鋼錨墩在錦屏一級(jí)水電站地下廠房的運(yùn)用

黃 輝

(四川準(zhǔn)達(dá)巖土工程有限責(zé)任公司,四川成都 610072)

鋼錨墩在錦屏一級(jí)水電站地下廠房的運(yùn)用

黃 輝

(四川準(zhǔn)達(dá)巖土工程有限責(zé)任公司,四川成都 610072)

錦屏一級(jí)水電站地下廠房地應(yīng)力高,分層開(kāi)挖完成后隨著地應(yīng)力的釋放及重新分布,局部巖體出現(xiàn)壓碎、層狀劈裂破壞,圍巖松弛深度及變位不斷加深、加大。為了盡快實(shí)現(xiàn)錨索錨固支護(hù)效應(yīng)以確保地下廠房洞室群圍

巖穩(wěn)定和工程安全,施工時(shí)將部分原設(shè)計(jì)現(xiàn)澆混凝土錨墩調(diào)整為鋼錨墩進(jìn)行施工,取得了較好的質(zhì)量、進(jìn)度效果。主要介紹了鋼錨墩的施工工藝、質(zhì)量控制要點(diǎn)及其與混凝土錨墩的工效對(duì)比分析。

錦屏一級(jí)電站;地下廠房;預(yù)應(yīng)力錨索;鋼錨墩;工效

1 工程概況

1.1 工程概述

錦屏一級(jí)水電站位于四川省涼山彝族自治州鹽源縣和木里縣境內(nèi)的雅礱江干流上,是雅礱江干流下游卡拉至河口河段水電規(guī)劃梯級(jí)開(kāi)發(fā)的龍頭水庫(kù),距河口358 km,距西昌市直線距離約75 km,其下游梯級(jí)有錦屏二級(jí)、官地、桐子林水電站和已建成的二灘水電站。錦屏一級(jí)水電站主要由雙曲拱壩(包括水墊塘及二道壩)、右岸泄洪洞、右岸引水發(fā)電系統(tǒng)及開(kāi)關(guān)站等建筑物組成,水庫(kù)總庫(kù)容為77.6億m3,電站總裝機(jī)為6×600 MW。

1.2 工程地質(zhì)

地下廠房圍巖地層為雜谷腦組第二段的第2、3、4層,巖層產(chǎn)狀N30°～70°E,NW∠25°～40°局部變化大,巖性為大理巖。廊道區(qū)地下水受NW、NWW向張裂隙發(fā)育程度控制,具有明顯不均一的特點(diǎn)。排水廊道區(qū)為高地應(yīng)力區(qū),最大主應(yīng)力σ值達(dá)25～35 MPa,其方向與洞軸線近于平行。地下廠區(qū)圍巖主要由第2、3、4層大理巖、角礫狀大理巖夾綠片巖透鏡體、大理巖夾綠片巖條帶組成,巖體新鮮,第3、4層以厚層～塊狀結(jié)構(gòu)為主,第2層以薄～中厚層狀結(jié)構(gòu)或互層狀結(jié)構(gòu)為主,部分厚層～塊狀結(jié)構(gòu),巖層產(chǎn)狀N40°～60°E,NW∠15°～35°。在副廠房及主變室、尾水調(diào)壓室位置分布一條煌斑巖脈,產(chǎn)狀N40°～70°E,SE∠65°～70°,厚1.5～2 m,新鮮,裂隙較發(fā)育,呈次塊～鑲嵌結(jié)構(gòu)。

地下廠區(qū)發(fā)育規(guī)模較大的斷層有f13、f14、f18及煌斑巖斷層,以上斷層跨度大,巖體結(jié)構(gòu)及巖體各向異性極為復(fù)雜,層間夾角大,地應(yīng)力極大,部分區(qū)域的高地應(yīng)力超出了一般的應(yīng)力范圍。為了廠房洞室群的穩(wěn)定,設(shè)計(jì)在支護(hù)形式上啟用了大量2000 kN/ 1750 kN對(duì)穿錨索及部分端頭錨索進(jìn)行支護(hù)施工。為了地下廠房主機(jī)間、主變室分層開(kāi)挖進(jìn)度及洞室圍巖的穩(wěn)定以確保施工質(zhì)量、安全及進(jìn)度滿足施工節(jié)點(diǎn)目標(biāo)要求,經(jīng)分析論斷后,決定將部分原設(shè)計(jì)現(xiàn)澆混凝土錨墩調(diào)整為鋼錨墩進(jìn)行施工。

2 鋼錨墩施工流程

鋼錨墩施工流程見(jiàn)圖1。

圖1 鋼錨墩施工流程

2.1 鋼錨墩結(jié)構(gòu)圖

圖2 鋼錨墩剖面圖

鋼錨墩主要由上墊板、下墊版,加勁肋、鋼管立柱、固定螺栓等組成,其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2、圖3。鋼管立柱在加工車(chē)間進(jìn)行整體焊接(Z1)加工,大墊板(Z2)單獨(dú)進(jìn)行安裝,最后在施工現(xiàn)場(chǎng)將Z1、Z2兩部分進(jìn)行焊接連接形成整體錨墩。

(5)鋼錨墩Z(yǔ)1、Z2兩部分利用2T葫蘆提升至孔口位置的施工平臺(tái),然后先安裝大墊板,大墊板安裝完成后再將第二部分與大墊板進(jìn)行焊接組裝。

(6)鋼錨墩安裝完成后,當(dāng)錨索注漿完成7天后漿液強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的指標(biāo)時(shí)即可進(jìn)行張拉施工。

(7)在小墊板上按照張拉規(guī)范要求安裝鋼墊板、工作錨具及夾片,進(jìn)行張拉工作。

(8)張拉完成且應(yīng)力損失達(dá)到設(shè)計(jì)要求之后,及時(shí)進(jìn)行封錨工作。

(9)考慮到地下廠房錨索封錨的重要性,鋼錨墩封錨采用混凝土全封閉施工。

2.3 鋼錨墩制作安裝質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)施工前組織現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理人員及錨墩制作安裝人員熟悉設(shè)計(jì)施工圖紙及施工質(zhì)量控制要點(diǎn),熟悉安裝施工現(xiàn)場(chǎng),進(jìn)行技術(shù)交底及制安過(guò)程安全操作交底。

(2)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙采購(gòu)鋼錨墩所需定型鋼材,鋼材規(guī)格、尺寸、力學(xué)性能、外觀面平整度均能滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,鋼材可由廠家訂購(gòu)或在現(xiàn)場(chǎng)加工車(chē)間按照要求進(jìn)行加工。

(3)鋼錨墩組件焊接及整體組裝焊接質(zhì)量必須嚴(yán)格按照焊接規(guī)范嚴(yán)格執(zhí)行,嚴(yán)格控制焊接所使用焊條規(guī)格及焊縫高度、寬度、平整度及夾渣、氣泡情況,組件完成焊接工作后必須做細(xì)致的質(zhì)量檢查工作,焊接質(zhì)量不符合要求不得進(jìn)行張拉施工。

(4)大墊板找平面利用水平尺進(jìn)行精密校核,避免出現(xiàn)張拉時(shí)鋼錨墩整體受力不均勻造成鋼絞線鎖定后滑移回縮量增大,應(yīng)力損失超出設(shè)計(jì)要求范圍。

(5)大墊板、小墊板嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行加工,大墊板、小墊板表面平整度必須用水平尺進(jìn)行嚴(yán)格校核,避免因大墊板、小墊板整體平整度及張拉錨具與小墊板的平整度不夠造成張拉后應(yīng)力損失超出設(shè)計(jì)要求范圍,鋼錨墩整體面必須與錨索索體軸線垂直。

(6)鋼錨墩固定螺栓入巖深度及螺栓承載強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)及質(zhì)量要求,為了錨墩安裝施工安全,錨索張拉前必須施工鋼錨墩固定插筋,插筋與鋼錨墩進(jìn)行有效緊固焊接。

(7)由于鋼錨墩大墊板與開(kāi)挖基巖接觸面面積

圖3 鋼錨墩正視圖

2.2 鋼錨墩安裝步驟

(1)根據(jù)鋼錨墩設(shè)計(jì)圖紙?zhí)崆巴瓿射撳^墩各組件的加工及焊接施工。

(2)開(kāi)孔造孔5 m后在孔口安裝保護(hù)管(保護(hù)管主要起鉆孔過(guò)程中對(duì)鉆具進(jìn)行限位限偏封閉以對(duì)鋼錨墩安裝找平面進(jìn)行保護(hù))并立即進(jìn)行大墊板安裝面M40砂漿或錨固劑找平,以減少找平面強(qiáng)度達(dá)到要求的時(shí)間。

(3)待找平砂漿施工3天后立即進(jìn)行4個(gè)定位螺栓、鋼錨墩吊點(diǎn)及固定插筋施工。

(4)錨索注漿完成后立即進(jìn)行鋼錨墩安裝?？紤]到單個(gè)鋼錨墩整體質(zhì)量較大(單個(gè)錨墩213.71 kg),在整體安裝上存在困難,可將鋼錨墩整體分成兩部分進(jìn)行(Z1和Z2),錨墩上部小墊板、加勁肋及近似等同于原設(shè)計(jì)現(xiàn)澆混凝土錨墩基巖接觸面,錨索張拉完成后基巖接觸面受力均勻,不存在張拉應(yīng)力集中現(xiàn)象。

(8)由于地下廠房錨索工程屬永久支護(hù)工程,鋼錨墩的防腐問(wèn)題十分重要。鑒于錦屏一級(jí)水電站地下廠房施工環(huán)境及地下水存在情況并結(jié)合小灣電站地下廠房鋼錨墩施工情況,鋼錨墩封錨采用混凝土全封閉施工。

3 鋼錨墩與現(xiàn)澆混凝土錨墩工況對(duì)比分析

地下廠房鋼錨墩與現(xiàn)澆錨墩施工工況對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 鋼錨墩與現(xiàn)澆錨墩施工工況對(duì)比

由以上施工工況對(duì)比表可知:鋼錨墩施工在投入設(shè)備、人力資源、施工場(chǎng)地要求、抗施工干擾、施工時(shí)限、總體技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面均優(yōu)于現(xiàn)澆混凝土錨墩,特別對(duì)于設(shè)計(jì)起用的大量對(duì)穿錨索,使用鋼錨墩時(shí)張拉所需時(shí)間遠(yuǎn)少于現(xiàn)澆混凝土錨墩所需時(shí)間,采用鋼錨墩進(jìn)行施工能對(duì)廠房開(kāi)挖及及時(shí)支護(hù)起到非常重要的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

地下廠房主機(jī)間、主變室大量對(duì)穿錨索及部分端頭錨索采用鋼錨墩施工在很大程度上提高了總體支護(hù)施工進(jìn)度,有效地控制了各層開(kāi)挖完成后巖體地應(yīng)力釋放及巖體變形可能造成的危害,解決了地下廠房開(kāi)挖進(jìn)度與洞室穩(wěn)定安全之間可能存在的相互影響之處。通過(guò)安裝在鋼錨墩上的測(cè)力計(jì)觀測(cè)并進(jìn)行計(jì)算,使用鋼錨墩進(jìn)行錨索張拉完成后應(yīng)力損失完全符合設(shè)計(jì)規(guī)定允許損失值,錨索整體施工質(zhì)量?jī)?yōu)良,未發(fā)生因鋼錨墩巖體蠕變而產(chǎn)生的應(yīng)力損失超標(biāo)現(xiàn)象。地下廠房預(yù)應(yīng)力錨索鋼錨墩的成功運(yùn)用,為解決后期廠房及其它洞室群開(kāi)挖及支護(hù)施工進(jìn)度問(wèn)題提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

[1] 黃輝.錦屏一級(jí)電站尾水調(diào)壓室大角度上仰孔錨索施工[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2009,36(2):55-58.

Application of Steel Anchor Pier of Underground Powerhouse in Jinping First Stage Hydropower Station

HUANG Hui(Sichuan Zhunda Geo2engineering Co.,Ltd.,Chengdu Sichuan 610072,China)

Because of the high ground stress of underground powerhouse in Jinping first stage hydropower station,the local rock crushing,layered split damage and surrounding rock depth deepening&displacement enlarging occurred with the re2 lease of stress and re2distribution.In order to realize anchorage support effect as soon as possible to ensure bracing sur2 rounding rock stability and engineering safety,the original design of in2situ concrete anchorpierwas adjusted to be steel an2 chor pierwith good quality and progress.The paper describes the steel anchor pier construction process,quality control points and the comparative analysis on ergonomicswith concrete anchor pier.

Jinping First Stage Hydropower Station;underground powerhouse;pre2stressed cable;steel anchorpier;ergo2 nomics

TV554

A

1672-7428(2010)04-0072-03

2009-11-22

黃輝(1978-),男(漢族),江西宜春人,四川準(zhǔn)達(dá)巖土工程有限責(zé)任公司工程師,勘察技術(shù)與工程專業(yè),從事地基基礎(chǔ)處理、地質(zhì)勘查施工與研究工作,四川省成都市浣花北路一號(hào),huanghuicdut@126.com。