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    開挖庫邊豎井采用噴錨加錨索支護技術的應用

    2015-12-17 09:14:24于龍
    水利水電工程設計 2015年3期
    關鍵詞:豎井鋼絞線張拉

    于龍

    開挖庫邊豎井采用噴錨加錨索支護技術的應用

    于龍

    根據(jù)遼寧省重點輸水工程中檢修豎井的施工實例,介紹在水庫邊開挖引水豎井過程中所采取的支護措施,并著重論述普通錨噴技術加預應力錨索組合加固技術的應用,對于類似工程的設計與施工將有一定的借鑒意義。

    庫邊引水豎井 開挖支護 錨噴技術 預應力錨索 組合加固

    遼寧省重點輸水工程中新建一座引水豎井,開挖坡度較陡,巖體破碎,直接危及施工安全,因此,開挖時采用何種支護措施是工程成敗的關鍵。該豎井設計開挖頂高程為319.6 m,底高程275 m,最大開挖深度為44.6 m。

    1 工程地質(zhì)條件

    該豎井開挖地層巖性上部為第四系坡積土夾塊石,厚度2~4 m,下部為含礫巖屑凝灰?guī)r,其中強風化巖厚10~15 m,弱風化巖厚30~40 m,開挖巖性以弱風化—微風化為主。

    2 支護方案

    根據(jù)地勘資料,原豎井開挖支護方案為噴射混凝土100~150 mm,錨桿為Φ22@1 500 mm、L= 2 500 mm和Φ22@1 500 mm、L=3 000 mm,梅花形布置。但是,實際開挖揭露出的巖屑凝灰?guī)r巖體結(jié)構(gòu)面發(fā)育,含有風化裂隙或夾泥層,層間結(jié)合不良,對坡面穩(wěn)定性影響較大。邊坡支護必須隨開挖及時跟進,除采用普通錨桿、掛鋼筋網(wǎng)加噴混凝土的支護方式外,局部增加預應力錨索進行加固,以提高邊坡巖體的整體性和穩(wěn)定性。具體為:Φ25@1 500 mm、L=3 000 mm錨桿和Φ32@1 500 mm、L=6 000 mm錨桿梅花形布置;鋼筋網(wǎng)為Φ12@200 mm×200 mm;噴射混凝土性能指標為C30W10,厚150 mm;錨索類型為端頭錨,間距6 m,級別1 000 kN,每根錨索由7Φ5 mm鋼絞線(強度1 860 MPa)組成,內(nèi)錨段長6.5 m,張拉段長8.5 m,外露長度1.3 m。見圖1。

    3 支護施工技術

    3.1 支護施工工藝

    圖1 豎井支護布置剖面簡圖

    根據(jù)本工程的特點,支護隨開挖及時進行,即當每層的開挖清渣結(jié)束后,立即按設計進行本層的支護施工。

    支護施工工藝見圖2。

    圖2 支護施工工藝

    3.2 錨桿安裝

    為節(jié)省安裝時間,本工程中錨桿長度為3 m的采用水泥卷錨桿,錨桿長度為6 m的采用普通水泥砂漿錨桿。

    錨桿孔采用YT-28手風鉆成孔,成孔孔徑45~50 mm。當鉆機鉆至規(guī)定深度后,用高壓風吹孔,清除孔內(nèi)巖粉、積水等。桿體尾部的墊板應緊貼巖壁,未接觸部位應楔緊或采用異形墊板以保證接觸緊密。注漿材料未終凝前不得隨意敲擊、碰撞錨桿。

    3.2.1 水泥卷錨桿安裝

    水泥卷在安裝前應先浸水,浸水時間以水泥卷不冒泡為準。藥卷裝入錨桿孔采用堅硬、順直的木棍或相似的物體送至孔底,錨桿則用手風鉆帶動,邊旋轉(zhuǎn)邊徐徐推進,最后保證桿體露出巖面的長度不大于噴射混凝土的厚度。

    3.2.2 水泥砂漿錨桿安裝

    水泥砂漿錨桿采用“先注漿后插錨桿”的施工工藝。

    首先用HS-150型砂漿泵向孔內(nèi)注入約孔深2/3的水泥砂漿,注漿管要插至距孔底50~100 mm處,隨漿液注入緩慢均勻地拔出。注完漿后立即由人工插入錨桿,孔口砂漿不滿部分應進行補灌,并用砂漿將孔口抹平。

    3.3 掛鋼筋網(wǎng)

    鋼筋網(wǎng)在巖面初噴混凝土并安裝錨桿后進行。

    根據(jù)現(xiàn)場實際情況,鋼筋在加工廠下料制作,現(xiàn)場人工綁扎。鋼筋網(wǎng)隨受噴面的起伏鋪設,在有錨桿的部位用錨桿墊板把鋼筋網(wǎng)與錨桿聯(lián)結(jié)在一起,其它部位可利用手風鉆打淺孔,用U形卡固定網(wǎng)片。整個鋼筋網(wǎng)片應綁扎牢固,在噴射混凝土時鋼筋不得晃動。

    3.4 噴射混凝土

    噴射混凝土采用“濕噴”法,由TK-500濕噴機施噴。每層石方開挖完成后立即進行混凝土初噴,厚度30~50 mm;待鋼筋網(wǎng)片綁扎完成驗收合格后進行復噴,保證混凝土最終厚度達到150 mm。

    混合料利用強制式攪拌機拌和,混凝土罐車運輸,濕噴機布置在地面,噴射手在井下作業(yè)?;炷羾娚淝皯酶邏猴L吹掃巖面,并根據(jù)施噴面積分成1.5~2.0 m的小段,在每段內(nèi)由下向上進行混凝土噴射。為保證噴射厚度,在每小段內(nèi)的巖壁上都用短鋼筋埋設厚度標志。混凝土終凝2 h后開始養(yǎng)護,養(yǎng)護時間不少于7 d。

    3.5 預應力錨索

    根據(jù)現(xiàn)場實際開挖情況,在第2級與第3級馬道邊坡上(巖坎側(cè)邊坡除外)共設置23根預應力錨索,傾角向下15°,間距6 m;在隧洞口上方垂直邊坡上矩形布置4根預應力錨索,傾角向上15°。

    3.5.1 預應力錨索施工工藝

    預應力錨索施工工藝見圖3。

    圖3 預應力錨索施工工藝

    3.5.2 錨孔測量定位

    將錨孔位置按照設計要求準確測放到坡面上,并用油漆標注。錨孔位置偏差最大不得超過100 mm。

    3.5.3 鉆孔

    鉆孔選用潛孔鉆機。根據(jù)孔位準確安裝、固定鉆機,開孔時應控制鉆具的傾角和方位角,鉆進中及時檢測孔斜誤差并及時糾偏,鉆進達到設計深度后,應穩(wěn)鉆1~2 min,確保錨索鉆孔孔徑、孔深等滿足設計及規(guī)范要求。鉆孔完成后,使用高壓風將孔內(nèi)巖粉及水體全部清除出孔外。若遇錨孔中有承壓水流出,應采取邊鉆孔邊固結(jié)灌漿的措施。

    3.5.4 錨索制作

    為便于安裝、減少運輸環(huán)節(jié),錨索制作采用現(xiàn)場編索方式。鋼絞線必須采用切割機下料,下料長度符合設計要求,各根鋼絞線的長度誤差不大于±10 mm。鋼絞線要去皮、去油、去污,編索時由人工抬運,不得在地上拖運。架線環(huán)每米設置1個,導向帽與鋼絞線間以點焊方式連結(jié),灌漿管為Φ25 mm塑料管,按設計編入索體。

    制作完成的錨索順直地存放到專用臺架上,臺架距地面大于20 cm。

    3.5.5 錨索安裝

    索體采用人工下錨,緩慢、均勻地從孔口送入,避免索體扭曲,送入過程中不得轉(zhuǎn)動或者反復拖拽索體,并隨時檢查架線環(huán)及止?jié){環(huán)有效性,發(fā)現(xiàn)有移動、損壞、脫落等問題要及時處理,并確保將錨索體推送至預定深度,注、回漿管暢通。

    錨索安裝完成后對外露鋼絞線進行臨時防護,對于上傾錨索還應采取固定措施,防止索體滑落。

    3.5.6 灌漿

    灌漿分二期進行:一期為內(nèi)錨段灌漿,二期為張拉完成后對張拉段灌漿。

    灌漿采用常規(guī)方法并嚴格按照設計參數(shù)進行,灌漿壓力通過試驗確定,漿液采用高速攪拌機制漿,選用HS-150型注漿泵灌注。注漿至回漿管冒漿時,停5 min后再進行補充注漿,直到回漿管溢出與攪拌濃度相同的漿液,然后封閉回漿管。

    3.5.7 張拉及錨定

    當墊墩混凝土達到設計強度的80%后才可進行張拉。

    錨索張拉需采用經(jīng)率定的專用設備,按照設計要求和施工規(guī)范規(guī)定,通過現(xiàn)場張拉試驗確定張拉及錨定工藝。張拉方法采用“雙控法”,以張拉力控制為主,用伸長值校核。預張拉前先進行單根鋼絞線預緊,使錨索各股鋼絞線應力均勻后再整體張拉。張拉采用5級張拉,每次加載與卸載速率應緩慢平緩,并作好加荷和觀測變形記錄。錨索張拉至設計應力待壓力表穩(wěn)定后加以鎖定,將鋼絞線從錨具量起留出長5 cm,其余部分截去,然后用水泥凈漿注滿錨墊板及錨頭各部分空隙,最后對錨頭采用C30細骨料混凝土進行封錨。

    4 施工體會

    (1)巖屑凝灰?guī)r具有易風化、遇水易軟化、完整性差的特點,為保證施工安全,支護必須及時跟進。

    (2)開挖過程中對較大滲水、軟弱夾層、剪切破碎帶等地質(zhì)缺陷部位加強監(jiān)測,一旦出現(xiàn)裂縫或滑動跡象,立即停止施工,會同設計、地質(zhì)人員進行檢查處理。

    (3)沿邊坡頂設置1道截水溝,做好施工過程中的排水、疏水工作。

    5 結(jié)語

    遼寧省重點輸水工程引水豎井開挖具有邊坡高、坡度陡、地質(zhì)條件差、距離庫區(qū)近湖水影響大等特點,常規(guī)的錨噴掛網(wǎng)支護措施難以保證開挖順利進行,但經(jīng)過錨噴支護與預應力錨索組合的加固措施,則增強了邊坡的整體穩(wěn)定性,有效地保證了工程順利、安全地實施。跟蹤觀測結(jié)果表明用加固后的邊坡基本穩(wěn)定,可見該支護方案是可行的,在類似工程中是值得推廣、應用。

    以上述斷面為例,對觀測斷面各測線回歸方程進行分析。

    測線AB:

    5 結(jié)語

    (1)從本文實例斷面觀測情況分析,圍巖趨于穩(wěn)定時間較短,且相對位移較小,對后期仰拱乃至邊頂拱混凝土襯砌施工提供便利條件,進而對開敞式TBM掘進與混凝土襯砌平行作業(yè)及跟進速度具有深遠意義。

    (2)通過監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)收集與整理,有利于承包商協(xié)調(diào)TBM噴射混凝土施工與掘進速度,從而獲得最佳掘進速度。

    (3)TBM在穿越較大斷層帶時應穩(wěn)中求勝,充分發(fā)揮監(jiān)控量測的作用,避免埋機事故的發(fā)生。

    作者簡介

    李熙乾 男 助理工程師 中水北方勘測設計研究有限責任公司 天津 300222

    韓鵬程 男 助理工程師 中水北方勘測設計研究有限責任公司 天津 300222

    譚聰睿 女 工程師 中水北方勘測設計研究有限責任公司 天津 300222

    楊貴崇 男 工程師 中水北方勘測設計研究有限責任公司 天津 300222

    (收稿日期 2015-05-29)

    TV52

    B

    1007-6980(2015)03-0048-03

    2015-05-29)

    于龍 男 工程師 遼寧省水利廳 遼寧沈陽 110003

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