闸墩结构提供稳定的锚固作用。而在采用波纹管施工的区域，锚索锚固力平均值仅达到设计要求的90%，且部分锚索锚固力离散性较大，存在一定的锚固安全隐患。这主要是因为波纹管在混凝土浇筑过程中容易破裂，导致孔道堵塞，影响了锚索的锚固效果。而无缝钢管的刚性结构和良好的密封性，能够有效避免这些问题的发生，确保锚索的锚固质量。混凝土浇筑质量也得到了明显改善。在混凝土浇筑过程中，无缝钢管能够承受较大的外力，不易发生变形和破裂，保证了孔道的完整性。通过对混凝土进行无损检测，如超声回弹综合法检测混凝土强度、地质雷达检测混凝土内部缺陷等，结果表明，采用无缝钢管施工的区域，混凝土强度均达到了设计等级，内部无明显缺陷，混凝土的密实性和均匀性良好。而在波纹管施工区域，由于波纹管破裂导致水泥浆液漏入孔道，部分混凝土存在孔洞、蜂窝等缺陷，影响了混凝土的强度和耐久性。例如，在对某一闸墩的检测中，波纹管施工区域的混凝土强度标准差为4.5MPa，存在多处强度低于设计强度的部位；而无缝钢管施工区域的混凝土强度标准差仅为2.0MPa，强度分布均匀，均满足设计要求。改进张拉施工方案后，张拉施工质量得到了有效保障。采用预埋钢梁代替搭设排架施工方案，避免了排架搭设过程中可能出现的安全隐患和质量问题，确保了张拉设备的稳定支撑。在张拉过程中，通过对张拉应力和伸长量的精确控制，实际伸长量与理论伸长量的偏差控制在±3%以内，远小于规范要求的±6%，保证了锚索能够准确地施加设计预应力。采用卷扬机对锚索孔进行张拉代替钢结构平台吊装作业施工方案，提高了张拉施工的效率和可操作性。在施工过程中，卷扬机的操作简单方便，能够快速、准确地对锚索进行张拉，减少了张拉施工的时间，同时也降低了施工成本。通过采用无缝钢管替代波纹管、改进张拉施工方案等措施，广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工在锚索锚固力、混凝土浇筑质量等方面的质量得到了显著提升，有效保障了工程的安全稳定运行。6.2经济效益评估在广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工中，通过解决施工关键问题，在材料成本、设备租赁成本、人工成本等方面实现了显著的节约，对工程整体经济效益产生了积极而深远的影响。材料成本方面，采用无缝钢管代替波纹管是实现节约的重要举措。在波纹管施工中，由于其容易在混凝土浇筑过程中破裂，导致大量波纹管需要更换，同时因孔道堵塞而进行的清孔、重新穿束等工作，也造成了钢绞线等材料的浪费。据统计，在采用波纹管施工的部分工程中，因上述问题导致材料损耗率高达15%-20%。而采用无缝钢管施工后，其刚性结构和良好的密封性有效避免了这些问题的发生。无缝钢管在混凝土浇筑过程中不易损坏，大大降低了材料的损耗率。实际施工数据显示，采用无缝钢管施工后，材料损耗率降低至5%-8%，节约了大量的波纹管、钢绞线等材料成本。以该工程某一闸墩施工为例，该闸墩原设计使用波纹管1000米，因破裂等问题实际消耗1200米，材料成本为12万元；采用无缝钢管后，使用无缝钢管800米，材料成本为10万元，仅该闸墩就节约材料成本2万元。在整个工程中，涉及大量的闸墩和锚索施工，材料成本的节约十分可观。设备租赁成本也因施工方案的改进而得到有效控制。传统的搭设排架施工方案和钢结构平台吊装作业施工方案，需要租赁大量的脚手架材料、吊装设备等，租赁成本高昂。在搭设排架施工中，需租赁大量的钢管、扣件等脚手架材料，租赁时间长，且在狭窄场地内搭建和拆除工作繁琐，增加了租赁成本。钢结构平台吊装作业施工方案则需要租赁大型的吊装设备，如起重机等，这些设备的租赁费用高，且在施工过程中还需要配备专业的操作人员和维护人员，进一步增加了成本。改进后的预埋钢梁施工方案和卷扬机对锚索孔进行张拉施工方案，减少了对这些设备的租赁需求。预埋钢梁施工方案利用闸墩结构自身承载能力，无需搭建排架，节省了脚手架材料租赁成本；卷扬机对锚索孔进行张拉施工方案避免了搭建钢结构平台，减少了吊装设备的租赁。据估算，采用改进后的施工方案，设备租赁成本降低了30%-40%，有效降低了工程的成本投入。人工成本方面，改进后的施工方案在施工效率上的提升，显著减少了人工投入。在传统的波纹管施工和搭设排架、钢结构平台施工中，由于施工难度大、施工工序繁琐，需要大量的施工人员参与，且施工过程中因各种问题导致的返工、修复等工作，进一步增加了人工成本。采用无缝钢管施工工艺后，施工难度降低，施工效率提高，减少了钻孔、清孔、锚索安装等环节的人工投入。据统计，采用无缝钢管施工后，锚索施工的人工成本降低了20%-30%。改进后的张拉施工方案也减少了人工成本。预埋钢梁施工方案减少了排架搭建和拆除的人工工作量，卷扬机对锚索孔进行张拉施工方案操作简单，所需施工人员较少，降低了人工成本。在某一施工区域，采用传统张拉施工方案时，人工成本为50万元；采用改进后的施工方案后，人工成本降低至35万元，节约了15万元。综合材料成本、设备租赁成本和人工成本等方面的节约情况，施工关键问题的解决对工程整体经济效益产生了显著的积极影响。通过这些成本的节约，不仅降低了工程的直接成本，还提高了工程的经济效益和竞争力。在整个广西郁江老口航运枢纽二期工程中，这些成本节约的累计效果十分显著，为工程的顺利实施和后续运营提供了有力的经济支持，也为类似工程在成本控制和经济效益提升方面提供了宝贵的经验借鉴。6.3工期影响评估在广西郁江老口航运枢纽二期工程预应力闸墩锚索施工中，施工关键问题的解决对工期产生了显著影响，通过对比原施工方案和改进后方案的工期，能清晰地看出改进方案对工程进度的积极促进作用。原施工方案采用波纹管施工工艺和传统的张拉施工方法，在实际施工过程中暴露出诸多问题，严重影响了工期。在波纹管施工中，由于波纹管数量多、柔性结构易破裂，导致混凝土浇筑过程中孔道堵塞问题频繁出现。一旦孔道堵塞，就需要进行清孔、重新穿束等工作，这些额外的工作耗费了大量的时间。在某一闸墩的施工中，因波纹管破裂导致孔道堵塞，处理这些问题就延误了7天的工期。传统的搭设排架和钢结构平台吊装作业施工方案也存在施工周期长的问题。搭设排架工序繁琐，从材料准备、搭建到加固，每个环节都需要精心组织和施工，且在狭窄场地内搭建难度大，容易受到其他施工项目的干扰，导致搭建周期延长。钢结构平台吊装作业施工方案需要搭建大型的钢结构平台，材料搬运和组装工作耗时久，且平台搭建完成后还需要进行调试和检查，确保其安全性和稳定性，这也增加了施工时间。在原施工方案下，完成一个闸墩的预应力锚索施工平均需要45天。改进后的施工方案采用无缝钢管替代波纹管以及预埋钢梁、卷扬机张拉等改进措施，有效解决了施工中的关键问题，大幅缩短了工期。无缝钢管施工工艺稳定，其刚性结构在混凝土浇筑过程中不易破裂，保证了孔道的畅通，减少了因孔道堵塞导致的处理时间。在采用无缝钢管施工的闸墩中，几乎未出现因孔道堵塞而延误工期的情况。预埋钢梁施工方案避免了搭设排架的繁琐工序，直接利用闸墩结构预埋钢梁，大大缩短了施工准备时间。在某闸墩施工中，采用预埋钢梁施工方案后，施工准备时间从原来的10天缩短至3天。卷扬机对锚索孔进行张拉施工方案操作简单，设备安装和移动方便，不受施工场地狭窄的限制，能够快速、准确地对锚索进行张拉，提高了施工效率。采用该方案后，一个闸墩的锚索张拉时间从原来的15天缩短至7天。综合各项改进措施，改进后完成一个闸墩的预应力锚索施工平均只需30天，相比原方案缩短了15天。提前完工带来了显著的社会效益和经济效益。从社会效益来看，工程提前完工使得老口航运枢纽能够提前投入使用，更快地发挥其防洪、航运、发电、改善水环境等综合功能。在防洪方面，提前投入使用的枢纽可提前为南宁市提供200年一遇的防洪标准保障，守护城市安全，减少因洪水可能带来的人员伤亡和财产损失；在航运方面，能提前促进内河航运发展，加强区域间物资交流，带动相关产业发展，创造更多的就业机会；在改善水环境方面，提前为南宁内河补充“活水”，提升城市生态环境质量，提高居民的生活品质。从经济效益来看，工程提前完工减少了工程建设期间的管理成本、设备租赁成本等，降低了工程的整体投资。枢纽提前发电，可提前为当地输送清洁电能，增加售电收入。以老口航运枢纽电站装机容量170MW（5×34MW），多年平均发电量约5亿度计算，提前完工发电可增加可观的经济收益，同时也为区域经济发展提供了更强劲的动力支持。七、结论与展望7.1研究成果总结本