无粘结锚索施工技术

西龙池下水库库岸边坡无粘接预应力锚索施工技术

王松波 陈剑华

(武警水电第七支队)

【摘要】对山西西龙池下水库环库公路以上库岸边坡的锚索支护施工进行了总结,通过对施

工前的各项准备、锚索试验、钻孔、锚索制作和安装、入孔、灌浆、孔口垫墩、张拉与锁定以

及监测等各工序的介绍,阐述无粘结锚索的施工工艺和流程、施工中的难点以及施工质量管理

等。

【关键词】 库岸边坡 无粘接 锚索 西龙池抽水蓄能电站

1 工程概况

西龙池下水库库岸开挖边坡与库区较为发育的三组结构面大都保持了较大的夹角,有利于边坡的稳定,仅局部段开挖边坡走向与结构面的夹角较小,为0~20°,对开挖边坡的稳定不利。根据库岸边坡开挖的实际地质情况,按照设计要求,环库公路以上库岸边坡共有7个部位需进行锚索支护。锚索张拉吨位分1500kN和1000kN两种。根据所处边坡结构面的实际位置,长度分别有17m、20m、25m、32m以及36m不等,共计70索。库岸边坡锚索布置下表1,锚索施工技术参数见表2。 表1 库岸边坡锚索布置

部位 规格 单位 数量 锚索吨位

1区 长17m 根 9 1500KN

2区 长20m 根 17 1500KN

3区 长25m 根 20 1500KN

4区 长25m 根 7 1000KN

5区 长32m 根 14 1500KN

6区 长36m 根 1 1000KN

7区 长36m 根 2 1500KN

表2 锚索施工技术参数

项 目 钢绞线钢绞线强度锚索钻孔直锚固浆体 外锚头垫内锚固段

(束) (N/mm2) 径(mm) 强度(MPa)墩形式 长度(m)

技术参数 7 1860 φ115 50 A3钢垫墩 5

2 施工前的各项准备

锚索施工前的各项准备包括技术准备、制度准备,材料设备的检测试验及率定工作。

(1)技术准备。包括对参加锚索施工的人员进行锚索施工基本知识、施工技术要求的学习培训;配备具有一定施工经验的人员;施工技术、质检人员学习掌握设计文件、图纸、通知、参数、工艺流程、技术要求以及各锚固区的岩性、地质构造、产状等情况,并向各工序施工人员做技术交底;对各区的锚索进行统一编号等。

(2)制度准备。施工前,建立原始记录归档制度,印制必要的原始记录表格,包括钻孔、冲洗、测斜、灌浆、编束、安装、张拉、监测、锁定等。建立质量检查制度和工序交接制度,准备测斜与纠偏,除锈、下料与编束,安装与灌浆,张拉与封孔等均交接会签原始资料表格。编写锚索施工方案或作业指导书、锚索承重排架施工方案等。

(3)材料设备的检测试验及率定施工前备齐各种材料。收集各种原材料出厂合格证及材质证明书。水泥、砂石骨料、外加剂等灌浆原材料相关规范进行检测,锚板、夹片需按352

规范要求的比例进行硬度检测,校核与产品质保书各项指标的符合性,钢绞线应按规定的比例抽检进行力学性能检测。对灌浆压力表进行检定。预紧千斤顶与相应压力表、张拉千斤顶与相应压力表之间应进行压力表示值与千斤顶张拉值关系标定,并确定两者间回归曲线和方程。完成锚固浆体、孔口找平垫层砂浆、封锚混凝土等项目的配合比试验工作。 353

4.5 钻孔过程塌孔、卡钻等情况处理措施

锚索钻孔中多次偶到了塌孔、卡钻的情况,使钻进受阻,为解决该问题,施工中先对已钻孔段进行低压浓浆灌浆,浆液中掺入2%的ADD速凝剂,待浆体初凝后,可继续进行钻孔作业。

5 预应力锚索的制作

(1)下料。在钻孔验收完成后,根据验收情况逐根下料。钢绞线下料长度按下式计算L=Ll+Lc+L0(其中Ll为孔深;Lc为孔口找平垫层、钢垫墩、测力计和工作锚板高度;L0为限位板、张拉千斤顶、工具锚板和20cm的预留长度;)

(2)去皮、清洗。钢绞线的去皮、清洗在有防雨设施的环库公路锚索制作场地上进行,钢铰线下料前,将钢绞线放在平坦干净的水泥地面上或工作平台上,摊开理直,根据实际下料长度采用电工刀锯口,人工拉拔去皮。洗油前先将钢绞线各股松开,用清洗剂逐股清洗,干净棉丝擦干,保证钢丝上无油膜存留。

(3)编束。全束钢绞线顺直排列后,按设计要求每2m安装一个隔离架,内锚段隔离架两端采用铅丝绑扎成枣核状,编束时,同时安装钢绞线内的两根灌浆管,使钢绞线与灌浆管不交叉。编索完成后,安装导向帽。编制完的锚索验收合格后,逐根进行登记挂牌,标明锚索编号、锚索长度,以防装错孔位。

(4)入孔。锚索入孔时,不过多地来回抽动锚索体,且送入孔道的速度应均匀,防止损坏锚索体和锚索体整体扭转。下束到位后,检查锚束的外露尺寸。

6 孔口垫层及锚固灌浆

为保证张拉时,浆体强度与孔口找平砂浆垫层均能够满足张拉强度要求,灌浆前,先进行孔口找平砂浆的施工。施工时。使用角度尺严格控制找平垫层面的方位角,确使垫层面与孔向保证垂直。灌浆在锚索入孔后进行,浆液配比按试验室给出的配比执行。为给锚索张拉提供依据,注浆时对每一根预应力锚索的灌浆浆液均取样做抗压强度试验。在孔口有浓浆排出并且灌浆量大于理论吃浆量时,灌浆即可结束。

7 锚索的张拉

7.1 张拉程序

预应力锚索的张拉作业基本施工程序如下:分级理论值计算→外锚头混凝土强度检查→张拉机具安装→预紧→分级张拉→补偿张拉→锁定。

7.2 分级理论值计算

张拉作业前,先根据锚索的预紧吨位和分级张拉吨位以及预紧和整束张拉作业的千斤顶与对应压力表的回归方程计算各张拉阶段压力表读数,根据每一阶段的张拉吨位、张拉端长度、钢胶线弹性模量以及钢绞线截面积计算不同长度、不同张拉吨位、不同孔数的理论伸长值及其允许范围。然后根据计算成果制作张拉控制参数牌,内容如表4示意。置于张拉作业现场,供张拉作业对照。

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表4 张拉控制参数表(1000KN、7孔、5m锚固) 压力表与千斤张拉吨不同长度锚索的理论伸长值及允许范围 顶 分级 位 压力表读稳压

(kN) 数(MPa)时间 25m 36m

598#千斤顶与

4259#压力表 预紧 / 38 41.8~36.1 58 63.8~55.1

张拉15分

30% 钟 33 36.3~31.35 50 55~47.5

591#千斤顶与张拉

4253#压力表 30% 15分

钟 76 41.8~36.1 116 127.6~110.2

张拉

30% 30分

钟 10841.8~36.1 166 182.6~157.7

7.3 预紧与张拉

锚索张拉待锚固灌浆抗压强度和孔口找平砂浆垫层抗压强度达到规定时,安装钢垫墩,进行张拉和锁定。张拉前,先施工50KN的定位荷载,对钢绞线逐根张拉,使钢绞线完全平直。张拉共分三个量级进行,即张拉荷载分别按设计吨位的30%、70%、100%逐级依次进行。除最后一次超张拉要求静载持续30min外,其余二个量级中,每级持续时间均为15min,上述三个量级的张拉均应在同一工作时段完成,否则应卸荷重新再依次张拉。张拉各量级稳定前后,均应量测钢绞线的伸长值与回缩值,若实测伸长值与理论伸长值相差超过允许范围,应停止张拉,查明原因后才能重新张拉。

7.4 补偿张拉

施工中对预应力损失超过设计值的10%的锚索进行补偿张拉,补偿张拉时间根据测力计读数趋于稳定时进行。

8 外锚头保护

在张拉完成验收后,进行锚头混凝土保护帽封堵施工。切去锁定板外多余的钢绞线(锁定板外预留100mm),按设计尺寸采用混凝土保护。

9 结束语

无粘结式预应力锚索具有张拉段无粘结,可进行补偿张拉;为永久性持力结构;内锚固段与自由段一次灌浆完成,施工简便,灌浆质量容易保证等特点。本文通过对西龙池下水库环库公施以上库岸边坡锚索的施工准备、锚索试验、钻孔、锚索制作和安装、入孔、灌浆、张拉与锁定等工序的介绍,阐述了无粘结锚索的施工工艺和流程、施工中的难点以及施工质量管理等。

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