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白鶴灘水電站巖錨梁錨桿施工的關(guān)鍵技術(shù)

2020-11-03 06:36鴻,王棚,楚海,李
四川水力發(fā)電 2020年5期
關(guān)鍵詞:孔位白鶴砂漿

唐 云 鴻,王 棚,楚 龍 海,李 于 順

(中國水利水電第七工程局有限公司,四川 成都 610213)

1 概 述

地下廠房巖錨梁作為水電站機組吊裝及維修的主要受力結(jié)構(gòu),主要是利用巖錨梁錨桿將鋼筋混凝土梁體牢牢地錨固在巖石上,并將所承受的超重荷載與摩擦力通過錨桿傳遞到巖體上。傳統(tǒng)的巖錨梁錨桿施工工藝安全風(fēng)險大、一次驗收合格率低。為提高巖錨梁錨桿的施工工藝水平,保證巖錨梁錨桿施工的質(zhì)量,需要對傳統(tǒng)的巖錨梁錨桿施工技術(shù)進行改進。筆者依托白鶴灘工程闡述了具體的改進過程。

白鶴灘水電站左岸主副廠房按“一”字型布置,從南到北依次布置副廠房、輔助安裝場、機組段、安裝場,總長度為438 m,最大高度為88.7 m。左岸廠房巖錨梁主要靠受力錨桿保持平衡和穩(wěn)定,因此,在巖錨梁梁體范圍內(nèi)設(shè)置了一排受壓錨桿和兩排受拉錨桿。

白鶴灘水電站左岸地下廠房后期將在巖錨梁上安裝兩臺1 300 t/160 t橋式起重機用于吊裝單機容量為100萬kW的發(fā)電機組(1套發(fā)電機轉(zhuǎn)子的起重量為2 600 t),而巖錨梁的受力穩(wěn)定則主要依靠巖錨梁受力錨桿優(yōu)良的錨固質(zhì)量和精準(zhǔn)的安裝角度來分解巖錨梁所承受的超重荷載。因此,巖錨梁錨桿施工質(zhì)量的好壞,將直接影響到白鶴灘水電站地下廠房這一世紀(jì)工程的運行安全。

2 施工中的重點及難點

2.1 地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成孔率低

白鶴灘水電站地下廠房洞室群規(guī)模大,地質(zhì)條件較復(fù)雜,地應(yīng)力較高。地下洞室開挖后,在巖體中形成了臨空面,由于應(yīng)力釋放,圍巖可能存在整體變形、剪切變形和滲透變形問題,且其左岸廠房巖錨梁所處沿線的P2β32、P2β33以第二類柱狀節(jié)理玄武巖為主,柱狀節(jié)理玄武巖開挖后易松弛,原嵌合緊密的柱體因松弛而掉塊,特別是其受緩傾角結(jié)構(gòu)面切割時易在拱頂和拱肩形成大面積的塌落[1]。因此,復(fù)雜的地質(zhì)條件極大地限制了多臂鉆造孔的一次成孔率,從而給造孔施工帶來了極大的挑戰(zhàn)。

2.2 造孔精度要求高

為達到巖錨梁錨桿均布分散荷載的受力要求,設(shè)計對巖錨梁錨桿造孔的精度要求極高,而且對錨桿的孔位、角度、外露長度的精度偏差都有著嚴(yán)格的質(zhì)量要求,嚴(yán)禁實測值超過設(shè)計偏差。因此,錨桿成孔質(zhì)量的好壞將直接影響到巖錨梁錨桿的施工質(zhì)量。

2.3 錨桿注漿密實度要求高

業(yè)主要求無損檢測由施工單位、監(jiān)理單位、第三方檢測機構(gòu)聯(lián)合檢測,且檢測比例達100%,要求左岸廠房巖錨梁錨桿的注漿密實度不小于90%方為合格。而且對每根檢測不合格的巖錨梁錨桿都要進行補打補灌,直到全部檢測合格為止。因此,每一根受力錨桿在施工過程中都必須嚴(yán)格控制好注漿的密實度。

2.4 錨桿施工工期緊,工序交叉干擾大

由于巖錨梁錨桿的施工位于整個地下廠房施工工期的關(guān)鍵線路上,該工序能否按時完工將直接壓縮后續(xù)工序的有效作業(yè)時間。在整個巖錨梁錨桿施工期間開挖、支護、灌漿、金結(jié)、監(jiān)測、混凝土澆筑等多工種、多工序立體交叉作業(yè),點多面廣,工期緊,施工組織復(fù)雜,因此,如何確保巖錨梁錨桿施工進度按節(jié)點目標(biāo)完成是該工程的重點和難點。

3 巖錨梁錨桿的施工工藝

3.1 工藝流程

巖錨梁錨桿施工工藝流程見圖1。

圖1 巖錨梁錨桿施工工藝流程圖

3.2 施工方法

(1)材 料。錨桿材料:鋼筋應(yīng)具有出廠證明書,其性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋混凝土 熱軋鋼筋》GB1499.2-2007(2009修訂),且應(yīng)按規(guī)定進行抽樣試驗。水泥采用P.O42.5的普通硅酸鹽水泥。砂:采用優(yōu)質(zhì)中砂,細(xì)度模數(shù)宜在2.4~2.8范圍內(nèi),最大粒徑小于2.5 mm。水:拌和用水所含物質(zhì)不應(yīng)影響混凝土和易性和造成混凝土的腐蝕。水泥砂漿:巖錨梁錨桿水泥砂漿強度等級不應(yīng)低于M30。外加劑:按設(shè)計文件及監(jiān)理工程師的要求,在錨桿水泥砂漿中添加的速凝劑和其它外加劑其品質(zhì)不得含有對錨桿產(chǎn)生腐蝕作用的成分[2]。

(2)測量放樣。鉆孔前,由于三排錨桿與巖壁均成一定角度,且由于各種原因在巖壁開挖時造成開挖面凹凸不平,各錨桿的實際孔位必須以錨桿的設(shè)計角度和實際超挖量由測量人員使用全站儀逐點進行錨桿點孔位放樣標(biāo)識,放樣過程中,測量員記錄好每個孔位的超欠挖情況并計算出每個孔位錨桿的外露長度數(shù)據(jù),最后編制完成錨桿放點測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計表。

(3)造 孔。為提高多臂鉆的造孔精度,確保鉆孔質(zhì)量,左右孔位偏差不大于10 cm,上下孔位偏差不大于3 cm,方向角度偏差不大于2°。施工局通過技術(shù)改進,在多臂鉆操作臂上加裝了電子羅盤儀,所加裝的電子羅盤儀會實時將操作臂的方向角、傾角動態(tài)數(shù)據(jù)傳送到操作平臺上的液晶顯示屛,操作手在操作平臺上即能方便地根據(jù)實時動態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)整操作臂的擺臂位置和角度,實現(xiàn)精準(zhǔn)造孔。

在不良地質(zhì)段,應(yīng)在保護層開挖前預(yù)先進行固結(jié)灌漿,以增強圍巖的承載力并防止塌孔、卡鉆等現(xiàn)象的發(fā)生[3]。

(4)清 孔。每孔造孔完成后,多臂鉆必須加大水量將孔內(nèi)的巖粉雜質(zhì)沖洗干凈,邊沖邊退桿;下傾錨桿孔由于向下傾斜,造孔時應(yīng)不斷突然加大水量,邊鉆邊沖,逐步將巖粉雜質(zhì)沖出孔外。沖洗后,用塑料帶封堵孔口,以免雜物掉入。此外,注漿前還須采用高壓風(fēng)將孔內(nèi)的積水和巖粉吹洗干凈[4]。

(5)注 漿。①材料稱量。主廠房巖錨梁受力錨桿采用M30普通砂漿?,F(xiàn)場技術(shù)員應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場砂的含水率換算每盤砂漿各種材料的具體用量,現(xiàn)場使用電子秤分別按實際配合比稱量水、水泥、砂、減水劑、膨脹劑。②砂漿的拌制及稠度檢測。砂漿拌制時,先將稱量好的水泥、砂、膨脹劑、水、減水劑(加入水中)依次放入攪拌槽內(nèi)進行攪拌,待其攪拌均勻后,采用稠度儀對拌制好的砂漿進行稠度檢測。砂漿的稠度宜控制在6~8 cm,對于稠度檢測超標(biāo)的砂漿應(yīng)作廢料處理,重新拌制。③注 漿。注漿前,技術(shù)員首先根據(jù)設(shè)計圖紙和測量數(shù)據(jù)在錨桿外露端拉線,用于控制錨桿端頭的位置并使所有錨桿外露端處于一條直線上。注漿時,先將注漿管插入至孔底,然后再向外拉拔50~100 mm,注漿管在孔內(nèi)的灌漿壓力下自行退出,必須保證孔內(nèi)注漿飽滿,直至孔口溢出砂漿時方可停止注漿[5]。

(6)安插錨桿。注漿后即刻插桿,二者應(yīng)緊密配合,采用汽車吊配合人工進行。錨桿插桿時,錨桿要緩慢、勻速的插入孔底,當(dāng)錨桿上的外露標(biāo)識推至孔口時即錨桿安插到位。錨桿插入到位后,用水泥紙臨時封堵孔口,防止砂漿外溢,待砂漿初凝后去除。錨桿安裝好后,孔口宜采用木楔將錨桿臨時固定在鉆孔中間,錨桿施工完后3 d時間內(nèi),不得敲擊、碰撞、拉拔和懸掛重物。

(7)特殊情況的處理。a.造孔時,如遇錨桿點模糊不清,須對錨桿點進行重新放樣;b.對于超挖較大的部位,技術(shù)員須現(xiàn)場旁站錨桿孔造孔,根據(jù)測量資料控制每個孔的造孔深度;c.造孔過程中,對于不符合要求的廢孔采用不干縮砂漿進行回填灌漿;d.對于巖錨梁錨桿與系統(tǒng)錨桿點位發(fā)生沖突時,應(yīng)優(yōu)先保證巖錨梁錨桿滿足設(shè)計要求;e.注漿開始或中途停止注漿超過30 min時,應(yīng)用水或稀水泥漿潤滑注漿泵管路,然后按照試驗確定的配合比重新進行砂漿拌制;f.插桿推進過程中,如遇阻礙,不得倒退,可輕微旋轉(zhuǎn)錨桿使其插入,不得硬性敲擊錨桿。

(8)質(zhì)量檢驗。本工程錨桿質(zhì)量檢測采用無損檢測法,所用儀器型號為JL-MG(C)2011錨桿無損檢測儀,其需經(jīng)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門授權(quán)檢定機構(gòu)檢定合格后投入使用。主要是利用聲波的反射原理檢測錨桿的長度和砂漿的密實度,從而判定錨桿施工的質(zhì)量是否符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。該方法簡單、快捷、準(zhǔn)確,且對已施工完成的錨桿不會造成損害。

該工程巖錨梁錨桿的無損檢測比例為100%,其中錨桿砂漿的密實度不低于90%為合格。對于檢測到的不合格錨桿監(jiān)理工程師指示作廢孔處理,并按監(jiān)理工程師指示補打代替錨桿孔。

4 結(jié) 語

通過對該工程原有錨桿施工工藝中的各關(guān)鍵工序進行深入的改進和提高,施工局固化形成了一整套應(yīng)對復(fù)雜地質(zhì)條件下超長巖錨梁錨桿施工的關(guān)鍵技術(shù),使白鶴灘水電站左岸廠房巖錨梁受力錨桿一次驗收合格率達到了98%,保證了巖錨梁的結(jié)構(gòu)安全,降低了質(zhì)量缺陷處理成本,加快了工程進度,得到監(jiān)理、業(yè)主的一致好評。白鶴灘水電站巖錨梁施工關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用成熟,質(zhì)量有保障,安全可靠度高,所取得的經(jīng)驗可為其它類似工程施工提供良好的借鑒與參考,極具推廣價值。

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