苏丹罗赛雷斯大坝混凝土支墩预应力锚索施工.pdf

2 2 钻孔精度要求高 锚索孔道原设计在混凝土内预埋波纹管成孔，但是 由于种种原因最终选择在混凝土内钻设锚索孔道，锚索 钻孔直径为 3 2 5 mm，钻S L S L 深分别为 2 8 m和 3 2 m，要求 孔深施工误差不大于 0 2 m；钻孔方位偏差要求1 。 ；钻 孔倾角分别为 5 7 。 0 8 。 ，2 5 I 。 0 7 。 ；孔底位置中心 线与理论值偏差在 0 3 5 m 以内，这么高精度的要求对钻 孔设备和施工工艺水平来说是极大的挑战。 2 3 新型设备应用 由于工程施工难度大和精度高的要求 ，工程引进和 选用 一 些 先 进 的 新 型 设 备，整 体 钢 绞 线 张 拉 选 用 Y C WI 2 0 0 A千斤顶 ，聚乙烯管的焊接选用 D S H一 0 3型塑 料焊接机，钻孔选用 X Yi 0 0 0型立轴式岩芯钻机；引进 意大利的 T WE NT Y2 0 0高温高压清洗机，引进英 国的 S DI 2 0 高速胶质搅拌机。 2 4 施工工艺复杂 锚索孔道的造孔施工，最大的难点是如何保证孔道 的倾斜度和方位角度，由于施工场地处在 3 O多米高的混 凝土支墩上，工作平台三面临空，面积仅有十余平方米。 因此，要在如此狭窄的地方进行如此高精度和大口径的 钻孑 L ，施工工艺水平将得到极大的考验。锚索施工步骤 繁多，从平 台搭设、钻孔、下料 、清洗、编束、吊运、 安装、灌浆、张拉、测试、保护，一直到二期混凝土的 浇筑，总共将进行十多道繁琐而又复杂的工序。 3 关键技术 3 1 钻孔倾角和方位角的控制 为保证达到钻孔倾角和方位角精度要求 ，采用重庆探 矿机械厂在目前国内千米钻机系列基础上开发、 设计 的新 产品X Y1 0 0 0型立轴式岩芯钻机，并专门配备 K X 一 2 A型数字测斜仪在钻孔施工中每钻进 I m进行一次倾角的 检测。每钻进 3 m采用全站仪进行一次倾角和方位角的检测， 并研发了钻杆扶正器以减少钻杆挠度对钻孔的影响。终孔 后，对全孔进行一次全站仪检测，作为钻孔的最终成果。 3 2 下料编束 锚索采用 1 8 6 0 MP a 级高强度低松弛无黏结钢绞线，直 径 1 5 2 4 m m，钢绞线外面包裹 油脂和 P E套管 ，锚 索 由 5 5 根钢绞线编束而成，锚索外皮每 3 m设置一个外对中支架， 采用绑扎的方式固定。外皮内部锚索每 1 5 m设置一个内 隔离支架，灌浆管穿过隔离支架布置在锚索内部，钢绞线 沿隔离支架周围均匀分布。两隔离支架之间以管卡子绑 扎，组装成枣核状。锚固段钢绞线长度为 1 5 m，需要对所 有锚固段的钢绞线进行单根清洁，除去油脂或者其他材 料。单根清洗方法：首先人工剥开锚固段的聚乙烯外皮， 分开钢绞线，用细木屑除去钢绞线表面的油脂，再用布条 或棉纱沾上清洁溶剂油来回多次擦拭清除污染物 ，并准备 采用意大利的奥威克斯高温高压清洗机使用高压蒸汽清洁 预应力技术 法进行补充清洗，待完全清洗干净后，用密封剂和胶带 牢牢缠裹自由段底部钢绞线和外皮之间的接缝，达到有 效封堵管道末端和阻止油脂溢出以及浆液、水进人管道 的目的。钢绞线外部拟采用美 国生产 的聚乙烯波纹管， 此波纹管适合用于此锚索工程，不影响锚索 自由段的张 拉 ，并能有效地传递要求的荷载。采用 DS H一0 3型塑料 热熔焊机进行波纹管接头的焊接。 3 3 锚索吊装 编束成形的锚索长度为 3 0 3 2 m，加上内外支架、 外包波纹管、环 氧砂浆 固定头 、导 向帽等，总重量达 2 5 t ，如此大体积、大吨位的锚束，研发和采用特殊的吊 装支架才能将锚束 吊装和运送至施工平台，吊装支架准 备采用 2 3 m长、厚度为 1 2 mm的钢管对剖后 ，焊上穿 销连接而成，吊装支架总长度为 1 8 m，重量约 2 t 。锚束 安装时准备采用塔式起重机起吊固定在吊装支架的锚束， 对准锚索孔，在牵引机和人工的帮助下，让锚束缓慢均 匀地进入孔道，并控制入孔速度、角度和位置。 3 4 灌浆施工 由于岩芯钻机钻成的孔壁十分光滑，为了 J n ： i ： 索与混 凝土的附着力，需要研发孔壁刷毛器对孔壁进行刷毛处理， 孔壁刷毛器准备利用现场废旧岩芯管和钢丝绳焊接而成，利 用钻机动力将孔壁刷毛器在孔道中反复旋转，刷毛孔壁的混 凝土面。预应力锚索灌浆拟采用 G级油井水泥，水灰比为 0 3 6 ，不掺加外加剂，购买 2台英国生产的 ( ( 1) 】 M哪 S D I 2 0 高速胶质搅拌机，用于锚索灌浆施工，胶质搅拌机主 要性能： 转速为 2 o o o r mi n ，制浆量为 2 5 3 5 m 3 h 。 3 5 二期混凝土施工 在完成锚索灌浆后，浇筑二期混凝土时，需要把孔 外部预留的锚索穿入钢管中，并把钢管固定在二期混凝 土的钢筋上，保持钢管与钻孔同心，再把锚垫板固定在 孔轴线的钢筋面上，并做好支撑，防止钢筋变形和锚垫 板下滑，并保持锚垫板、钢管和锚索孔三者同心。根据 设计要求 ：锚索所有的外露件必须经过镀锌处理，因此， 锚垫板和锚索保护套需要进行热浸镀锌处理。 3 6 张拉技术 根据工程特点，单根 钢绞线 张拉千斤顶准备选用 观4 0 Q X一2 0 0千斤顶 和 Z B 45 o o s油 泵 ，整体钢 绞线 张拉选用 Y C WI 2 O O A千斤顶和 Z B 1 0 3 2 0 4 8 0 0型电动油 泵。张拉前准备应对张拉机具、测力装置及所需附属机具 进行严格的率定和校验。锚索先采用单根张拉方式进行预 紧，共施加 7 1 5 k N的初始荷载，此时的伸长值将作为整体 锚索伸长值的计算基础， 然后对锚索分级进行整体张拉， 从固定荷载开始，分 5 次对锚索施加荷载，达到 1 0 4 3 9 k N ( 标准荷载) ，稳定荷载 1 0 rai n ，测量伸长值。根据锚索永 久测压计监测张拉 4 个月后的监测数据，如果长期荷载衰 减到允许范围之外时，该锚索需进行补偿张拉。 在锚索孔的钻孔施工中，为了预防孔位过大的偏斜， 每钻进 3 m使用全站仪精确测量一次方位角，如果角度偏 5 3 水利水 电施工2 0 1 1 第 5期 总第 1 2 8期 差过大，就得采取适当的纠正措施 。专门研发 了孔 内定 位测量器，主要由垂直定位器、孔内保护环、灯光和蓄 电池、连接杆组成 ，能够配合孔 口全站仪测量出钻孔在 不同深度的方位角和倾角。 4 施 工工艺 4 1 钻孔施工 ( 1 )在新混凝土强度达到 2 8 d规定的最小抗压强度后 ， 开始锚索钻孑 L 。预应力锚索钻孔的位置在溢流坝腹梁延伸 部位，2 5 号和 3 2号闸墩每个闸墩布置 2个钻孔 ，2 6 3 1 号闸墩每个闸墩布置 4个钻孔。钻孔孑 L 径 3 2 5 mm，A ( 上 部)平台孔深为 2 5 m，B ( 下部)平台孔深为 3 2 m。 ( 2 )锚索钻孔采用 XY一1 0 0 0型地质回转钻机，配套 金刚石钻头，清水钻进。 ( 3 )锚索钻孔技术要求见表 1 。 表 1 锚 索钻孔技 术要 求 锚索部位 孔深要求 ( m) 钻孔方位偏差要求 钻孔倾角要求 A层锚索 2 5 2 5 2 1 。 5 7 。 0 8 。 B层锚索 3 2 3 2 2 1 。 2 5 1 o 士0 7 。 ( 4 )钻孔完毕 ，连续不断地用风和水轮换冲洗钻孔， 冲洗干净的钻孔内不得残留废渣和积水 ，在安装锚索前 妥善保护孑 L 道 。 ( 5 )钻孔孑 L 深 的要求不小 于 2 5 m或 3 2 m，不超过 2 5 2 m或 3 2 2 m，孔底位 置中心线与理论值偏差不大 于 0 3 5 m。 4 2 锚索编制 钢绞线下料长度按设计图纸的要求进行。单根锚索计 算长度为其两端锚固点之间的长度，其下料长度计算公式 为：下料长度一计算长度+2 2 m ( 张拉端 1 5 m，非张拉 端 0 7 m) +0 3 m ( 如有观测仪器) +0 1 m ( 下料误差) 。 4 3 锚索安装 锚索的运输与吊装应因地制宜拟订方案。锚索在运 输与吊装过程中要做好临时保护措施 ，不允许锚束扭弯、 挤压或电火花烧伤。穿索过程中锚束应平顺，避免钢绞 线弯折太 大 ，出现死弯 。 4 4 锚索灌浆 ( 1 )锚固段、自由段均使用 G级油井水泥，浆液配 比按工程师批复的 B G一3 7配比。 ( 2 )同一个闸墩 ，先对 B层锚索灌浆，再对 A层锚 索灌浆。灌浆施工时对锚束的内部和外环进浆管同时进 行灌注，内部浆面与外环浆液面的高差不超过 3 m，控制 浆液面的方法如下：采用一台灌浆泵对锚束内部和外环 同时进行灌浆 ；在灌浆的过程中，随时测读波纹管内管 和外管 的进浆量 。 ( 3 )灌浆初始压力为 0 2 MP a ，逐渐加大压力 ，结束 5 4 灌浆压力为 0 4 MP a( 灌浆压力和屏浆时间根据现场试验 结果进行调整) 。灌浆完成后，止浆阀保持闭浆时间不少 于 4 h 。灌浆完成 8 h 后，打开进浆和回浆管口，观测浆液 的饱满情况 。 4 5 二期混凝土回填 使用手动葫芦配合 ，人工安装喇叭管、螺旋钢筋和 锚垫板，保证锚垫板、喇叭管和锚束孔道三者同心 ，并 对外露的钢绞线进行保护。在溢流坝支墩二期混凝土浇 筑时，指定工作人员对浇筑质量进行监督 ，预防混凝土 浇筑施工 中锚头位置 的变形 。 4 6 锚索张拉 张拉设备及仪器必须配套标定。千斤顶及其配套用 具、高压油表、测力计 ( 压力传感器)均需 由国家认定 的标准计量单位标定 ，并绘制压力表读数与张拉关系的 升、卸荷标定曲线。锚索伸长值计算公式： 一 P 乙| A E 式中 L 锚索伸长值，I l l m； P 预应力钢绞线的平均张拉力，N； L 预应力钢绞线从张拉端至计算截面的孑 L 道 长度 ，mm； E 预应力钢绞线弹性模量，MP a ； A预应力钢绞线 的截面积 ，IT l l n 。 张拉荷载值以油压表读数为主，并以张拉伸长值作 为校核 。 5 施工检查和效果分析 施工质量检查，对于施工好的预应力锚索应取总根 数的 1 l O作为施工质量监控，其监控的结果见表 2 。 表 2 锚 索 监 控 结 果 序号 抽查项目 抽检数量 抽检百分 比 合格率 1 张拉过程中内锚头的滑移量 2 4 2 1 1 0 0 2 锁定后的预应力损失 4 8 4 2 1 0 0 3 注浆的饱满程度 6 0 5 3 1 0 0 施工效果分析，对安装测力计的 6索锚索进行定期 张拉力观测的成果见表 3 。 表 3 锚 索定期应力观测成果 铺索 设计张 张拉力 1 0 d 后张 2 0 d 后张 3 0 d后张 工作 序号 拉力 锁定值 拉力变化 拉力变化 拉力变化 编号 状态 ( k iN ) ( k N ) 值( k N) 值( k N) 值( k N) 1 B 2 1 0 4 3 9 9 7 6 2 9 7 3 0 9 6 9 O 9 6 5 2 正常 2 C 1 1 0 4 3 9 9 7 3 5 9 7 1 0 9 6 9 2 9 6 4 6 正常 3 F 6 1 0 4 3 9 9 7 5 4 9 7 2 3 9 6 8 9 9 6 3 4 正常 4 C 1 1 0 4 3 9 9 7 5 6 9 7 2 5 9 6 7 9 9 6 3 4 正 常 5 D 4 1 0 4 3 9 9 7 3 8 9 7 1 1 9 6 8 0 9 6 3 9 正常 6 F 7 1 0 4 3 9 9 7 7 1 9 7 0 5 9 6 7 9 9 6 4 4 正常 ( 下转第 9 4页) 水利水电施工2 0 1 1 第 5期 总第 1 2 8期 商员工和农民工为主，人员流动性大，在中小型水电建 设项 目成立专职应急救援队伍不现实。因此项 目应结合 实际，成立以应急管理人员、其他管理部门、重要岗位 人员组成的专兼职应急救援队伍。项 目部应通过外培和 日常应急培训、定期进行演练，配备个人救援工具、防 护用品来加强应急救援队伍建设 ，培养专兼职救援人员， 平时立足岗位开展预防性安全检查和隐患排查治理，紧 急情况下能够迅速投入救援。同时，项 目还要与建设项 目业主、其他承包商和所在地政府应急救援队伍、医院 等有关部门积极沟通和联系，最大限度地利用各种社会 力量 。 6 确保通信信息系统的可靠和有效 事故信息的及时报告和应急指令的迅速传达在水电 建设项 目 事故应急响应中是第一位的，通信信息的保障 对于事故应急过程中信息的迅速、有效至关重要。水 电 建设项 目 地处高山峻岭，尤其是许多小项 目无线信号还 未全部覆盖 ， 项 目部应建立有线通信系统和无线通信系 统，偏远地区的项 目还应配备卫星电话 。在 日常应进行 定期维护 ，确保通信系统的可靠、有效。项 目部应掌握 当地政府应急、医疗等相关部门、机构及项 目参建各方 的通信资源情况。在应急预案中除了明确本单位应急组 织机构中各级领导 、所有应急救援有关的部门、人员的 联系方式外，还应明确政府有关部门、机构和项 目参建 各方的通信联系方式，有关单位及人员的通信方式发生 变化的应及时更新 ，确保在应急救援过程中信息传递的 准确、有效。项 目部还应建立 2 4小时应急值守制度，加 强对应急过程中的信息统计、分析和报告。 7 保证必要的应急物资和设备 必要的物资和设备是项 目在实施应急救援过程中能 否控制事态，减少事故损失的重要物质基础。水电建设 项 目应急救援物资和设备的储备原则是充分利用项 目部 的既有资源，必要时联系当地政府有关部门及其他社会 资源。在平时生产中，项目部应主要储备和保证以下几 类必要的应急物资和设备： ( 1 )为避免、减少人员伤亡，用于事故发生时的防护 和救助物资，如防护服、眼镜、面具、绳索 、钢钎、手 锤、氧气乙炔、灭火器材、电钻、电锯、止血带、绷带、 担架、急救药品等。 ( 2 ) 用于应急救援时的动力和照明以及交通类物资 ， 主要有自备发电机、空压机、灯具 、各种客货车等。 ( 3 ) 平时用于生产、险时进行应急救援的各类生产设 备，如推土机、挖掘机、装载机、吊车、电焊机、排水 和通风设备等。 ( 4 ) 一些工程材料，如方木、板材、钢筋、型钢、钢 管、电料等。 项目部在制订的应急救援预案中，应明确备用的应 急物资和设备的类型、数量、性能、存放位置，落实责 任部门和责任人定期进行检查维护 ，确保在应急救援时 以供调用。同时，项 目部在 日常工作中应调查了解并明 确在应急救援时对社会资源申请使用的程序和步骤。 8 落实资金保障 资金保障是应急管理工作的基础，水电建设项 目应 确保 日常工作经费和专项应急经费。E t 常工作经费主要 用于保障应急工作机构 日常应急业务工作的顺利进行 ， 如应急管理人员工资，预案编制、评审、演练，应急研 究、宣传、培训，应急工作先进 奖励 等；专项应 急经 费主要用于突发事件 的应对和处置、应 急救援装备的 专项资金投入等 。项 目部应在每年年初 的安全生产投 入费用计划中，单列应急管理投入资金 ，经项 目部批 准后与安全生产投入费用 同步实施，同时履行财务预 算和结算制度 ，以便追踪和记录在应急管理过程 中发 生 的费用 。 9 结束语 水电建设项目安全生产应急管理管理工作是一项长 期的、复杂的系统工作，贯穿于事故预防、准备、响应 和恢复各个过程，涉及项 目部的各个部门和其他相关单 位 ，因此做好安全 生产应急管理工作还需要不断探索、 巩固和创新。当前，水电建设项 目应急管理是安全生产 管理中的一个薄弱环节，希望本文能对加强项 目应急管 理工作有所帮助。 ( 上接 第 5 4页) 从表 3数据得知，闸墩预应力锚索施工钻孔、锚索 安装、张拉、灌浆等整个工序质量受控，施工质量完全 符合设计要求。 6 结束语 闸墩预应力布置属于空间结构设计，施工工艺相对 9 4 复杂 为确保闸墩预应力施工的顺利实施，本工程闸墩 预应力施工过程中各主要工序 ( 钻孔、锚索安装、一期 混凝土浇筑、材质验收、锚索张拉、灌浆等)的质量控 制，可为类似工程的闸墩预应力施 工起到较好的借鉴 作用 。