1工程概述

三峽永久船閘,主體段全長1657m,最大開挖深度170m,雙線閘槽間保留寬約56~60m,高45~68m的直立巖體中隔墩,形成4個直立墻面。

永久船閘巖石以閃長花崗巖為主,巖性很好,但是由于受斷層裂隙切割、開挖后應(yīng)力釋放等因素影響,邊坡穩(wěn)定存在很大隱患。為改善高邊坡巖體及薄襯砌混凝土墻的穩(wěn)定,設(shè)計采用了高強錨桿加固方式,使混凝土墻通過高強錨桿與巖體連接共同組成結(jié)構(gòu),保障今后船閘安全運行。

永久船閘高強錨桿施工技術(shù)復雜,其主要特點是:

(1)地質(zhì)條件復雜。永久船閘開挖完成后,暴露出較明顯的斷層、裂隙,特別在閘首交角附近及邊坡頂層松動巖體較多,鉆孔時易塌孔,注漿時易漏漿,施工起來困難。

(2)邊坡高度大。在直立墻45~68m高的排架上施工,造孔設(shè)備吊裝及安裝時操作人員安全難以保障。

(3)工程量大,工期短,施工強度高。永久船閘的4個直立坡面,總面積達25.6萬m2,優(yōu)化后高強錨桿設(shè)計總量為9萬余根,平均每100m2約38根。月最高強度達13000多根。

2高強錨桿的布置與結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1布置

高強錨桿主要分布在4個直立坡襯砌段、機房小平臺、閘首底板及陡坎處,呈上疏下密、下短上長規(guī)律分布,共9萬余根。錨桿長6~13m,最頂上一排距閘頂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結(jié)構(gòu)設(shè)計

高強錨桿采用φ32mmⅤ級精軋螺紋鋼筋,錨桿結(jié)構(gòu)分為內(nèi)錨段、外露段、自由段三部分。

內(nèi)錨段設(shè)半圓形托架,規(guī)格φ12mm,用鋼筋鉗夾緊,距離自由段、底端部1m處各一個,內(nèi)錨段中間段所設(shè)托架間距不大于2m。外露段長1.05~3.0m,端部錨墊板由鋼墊板(200mm×200mm×20mm)、螺母(長72mm)、彈簧墊圈、螺帽等組成。自由段經(jīng)噴砂除銹,熱噴鋅200μm,涂層封閉200μm橡膠套管保護,防腐長度有50cm、100cm、150cm三種。

3設(shè)計要求

3.1鉆孔

鉆孔孔徑應(yīng)不小于φ76mm,孔斜偏差應(yīng)小于2°~4°,孔位誤差應(yīng)小于100cm,孔深誤差應(yīng)小于10cm。

3.2高強錨桿材質(zhì)及自由段防腐處理

采用φ32mm精軋螺紋鋼筋,尺寸符合設(shè)計要求;表面干凈、無銹、無油污;噴鋅均勻,無起皮、鼓包;涂層光滑、平整、無針孔、氣泡缺陷;外套橡膠管無劃痕破損,兩端綁扎結(jié)實。

3.3砂漿強度要求

砂漿強度標號采用R7=300#,砂漿原材料和配比符合設(shè)計要求,檢驗強度合格,注漿飽滿密實,灌入量不小于理論值,灌漿壓力滿足設(shè)計要求。

4施工工藝

4.1高強錨桿施工藝流程

搭設(shè)排架→鉆孔、沖洗,同時錨桿加工→驗孔→插桿→校核安裝線→封孔→外露段保護→灌漿→巖面沖洗→澆筑拉拔檢測墩頭(大于安裝數(shù)的10%)→單元驗收評定。

4.2搭設(shè)排架

高強錨桿孔位高度最高達到68m,須搭設(shè)排架進行造孔、安裝。排架必須保征自身安全和穩(wěn)定,鋼管最小搭接長度為20cm,抗沖擊、不搖晃,能滿足承重要求。施工排架采用直徑48mm,壁厚3.5mm的鋼管。立桿基礎(chǔ)固定在基巖面上,排架距巖壁30cm,立桿間距2.0m,橫桿間距1.5m,架體與巖壁用插筋連接固定,插筋與巖壁成30°角,深入巖體50cm以上,按5m×6m(高×寬)布置,采用350#速凝早強砂漿固結(jié),在排架外側(cè)每隔6m設(shè)立斜支撐。每層鋪設(shè)跳板,架體外側(cè)設(shè)安全網(wǎng),內(nèi)側(cè)設(shè)上下爬梯等應(yīng)符合有關(guān)安全管理規(guī)定。

4.3鉆孔及沖洗

鉆孔機具采用宣化100B型水平孔機或改裝的四平鉆機,鉆進方法采用全斷面風動沖擊法;造孔完畢后,孔內(nèi)要清洗干凈,無雜物、巖屑、積水。

4.4錨桿加工

采用車間生產(chǎn)方式,經(jīng)防腐后的錨桿平放在車間工作臺上,對單根錨桿用電動刷進行除污、除銹并按設(shè)計要求安裝托架、綁扎進回漿管,在插桿前進行驗收。

4.5驗孔

按總造孔量的20%進行抽樣測量,孔斜采用經(jīng)緯儀測量,孔深用竹桿插入孔內(nèi)量測。

4.6插桿

采用人工配以滑輪組相結(jié)合的施工辦法。加工好的錨桿運輸?shù)叫枰惭b的相應(yīng)部位,用滑輪組把錨桿吊裝到相應(yīng)孔位的排架上,再用人工推送進孔。

4.7校核安裝線

錨桿離模板間距采用測量儀器放樣控制:底部第一臺階5~10cm,第二臺階5~10cm,第三臺階5~20cm。對于超挖大于30cm的部位,其自由段安裝在孔內(nèi)外的長度按原設(shè)計要求,端部采用冷擠壓接長辦法達到設(shè)計安裝線;對于超挖大于10cm而小于30cm的部位,調(diào)節(jié)其自由段的孔內(nèi)外長度,保證自由段在孔內(nèi)10cm以上且使錨桿端部在設(shè)計安裝線上;對于超挖小于10cm的部位,自由段位置按原孔內(nèi)外長度設(shè)計安裝?？卓谟寐榻z和水泥砂漿封堵,要求嚴密、不漏水。

4.8外露段保護

采用軟橡膠套管,在混凝土開倉前取下,然后作除銹處理并安裝錨墊板。

4.9制漿與灌漿

砂漿原材料按配合比稱量好后,送入C232砂漿泵攪拌桶,每次攪拌3分鐘以上,經(jīng)網(wǎng)篩進入下層攪拌桶。采用擠壓式灰漿泵或泥漿泵進行施灌,灌漿壓力0.2~0.3MPa。灌漿時,認真做好灌漿記錄,并有終檢人員和現(xiàn)場監(jiān)理工程師監(jiān)督檢查,采取自下而上的灌漿順序,可以防止因漿液由于自重作用串至下部錨桿孔中,堵塞其它孔?；貪{管管口應(yīng)高于孔口2.0m,掛于上一層排架,灌漿出濃漿一分鐘以上,結(jié)束灌漿,綁扎回漿管,為提高灌漿密實性,須繼續(xù)壓漿3~5s后綁扎進漿管。每根錨桿灌漿完畢后必須用清水沖洗巖面,保證巖面錨桿外露部分清潔、干凈。

表1為南線二閘室南坡相鄰兩排高強錨桿灌漿情況記錄表(隨機抽取)。

表1高強錨桿灌漿情況記錄表

編號123456789設(shè)計*15475..315479..315483.815485.115486.4孔位Y7934.57934.57934.57934.57934.57934.57934.57934.57934.5樁號Z114.25114.25114.25114.25114.25114.25114.25114.25114.25

錨桿長度(m)

888888888

自由段長度(m)

0.50.50.50.50.50.50.50.50.5自由段孔外長度(cm)設(shè)計實際.342.541.941.542.242.742.942.543.1編號123456789設(shè)計*15475..315479..315483.815485.115486.4孔位Y7934.57934.57934.57934.57934.57934.57934.57934.57934.5樁號Z115.6115.6115.6115.6115.6115.6115.6115.6115.6錨桿長度(m)888888888自由段長度(m)0.50.50.50.50.50.50.50.50.5自由段孔位

長度(cm)設(shè)計實際灌漿量(L)42.742.341.541.842.341.742.642.342.8

理論灌漿量:[π(D/2)2×h-π(φ/2)2×h]/1000=[3.14×(76/2)2×6.5-3.14×(32/2)2×6.5]/1000=24.2L

其中:π取3.14;D為錨桿孔直徑,單位mm;φ為錨桿直徑,單位mm;h為孔深(注:8m長的高強錨桿內(nèi)錨段長6.5m),單位m。

結(jié)果表明實際耗漿量一般為理論需漿量的1.8倍左右。

4.10拉拔檢測

為了檢測灌漿的質(zhì)量,采用YQT600-B型千斤頂單根拉拔檢測,抽檢數(shù)達設(shè)計安裝量的10%以上,分5級,加壓至450kN。

4.11單元驗收

根據(jù)結(jié)構(gòu)混凝土分區(qū)劃分單元,每單元各工序要符合設(shè)計要求且施工記錄完整,檢測資料齊全才準予驗收。每天每一灌漿區(qū)必須取一組砂漿試樣。隨機抽取兩相鄰區(qū)試樣檢測結(jié)果如表2。

實際結(jié)果表明錨桿砂漿強度均達到設(shè)計要求且優(yōu)良。

5施工中的問題及解決方法

5.1鉆孔深度控制

高強錨桿鉆孔除了孔位、孔斜要嚴格控制外,孔深也是重要一項。高強錨桿外端受模板及孔內(nèi)外自由段擱置長度的雙重限制,鉆孔深度不能小于設(shè)計孔深,但也不能超鉆太多,一般控制在20cm以內(nèi)。

表2

工程部位樁號高程設(shè)計標號水泥品種取樣日期檢驗日期抗壓強度(MPa)北線*=15714~1572493.7~132.71999-9-241999-10-132.91999-9-251999-10-246.3三閘室R7=300#普硅525#1999-9-171999-9-2456.7*=15724~1573493.7~132.71999-9-251999-10-246.3北坡1999-9-261999-10-339.1

5.2鉆孔粉塵控制

鉆孔施工為避免干鉆法粉塵嚴重超標,濕鉆法鉆孔效率低的弊端,采取了噴水除塵干鉆法,在干鉆法施工的基礎(chǔ)上,孔口處另設(shè)一個高壓霧狀水噴頭,粉塵降低了98%左右。

5.3注漿密實性控制

采取錨桿上安裝兩根φ25mm的塑料進、回漿管辦法,進漿管離孔底20cm左右,回漿管離孔口20cm左右,先插桿、封孔后,再注漿,保證孔內(nèi)漿液是在一定壓強下回漿。

5.4斷層、裂隙的處理

巖體斷層、裂隙發(fā)育較明顯的地方,高強錨桿灌漿時易產(chǎn)生漏漿而導致不密實,為解決此類問題,應(yīng)先進行固結(jié)灌漿處理(對地質(zhì)條件特別差的地方,先對巖面噴護處理,再進行固灌),然后再造孔、安裝。實踐證明,此種方法起到了事半功倍的效果。

篇2:船閘高強錨桿施工技術(shù)質(zhì)量安全控制

永久船閘高強錨桿施工技術(shù)及質(zhì)量安全控制

肖保林

(武警水電三峽工程指揮部質(zhì)檢處)

摘要:三峽永久船閘主體段長1657m,基礎(chǔ)開挖后形成40~170m的高邊坡,閘室邊墻高45~68m,由于斷層、裂隙、開挖爆破震動及應(yīng)力釋放等原因,直接影響了直立邊坡的穩(wěn)定。閘墻混凝土采取薄襯砌墻型式,為保證直立坡巖體和襯砌墻混凝土的穩(wěn)定安全,考慮兩者聯(lián)合作用,設(shè)計采用高強錨桿對其進行支護,設(shè)計總量達9萬余根,施工后砂漿強度及拉拔檢測均滿足設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞:高強錨桿;高排架;施工;永久船閘;三峽工程

1工程概述

三峽永久船閘,主體段全長1657m,最大開挖深度170m,雙線閘槽間保留寬約56~60m,高45~68m的直立巖體中隔墩,形成4個直立墻面。

永久船閘巖石以閃長花崗巖為主,巖性很好,但是由于受斷層裂隙切割、開挖后應(yīng)力釋放等因素影響,邊坡穩(wěn)定存在很大隱患。為改善高邊坡巖體及薄襯砌混凝土墻的穩(wěn)定,設(shè)計采用了高強錨桿加固方式,使混凝土墻通過高強錨桿與巖體連接共同組成結(jié)構(gòu),保障今后船閘安全運行。

永久船閘高強錨桿施工技術(shù)復雜,其主要特點是:

(1)地質(zhì)條件復雜。永久船閘開挖完成后,暴露出較明顯的斷層、裂隙,特別在閘首交角附近及邊坡頂層松動巖體較多,鉆孔時易塌孔,注漿時易漏漿,施工起來困難。

(2)邊坡高度大。在直立墻45~68m高的排架上施工,造孔設(shè)備吊裝及安裝時操作人員安全難以保障。

(3)工程量大,工期短,施工強度高。永久船閘的4個直立坡面,總面積達25.6萬m2,優(yōu)化后高強錨桿設(shè)計總量為9萬余根,平均每100m2約38根。月最高強度達13000多根。

2高強錨桿的布置與結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1布置

高強錨桿主要分布在4個直立坡襯砌段、機房小平臺、閘首底板及陡坎處,呈上疏下密、下短上長規(guī)律分布,共9萬余根。錨桿長6~13m,最頂上一排距閘頂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結(jié)構(gòu)設(shè)計

高強錨桿采用φ32mmⅤ級精軋螺紋鋼筋,錨桿結(jié)構(gòu)分為內(nèi)錨段、外露段、自由段三部分。

內(nèi)錨段設(shè)半圓形托架,規(guī)格φ12mm,用鋼筋鉗夾緊,距離自由段、底端部1m處各一個,內(nèi)錨段中間段所設(shè)托架間距不大于2m。外露段長1.05~3.0m,端部錨墊板由鋼墊板(200mm×200mm×20mm)、螺母(長72mm)、彈簧墊圈、螺帽等組成。自由段經(jīng)噴砂除銹,熱噴鋅200μm,涂層封閉200μm橡膠套管保護,防腐長度有50cm、100cm、150cm三種。

3設(shè)計要求

3.1鉆孔

鉆孔孔徑應(yīng)不小于φ76mm,孔斜偏差應(yīng)小于2°~4°,孔位誤差應(yīng)小于100cm,孔深誤差應(yīng)小于10cm。

3.2高強錨桿材質(zhì)及自由段防腐處理

采用φ32mm精軋螺紋鋼筋,尺寸符合設(shè)計要求;表面干凈、無銹、無油污;噴鋅均勻,無起皮、鼓包;涂層光滑、平整、無針孔、氣泡缺陷;外套橡膠管無劃痕破損,兩端綁扎結(jié)實。

3.3砂漿強度要求

砂漿強度標號采用R7=300#,砂漿原材料和配比符合設(shè)計要求,檢驗強度合格,注漿飽滿密實,灌入量不小于理論值,灌漿壓力滿足設(shè)計要求。

4施工工藝

4.1高強錨桿施工藝流程

搭設(shè)排架→鉆孔、沖洗,同時錨桿加工→驗孔→插桿→校核安裝線→封孔→外露段保護→灌漿→巖面沖洗→澆筑拉拔檢測墩頭(大于安裝數(shù)的10%)→單元驗收評定。

4.2搭設(shè)排架

高強錨桿孔位高度最高達到68m,須搭設(shè)排架進行造孔、安裝。排架必須保征自身安全和穩(wěn)定,鋼管最小搭接長度為20cm,抗沖擊、不搖晃,能滿足承重要求。施工排架采用直徑48mm,壁厚3.5mm的鋼管。立桿基礎(chǔ)固定在基巖面上,排架距巖壁30cm,立桿間距2.0m,橫桿間距1.5m,架體與巖壁用插筋連接固定,插筋與巖壁成30°角,深入巖體50cm以上,按5m×6m(高×寬)布置,采用350#速凝早強砂漿固結(jié),在排架外側(cè)每隔6m設(shè)立斜支撐。每層鋪設(shè)跳板,架體外側(cè)設(shè)安全網(wǎng),內(nèi)側(cè)設(shè)上下爬梯等應(yīng)符合有關(guān)安全管理規(guī)定。

4.3鉆孔及沖洗

鉆孔機具采用宣化100B型水平孔機或改裝的四平鉆機,鉆進方法采用全斷面風動沖擊法;造孔完畢后,孔內(nèi)要清洗干凈,無雜物、巖屑、積水。

4.4錨桿加工

采用車間生產(chǎn)方式,經(jīng)防腐后的錨桿平放在車間工作臺上,對單根錨桿用電動刷進行除污、除銹并按設(shè)計要求安裝托架、綁扎進回漿管,在插桿前進行驗收。

4.5驗孔

按總造孔量的20%進行抽樣測量,孔斜采用經(jīng)緯儀測量,孔深用竹桿插入孔內(nèi)量測。

4.6插桿

采用人工配以滑輪組相結(jié)合的施工辦法。加工好的錨桿運輸?shù)叫枰惭b的相應(yīng)部位,用滑輪組把錨桿吊裝到相應(yīng)孔位的排架上,再用人工推送進孔。

4.7校核安裝線

錨桿離模板間距采用測量儀器放樣控制:底部第一臺階5~10cm,第二臺階5~10cm,第三臺階5~20cm。對于超挖大于30cm的部位,其自由段安裝在孔內(nèi)外的長度按原設(shè)計要求,端部采用冷擠壓接長辦法達到設(shè)計安裝線;對于超挖大于10cm而小于30cm的部位,調(diào)節(jié)其自由段的孔內(nèi)外長度,保證自由段在孔內(nèi)10cm以上且使錨桿端部在設(shè)計安裝線上;對于超挖小于10cm的部位,自由段位置按原孔內(nèi)外長度設(shè)計安裝?？卓谟寐榻z和水泥砂漿封堵,要求嚴密、不漏水。

4.8外露段保護

采用軟橡膠套管,在混凝土開倉前取下,然后作除銹處理并安裝錨墊板。

4.9制漿與灌漿

砂漿原材料按配合比稱量好后,送入C232砂漿泵攪拌桶,每次攪拌3分鐘以上,經(jīng)網(wǎng)篩進入下層攪拌桶。采用擠壓式灰漿泵或泥漿泵進行施灌,灌漿壓力0.2~0.3MPa。灌漿時,認真做好灌漿記錄,并有終檢人員和現(xiàn)場監(jiān)理工程師監(jiān)督檢查,采取自下而上的灌漿順序,可以防止因漿液由于自重作用串至下部錨桿孔中,堵塞其它孔?；貪{管管口應(yīng)高于孔口2.0m,掛于上一層排架,灌漿出濃漿一分鐘以上,結(jié)束灌漿,綁扎回漿管,為提高灌漿密實性,須繼續(xù)壓漿3~5s后綁扎進漿管。每根錨桿灌漿完畢后必須用清水沖洗巖面,保證巖面錨桿外露部分清潔、干凈。

表1為南線二閘室南坡相鄰兩排高強錨桿灌漿情況記錄表(隨機抽取)。

表1高強錨桿灌漿情況記錄表

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編號123456789

________________________________________

設(shè)計*15475..315479..315483.815485.115486.4

孔位Y7934.57934.57934.57934.57934.57934.57934.57934.57934.5

樁號Z114.25114.25114.25114.25114.25114.25114.25114.25114.25

錨桿長度(m)888888888

自由段長度(m)0.50.50.50.50.50.50.50.50.5

自由段孔外長度(cm)設(shè)計

實際

42.342.541.941.542.242.742.942.543.1

________________________________________

編號123456789

________________________________________

設(shè)計*15475..315479..315483.815485.115486.4

孔位Y7934.57934.57934.57934.57934.57934.57934.57934.57934.5

樁號Z115.6115.6115.6115.6115.6115.6115.6115.6115.6

錨桿長度(m)888888888

自由段長度(m)0.50.50.50.50.50.50.50.50.5

自由段孔位

長度(cm)設(shè)計

實際

灌漿量(L)42.742.341.541.842.341.742.642.342.8

________________________________________

理論灌漿量:[π(D/2)2×h-π(φ/2)2×h]/1000=[3.14×(76/2)2×6.5-3.14×(32/2)2×6.5]/1000=24.2L

其中:π取3.14;D為錨桿孔直徑,單位mm;φ為錨桿直徑,單位mm;h為孔深(注:8m長的高強錨桿內(nèi)錨段長6.5m),單位m。

結(jié)果表明實際耗漿量一般為理論需漿量的1.8倍左右。

4.10拉拔檢測

為了檢測灌漿的質(zhì)量,采用YQT600-B型千斤頂單根拉拔檢測,抽檢數(shù)達設(shè)計安裝量的10%以上,分5級,加壓至450kN。

4.11單元驗收

根據(jù)結(jié)構(gòu)混凝土分區(qū)劃分單元,每單元各工序要符合設(shè)計要求且施工記錄完整,檢測資料齊全才準予驗收。每天每一灌漿區(qū)必須取一組砂漿試樣。隨機抽取兩相鄰區(qū)試樣檢測結(jié)果如表2。

實際結(jié)果表明錨桿砂漿強度均達到設(shè)計要求且優(yōu)良。

5施工中的問題及解決方法

5.1鉆孔深度控制

高強錨桿鉆孔除了孔位、孔斜要嚴格控制外,孔深也是重要一項。高強錨桿外端受模板及孔內(nèi)外自由段擱置長度的雙重限制,鉆孔深度不能小于設(shè)計孔深,但也不能超鉆太多,一般控制在20cm以內(nèi)。

表2

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工程部位樁號高程設(shè)計標號水泥品種取樣日期檢驗日期抗壓強度(MPa)

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北線*=15714~1572493.7~132.71999-9-241999-10-132.9

1999-9-251999-10-246.3

三閘室R7=300#普硅525#1999-9-171999-9-2456.7

*=15724~1573493.7~132.71999-9-251999-10-246.3

北坡1999-9-261999-10-339.1

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5.2鉆孔粉塵控制

鉆孔施工為避免干鉆法粉塵嚴重超標,濕鉆法鉆孔效率低的弊端,采取了噴水除塵干鉆法,在干鉆法施工的基礎(chǔ)上,孔口處另設(shè)一個高壓霧狀水噴頭,粉塵降低了98%左右。

5.3注漿密實性控制

采取錨桿上安裝兩根φ25mm的塑料進、回漿管辦法,進漿管離孔底20cm左右,回漿管離孔口20cm左右,先插桿、封孔后,再注漿,保證孔內(nèi)漿液是在一定壓強下回漿。

5.4斷層、裂隙的處理

巖體斷層、裂隙發(fā)育較明顯的地方,高強錨桿灌漿時易產(chǎn)生漏漿而導致不密實,為解決此類問題,應(yīng)先進行固結(jié)灌漿處理(對地質(zhì)條件特別差的地方,先對巖面噴護處理,再進行固灌),然后再造孔、安裝。實踐證明,此種方法起到了事半功倍的效果。