地下厂房新增预应力锚索施工方案Word文档下载推荐.doc
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**抽水蓄能电站总装机容量为1200MW,单机容量为300MW,按一洞二机、共两洞四机方案设计,厂内装有四台可逆式水泵水轮发电机组。
水泵水轮机吸出(入)高度HS=-65m,采用深埋式地下厂房。
厂房洞室系统布置以主厂房洞、主变洞、尾闸洞为核心,三大洞室从上游向下游依次平行布置,洞轴线方位均为NW311°
。
主厂房洞室开挖尺寸147.2m×
25.5m×
54.8m(长×
宽×
高),主副厂房洞室开挖尺寸19.5m×
47.1m,主副厂房洞室开挖全长166.7m。
地下厂房上游边墙厂右0-11.60~厂左0+106.85m段,在▽178.6~▽148.5高程范围出露有断层f24、f71,地下厂房下游边墙厂左0-106.85~厂右0-11.6m段,在1▽78.6~▽131高程范围出露有断层f31、f33,在上下游边墙形成潜在块体,为保证此部位的围岩稳定,上游边墙0-11.60~厂左0+106.85m范围内,▽167.7~▽148.5段、下游边墙0+106.85~厂左0-11.6m范围内,▽167.7~▽158.2段增设1000KN预应力锚索,
锚索钻孔孔径D=150mm,T=1000KN,锚索特性具体详见锚索施工图。
1.2施工条件
1.2.1水文气象
**抽水蓄能电站地处寒温大陆性季风湿润气候区,夏季炎热多雨,冬季漫长寒冷,多年平均气温3.2℃;
多年最高气温37.5℃;
极端最低气温-45.2℃;
多年平均降雨量572.7mm,多年平均蒸发量550.4mm,一次降雨历时主要集中在3天内。
多年平均风速2.6m/s,最大风速24m/s,多年最大冻土深1.91m。
1.2.2工程地质条件
(1)地形地貌
厂房系统各洞室布置于输水隧洞中下部的山体内,最大埋深310m,围岩多为新鲜白岗花岗岩,岩质坚硬、完整。
据地下厂房岩体变形试验成果,新鲜白岗花岗岩岩体变形模量23.7GPa~30.1Gpa。
据钻孔压水试验资料,围岩多属弱微岩体。
构造不甚发育,据PD01地质探硐揭露,地下厂房发现有f33、f34两条裂隙状小断层,宽仅3mm~5mm,延伸不长。
主变室通过有f31、f32两条高陡角断层,其中f31断层走向EW,倾向S,倾角80°
,宽0.3m~1.10m;
f32断层走向N15°
W,倾向NE,倾角70°
,宽0.05m;
主要由碎裂岩及岩屑夹泥组成,且存在岩爆现象。
1.3主要工程量表
预应力锚索施工主要工程量见表1。
预应力锚索施工主要工程量表表1
编号
项目
单位
工程量
备注
1
1000KN锚索
KN*m
1720560
共69根
2
钢垫墩
个
123
3
钻孔
m
1691.31
钻孔直径150mm
4
水泥砂浆
m³
强度不小于M35
5
锚具
套
6
锚头钢制保护罩
个
7
干硬性水泥砂浆
强度不小于M40
8
钢筋网
Kg
350
Φ8@10*10cm
注:
以上均为设计量,现场以实际发生量计。
2、施工依据
(1)**抽水蓄能电站输水发电系统土建及金属结构安装工程(C2标)施工投投标文件;
(2)**抽水蓄能电站输水发电系统土建及金属结构安装工程(C2标)引水系统土建工程施工合同;
(3)《水电水利工程施工测量规范》DL/T5173-2012;
(4)《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148-2012;
(5)《通用硅酸盐水泥》GB175-2007;
(6)《混凝土拌和用水标准》JGJ63-2006;
(7)《钢筋混凝土用钢第一部分热轧光圆钢筋》GB1499.1-2008;
(8)《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-2012;
(9)《水利水电建设工程验收规程》SL223-2008;
(10)《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2014;
(11)《无粘结预应力钢绞线》JG161-2004;
(12)《水电水利工程施工安全防护设施技术规范》DL5162-2013;
(13)《水电水利工程预应力锚索施工规范》DL/T5083-2010;
(14)《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370-2007;
(15)地下厂房洞室1000KN预应力锚索施工图(1/2、2/2)。
(16)《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB/50086-2015;
3、施工布置
3.1施工风、水、电布置
施工用风、水、电用地下厂房开挖支护形成的系统风、水、电管路上接引,供风量为40m3,风压为0.5-0.7Mpa,供水量20m3/h,电源要求大于150KVA,电压为三相动力电(≥380V)。
4、施工程序
预应力锚索施工程序:
施工准备→测量放点→水平钻机定位、钻孔→锚索体制作及运输→锚索安装→锚固段及锚索灌浆→钢垫墩及锚具安装→锚索分级张拉→锚头保护。
5、施工方法
根据现场实际施工进度情况,主变侧开挖进度较快于厂房开挖,故在主变侧锚索施工采用升降架作为锚索施工平台,厂房预应力锚索施工采用现开挖面作为施工平台,根据厂房分层开挖原则锚索MS1、MS2、MS5跟进厂房第Ⅱ层Ⅱ-1中槽开挖进行施工,在上层排水廊道进行钻孔施工,锚索MS3、MS6待厂房第Ⅲ层开挖完成后进行施工,MS3在中层排水廊道进行钻孔,MS6在厂房第Ⅱ层开挖完成进行钻孔施工,锚索MS4待厂房第Ⅳ层开挖完成后进行施工,为了避免锚索长途运输造成破坏,主变通风洞洞内进行制作,人工抬运至厂房工作面,采用专用锚固钻机钻锚索孔,25t汽车吊配合人工送索,索体注浆采用3SMS型灌浆泵施灌,厂房、主变开挖分层图如下:
厂房分层图
主变分层图
5.1施工材料、设备及工器具
(1)施工材料
①预应力钢绞线
预应力锚索使用的钢绞线和钢丝符合GB5223-2014、和GB5224-2014的规定,采用无粘结钢绞线,规格为φ15.20mm,fptk=1860Mpa。
每批材料均有出厂合格证书和标牌,并附有材质质量证明书。
进场的钢绞线外观应按下列要求进行检验:
外包装完整,表面无油渍,锈蚀、毛刺、损伤;
直径偏差±
0.15mm,涂层钢绞线的PE护层无损伤,外观检验合格后方能入库,并做详细记录;
在运输中防止钢绞线磨损和免受雨淋、湿气或腐蚀性介质的浸蚀。
存贮期间采用架空堆放,如储存时间过长,对未镀锌的钢绞线使用乳化防锈剂喷涂表面。
②水泥
采用强度等级不低于42.5MPa的普通硅酸盐水泥。
③外加剂
按设计通知要求,在注浆水泥砂浆中添加的外加剂,品质不得含有对锚索产生腐蚀作用的成分。
(2)施工设备及工器具
①钻孔设备
采用电动水平钻机(DKM-1)钻锚索孔。
②灌浆设备
采用3SMS型灌浆泵施灌,KJ-100制浆机制浆,灌浆自动记录仪进行灌浆观测,灌浆泵配套的压力传感器、流量传感器、自动记录仪等经校验合格方能使用。
③张拉机具
采用YCW150/250B型系列千斤顶和ZB4-500高压电动油泵配套进行张拉。
使用前对张拉千斤顶,高压油泵及油表进行配套标定,以标定的力值曲线作为张拉时的控制依据。
5.2现场生产性试验
锚索施工前,按照监理工程师的指示及规范要求进行现场施工工艺试验,验证设计参数、检验施工工艺和测试张拉锁定后应力衰变规律,提供超张拉或补偿张拉依据,以便指导施工。
试验索的数量和位置由监理工程师确定。
在进行锚索试验时,认真记录压力传感器的读数、千斤顶的读数以及试验束在不同张拉吨位时的伸长值,记录成果及时报送监理工程师。
每次进行试验束张拉,必须有监理工程师在场时进行。
试验报告报送监理工程师审批合格后实施。
5.3锚索施工工艺流程
根据地下厂房洞室1000KN预应力锚索施工图,采用无粘结端头锚索,据图施工工艺流程如下:
锚索的安装施工工艺流程
控制点测放
施工排架搭设
锚索孔定位及编号
钻机就位
固壁灌浆
造孔、测斜
锚索体制作
锚索安装
钢垫墩安装
封孔灌浆
张拉
二次张拉
外锚头保护
5.4锚索制作
锚索制作根据现场施工条件在位于施工面附近找一平整场地作为锚索制作场地。
锚索制作加工程序如下:
(1)钢绞线下料
用25t汽车吊将预应力钢绞线盘安放在线架上,人工将绞线放开并由穿线孔拉放在组装平台上,用砂轮机切割,要求切口整齐无散头现象,下料长度按孔深+垫座厚+锚厚+千斤顶长度+0.6m考虑。
(2)内锚固段的绞线清洗
剥去内锚固段的钢绞线外皮,将钢绞线每股拆开分别用棉纱沾清洗剂反复擦拭,直至每股钢绞线无残余树脂。
(3)编索
a无粘结端头锚编制
无粘结锚索结构复杂,其锚束体必须在编束间由专业机械和专业工人进行,其工艺包括无粘结钢绞线下料、去除内锚固段和外锚墩段塑料包皮,将钢绞线7股打开,用棉纱擦净钢绞线的油,然后将钢绞线再按原股缠回,后将钢绞线与进、出浆管与架线环一一对号,锚固段架线环每1m设1个,张拉段每2m设1个,并使内锚段索体呈糖葫芦状。
注意事项:
(1)整个下料和编索过程须在平整的工作面上进行。
(2)整个索体钢绞线及各种管路应平行,不得交叉。
(3)整个索体应保证无损伤、无锈、无杂质、无油污。
(4)为避免异种金属长期接触发生电化学腐,不得在预应力锚索上使用两种不同的金属材料。
(5)锚索的钢丝或钢绞线应按规律编排并绑扎成束,不得使用镀锌铁丝作捆绑材料。
(6)焊结导向帽时,要将地线接到导向帽上,不可以索体作地线,防止打火使索体受损伤。
b对穿锚索编制
将钢绞线对号穿过架线环,并用无锌铅丝绑架扎架线环每2m设一个,对穿锚锚索设有进、出浆管。
锚头的两端锚具段去皮,擦油。
(4)成品
将组装好的锚索做好标记并编号堆放在存储支架上,并采取措施防止钢绞线锈蚀,以备现场安装使用。
5.5锚索运输
根据本工程施工现场特点,锚索制作在主变通风洞内进行,人工抬运至工作面,人工装卸,必要时附以起吊设备协助。
5.6预应力锚索施工
(一)钻孔
预应力锚索采用水平钻机钻孔,钻孔孔径D=150mm。
每一个钻孔均采用全站仪进行放样,钻孔方位角的调整,要通过在放孔时确定的两个点,钻机前、钻机后用一细线绳吊挂重锤,使其成一直线与钻孔的中心线在一条直线上,该直线要与钻机的中心线重合,即可保证钻孔的方位角。
锚索孔位偏差控制在20cm以内。
(1)开孔前要重新校对一次孔位、孔向,对特殊孔位、重要孔位,要求技术人员在现场校核,并做好记录。
(2)当孔面岩面倾斜过大时,要提前修平或开出小坑,修完后在利用原来较长的“十字”标出孔的中心位置。
(3)开孔前要检查冲击器工作是否正常,钎头的磨损程度、外径,确定钎头有无完成整孔进尺的能力。
磨损过大的钎头只能供浅孔或留作孔底部使用。
(4)开孔时钻头不能回转,只能用管钳子或机械适当转动方向,待出现明显的圆形孔口且孔底打平后才能开始正常的回转冲击,进行钻进。
(5)进尺0.3m左右要重新校正一次钻机的定位,并量好该孔的机前距离,若发现钻机与孔位有明显的移位和异常现象,要重新调整钻机的位置和方向。
(6)开孔时要装好前挡板,要做好防尘和防碎屑工作。
(7)开孔中要加强对岩体的观测,发现裂纹或移动应立即采取措施处理。
钻孔完毕后,端头锚孔深达到设计深度,而内锚段仍处于破碎或断层等软弱岩层,须延长孔深时,报监理人认可后继续钻进直至监理人认可的稳定岩层为止。
(二)测斜方法
端头锚:
将灯泡置于孔底,在钻孔平直的条件下,利用全站仪测出锚索孔的方位角和倾角。
当灯泡偏离出视线时,则采用多点照相测斜仪测斜。
对穿锚:
利用全站仪测出开孔及终孔坐标高程。
(三)孔壁固结灌浆
固结灌浆进行与否根据锚索孔的岩石状况而定,通常在钻孔遇到泥化夹层、破碎带或断层时需要进行孔壁的固结灌浆(当岩石条件较好时可不进行固结灌浆),以改善其防渗性。
固结灌浆采用1∶1水灰比的PO42.5号水泥浆液,水泥浆液不加外加剂,并根据索孔的岩石状况不同分别采取适宜的灌浆方式:
①胶塞式孔壁固结灌浆:
先检查孔口、孔壁岩石好坏,选其岩壁较光滑段安装胶塞,将手柄上紧,使胶塞充分膨胀与岩壁贴紧,注浆压力小于1.0MPa,水灰比1∶1。
如果岩石裂隙发育跑浆过多,将水灰比调小到0.4~0.45,注浆速率变小,也可以间歇灌浆以增长浆液的凝固时间。
②泡沫封堵注浆式固结灌浆:
这种方法是当孔口岩壁破碎,胶塞式注浆难以进行,要求固结灌浆压力较大,岩石较发育的情况下采用。
首先用泡沫板和水泥纸封闭孔口,预留两根灌浆管,而后注入泡沫胶,待硬化后,注入水灰比为0.364的水泥浆液,从而形成1m长的水泥塞体,待水泥塞体形成后24~48小时进行灌浆,要求注浆压力大于1.0MPa,吃浆量小于10升/min,最后封死灌浆管。
(四)扫孔
经过一段时间(技术规范规定为48小时),将经过孔壁固结灌浆的锚索孔进行扫孔。
扫孔结束后,采用高压风冲洗孔道,确保孔内清洁干净。
孔道经检查合格后,对孔口临时封堵保护。
(五)锚索安装
将编好的锚索水平运至现场,在运输过程中各支点间不得大于2m,转弯半径不宜小于3m,穿索可采人工辅以机械方法进行,索体平面转弯半径不得小于2.5m,穿束中严禁索体旋转。
下索过程还得注意事项:
1)下索前,须重新洗孔以确保孔壁清洁无岩屑,孔中的塌孔、掉块应进行清理干净;
2)必须检查锚索的进、回浆管是否畅通,孔口止浆环是否完好;
3)下索过程中如遇破碎带卡索,必须立即拨出,待用钻具扫完孔后,即刻下入孔底;
4)防止在推送锚索过程中损坏锚索配件,不得使锚索转动,在将锚索体推送至预定深度后,检查注浆管是否畅通,否则应拔出锚索体,排除故障后重新安放;
5)锚索入孔安放后,应保持围岩孔内水质的PH值大于10(可自然防锈)。
(六)砂浆找平及钢垫板安装
①锚索垫墩为双层钢垫板,锚索钢垫板与岩面或喷混凝土面采用M40干硬性水泥砂浆砂浆找平,厚度5~10cm。
②安装孔口导向管必须与孔轴、锚索同心,并嵌入孔内。
③安装锚垫板,其两块钢板叠合面进行防腐处理,两块钢板之间接合处的焊缝为满焊,焊缝厚度不小于7mm。
安装钢垫板时,必须保证垫板与锚索孔垂直,钢垫板与找平层之间紧密接触,使之受力均匀。
钢垫板与锚索孔之间焊接导向管,有利于固定和对中,并按施工图要求埋置灌浆进浆、回浆管。
钢垫板通过螺栓固定。
(七)索体灌浆
垫墩安装完后即可进行索体灌浆。
锚索灌浆包括内锚段灌浆和张拉段封孔灌浆,无粘结式端头锚索孔内采用一次灌浆方式,封孔灌浆应在锚索张拉锁定后3d内进行。
①在索体注浆前,用压力风水冲洗,将钻孔孔道内的钻孔岩屑和泥沙冲洗干净,直到回水变清。
②索体注浆工作开始前,应通过灌浆管送入压缩空气,将钻孔孔道的积水排干。
③索体注浆采用水泥强度等级不低于42.5MPa的纯水泥浆进行灌注,岩体锚索灌浆压力根据孔壁围岩情况,通过试验确定,灌浆压力一般为0.5MPa-2MPa,当孔口排出的浆液与注入的浆液比重相同时,即可进行屏浆,屏浆压力宜为0.3MPa-0.4MPa,屏浆时间为20min-30min,浆液中应掺入适量的膨胀剂和早强剂,掺量通过试验确定,水泥浆胶结材料的抗压强度等级不低于M35。
④锚索索体注浆在安设于孔口上部的排气管返出浓浆后,封闭注浆管与排气管停止注浆。
⑤注浆过程必须连续,如产生中断,须按规范要求处理,并报监理人批示。
⑥为保证锚索注浆工程施工质量,按照有关规程规范的规定,对工作面附近爆破施工的安全距离及单响最大药量进行控制。
(八)锚索的张拉锁定
为了保证锚索张拉质量,首先逐根用0.8KN左右的力将钢绞线拉直,再用YC25—94#以25KN的预拉力逐根预拉,并逐根锁定,为确保各根钢绞线施加的预拉力基本一致,要求每根钢绞线施加的预拉力基本一致,要求每根钢绞线经2次张拉伸长值差不超过3mm为限,否则得再进行一次预紧。
预紧后,安装限位板、千斤顶和工具锚都要与工作锚对中,夹片要平整,不得漏装,为使钢绞线受力趋于均匀,较少松弛损失,应对锚索分级张拉。
张拉过程中当到达每一级的控制张拉后,稳定5min,即可进行下一级张拉,达到最后一级张拉后,稳定20min,即可锁定。
最后将工具锚及夹片、千斤顶、限位板拆下,并保护外锚头外露的部分钢绞线。
张拉分级标准为:
1000KN级锚索:
预紧―500KN―750KN―1000KN―1050KN。
张拉时应及时做好记录,锚索张拉完毕后48h内,若发现锚索锁定力低于设计张拉力10%时,应进行补偿张拉。
钢绞线理论伸长量由下式计算:
△L=
式中:
△L:
钢绞线的理论伸长量(mm)
Pk:
锚索体所受的荷载(KN)
L:
锚索体内锚段顶部到工具锚的长度(m)
E:
钢绞线弹性模量
A:
锚索体钢绞线截面积之和(m2)
整个张拉过程还得注意以下几项:
为确保张拉过程中个钢绞线稳定受力,升荷率每分钟不应超过控制张拉力的10%,卸荷速率每分钟不应超过控制张拉力的20%;
②无粘结钢绞线夹持部位必须去皮并清洗,普通钢绞线夹持部位、工作锚和夹片也应清洁;
③为便于卸下工具锚,工具锚夹片可涂少许润滑剂。
(九)外锚头的保护
锚索张拉灌浆完毕后,按设计通知要求在外锚头加装钢制保护罩,保护罩内注满无粘结锚索专用的SX—Z型防腐脂,以保护外露夹片和钢绞线不受锈蚀。
并对保护罩和钢垫墩用防腐材料防护。
6、工期分析
根据施工总进度计划及2016年、2017年施工进度计划以及考虑厂房岩壁梁混凝土施工待强和现场施工具体实际情况,锚索施工计划施工开始于厂房岩壁梁混凝土待强期间,每层锚索施工计划如下:
每层锚索施工进度计划表
序号
名称
计划开始时间
计划完成时间
锚索MS1、MS2MS5
▽167.7
2017年04月01日
2017年04月30日
2
锚索MS3、MS6▽158.2
2017年09月10日
2017年10月20日
锚索MS4
▽148.5
2017年10月21日
2017年11月05日
7、主要施工机械设备配置
预应力锚索施工主要设备见表2。
预应力锚索施工主要设备表表2
设备名称
型号
数量
电动砂轮机
台
钢绞线清洗机
160BARWAP
钢绞线放线架
零部件加工平台
钢绞线清洗槽
汽车吊
25t
潜水泵
自卸汽车
20t
9
测斜仪
KXP-1
10
锚索钻机
DKM-1
11
灌浆泵
3SMS
12
制浆机
LJ-100
13
浆液搅拌机储浆
JJS2B
14
千斤顶
YCW150/250B
15
高压电动油泵
ZB4-500
16
水平钻机/潜孔钻
DKW-1/100B
备用一台
8、主要劳动力配置
预应力锚索施工单班劳动力组合见表3。
支护施工锚索组劳动力单班组合表表3
工种
钻工
机械工
司机
制浆及注浆工
工长
力工及其他
合计
人数
34
9、锚索施工质量通病以及预防措施
9.1孔位的准确定位及对安装帽梁、受力整体性的影响
采用测量班放出的水平控制点及起点锚索位置,用钢尺依次放出所有锚索位置,并采用桩位固定于土体上,一般水平误差不超过50mm,垂直误差不超过10mm。
如果孔位误差过大,将会对帽梁的安装产生较大的困难和受力的整体性影响很大。
9.2成孔的控制及塌孔的预防
根据本工程的地质情况,合理选用钻机和施工工艺,确保钻进过程中不塌孔,成孔深度采用钻杆长度来控制,倾斜角度采用罗盘仪来确定,确保锚索底部尺寸不超过3%。
如果遇到易塌孔地层采取套管跟进措施保证成孔质量,防止塌孔。
9.3锚索制作、安装控制要点及避免应力损失
采用合格的钢绞线,按照图纸要求分批次集中下料,严格控制同束锚索的长度误差。
然后按照图纸要求的锚固段,自由锻制作方法进行制作,准确的安装封闭止浆装置,并固定牢固。
制作好的锚索放于干燥通风处防止生锈。
锚索放入孔内时应该均匀用力,防止锚索刮蹭导致塌孔。
下料时采用砂轮机切割,严令禁止采用电焊、气焊烧割钢绞线,避免应力损失。
9.4锚索注浆控制要点及空洞的预防措施
注浆采用两次注浆法,第一次采用规定配合比的水泥砂浆由通到锚固段底部的注浆管注入,在第一次注浆初凝后便采用第二个注浆管(锚固段为花管)高压注入纯的水泥浆,保证水泥浆充满孔内。
在注浆开始前必须检查透气管的畅通性,如果不通畅的话不可以注浆,防止出现部分空洞。
出现此类问题应该拔出锚索。
对透气管进行重新安装,确保气畅通性。
9.5锚索张拉控制要点及超拉、欠拉的预防措施
锚索的张拉必须在试验试块强度满足设计要求后方可进行,锚索的张拉要考虑对与其相邻的锚索的影响。
严格按照设计进行分级张拉,严禁超张拉,防止张拉力过大导致锚索变形过大。
当然也要张拉力不能太小,锚索不能起到设计效果。
9.6锚索的防腐处理控制
为了防止锚索外漏的部分发生腐蚀,影响锚索的受力,在张拉结束后切掉多余的部分,对外漏的头子需按照图纸要求进行防腐处理。
10、安全保证措施与劳动保护
10.1安全保证措施
(1)建立健全以项目经理为第一责任人的安全施工领导小组,设置专职安全员,建立严格的安全管理制度及严格的安全奖
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