錦屏一級水電站水庫工作船?？奎c工程邊坡K0+325～K0+370段裂隙處理施工技術(shù)

張　健

(中國水利水電第十工程局有限公司 二分局，四川 都江堰　611830)

錦屏一級水電站水庫工作船停靠點工程邊坡K0+325～K0+370段裂隙處理施工技術(shù)

張健

(中國水利水電第十工程局有限公司 二分局，四川 都江堰611830)

摘要：錦屏一級水電站水庫工作船?？奎c工程下河坡道開挖時發(fā)現(xiàn)了兩條延伸長大的溶蝕裂隙，該裂隙縱向貫通路基，向下近乎垂直，與邊坡層面裂隙相通。介紹了所采用的錨索加固處理方案，確保了該工程的施工質(zhì)量和安全。

關鍵詞：錦屏一級水電站；下河坡道；錨索施工技術(shù)

1工程概述

錦屏一級水電站水庫工作船?？奎c工程主要由下河坡道、管理房組成。在下河坡道開挖樁號K0+325～K0+370段路基開挖時，發(fā)現(xiàn)了兩條延伸較大的溶蝕裂隙，產(chǎn)狀為N20°～30°E/NE∠70°～80°，部分近直立，裂隙基本縱向貫通該段路基，向下基本垂直延伸，裂隙寬5～30 cm不等，據(jù)調(diào)查，該路基穩(wěn)定性與外側(cè)坡穩(wěn)定性相關聯(lián)。外側(cè)坡開挖揭示多條層面裂隙，爆破開挖后，部分層面裂隙松弛，由于溶蝕裂隙與層面裂隙相互連通，溶蝕裂隙切割了層面裂隙，在荷載作用下，可能會造成組合塊失穩(wěn)，破壞模式為以層面裂隙為底滑面、以溶蝕裂隙為后緣切割的平面滑動。為確保錦屏一級水電站水庫工作船?？奎c工程下河坡道開挖樁號K0+325～K0+370段工程的施工質(zhì)量安全，經(jīng)研究決定采用增設錨索加固的處理方案。

邊坡錨索：1 500 kN型錨索，單根總長20 m，排間距3 m，水平間距4 m。錨墩尺寸為120 cm×120 cm，采用C35混凝土；錨索外錨頭尺寸為30 cm×30 cm，采用C20混凝土；錨夾具為ESM15系列，共布置了8根錨索。

2錨索施工技術(shù)

2.1施工腳手架及施工平臺

因錨索布置于邊坡位置，其最大垂直高度為16 m，故在錦屏一級水電站水庫工作船?？奎c下河坡道K0+325～K0+370段整個坡面搭設滿堂腳手架，沿坡面從坡腳起自下而上依次架設滿堂腳手架。錨索施工部位腳手架鋼管間排距為0.5 m，確定布置8排立管，錨索施工區(qū)域布置30根長1.5 m、直徑為5 mm的固架錨桿，并與腳手架立柱底部焊接牢固，腳手架橫向用電焊將其固定在邊坡已經(jīng)施工完成的系統(tǒng)錨桿上進行鎖定，應確保錨索施工腳手架在縱、橫兩個方向都得到牢固、可靠的連接。每層錨索施工平臺上連續(xù)鋪設5 cm×10 cm板方材和竹膠板，寬度3 m，外側(cè)臨空面掛安全網(wǎng)封閉。1 500 kN錨索施工在腳手架上進行。

2.2錨索孔造孔

設計鉆孔要求：1 500 kN級錨索鉆孔孔徑為30 mm，如圖1所示。

鉆孔孔位：按設計位置進行鉆孔，將開孔偏差控制在10 cm之內(nèi)。錨索孔鉆孔的孔位采用全站儀測量定位，鉆機傾角采用水平尺和角尺控制。

鉆孔方法：采用成都哈邁巖土鉆掘設備廠生產(chǎn)的XZ-70型鉆機造孔，采用復盛PES1060電動移動式高風壓空壓機供風。

鉆桿采用φ89高強度鉆桿，開孔鉆具采用CIR150風動沖擊器，配φ150鉆頭開孔。鉆孔過程中的孔斜控制采用粗徑長鉆桿加設扶正器，并配備防卡器、反振器及噴射灌漿鉆具。

在施工過程中，鉆機鉆至垂直裂隙處時出現(xiàn)了塌孔、漏風、卡鉆及無法排渣的情況。對此，立即停止了鉆進，采取了固結(jié)灌漿措施對鉆孔及周圍巖體進行固結(jié)處理。

為了在巖層破碎、裂隙發(fā)育的巖質(zhì)邊坡上鉆孔順利，加快鉆孔進度，提高成孔率，遂采用固壁灌漿措施對鉆孔及周圍巖體進行處理后再重新掃孔鉆進的辦法。灌漿壓力取0.3～0.5 MPa，漿液水灰比為0.5∶1 ～0.4∶1。待凝等強后掃孔、繼續(xù)鉆孔。

鉆孔達到設計深度后不立即停鉆，穩(wěn)鉆1～2 min，防止孔底尖滅而達不到設計孔徑。鉆孔完成后，使用高壓空氣(風壓0.2～0.4 MPa)將孔內(nèi)的巖粉及水體全部清除出孔外。

2.3預應力錨索體的制作

錨索材料：本工程錨索設計為壓力分散性錨索，錨索采用φ5.24的1 860 MPa級低松弛、高強度無粘結(jié)鋼鉸線制作錨束，其內(nèi)錨固段由專門制作的錨板和鋼鉸線構(gòu)成多錨頭承載體錨固結(jié)構(gòu)。

切割下料：使用砂輪切割機下料，同組錨頭的鋼鉸線等長、相鄰錨頭的鉸線不等長。鋼絞線下料長度應按設計孔道長度外加1 m的錨板及張拉外露長度，下料長度L=L(設)+1 m。

錨固擠壓段鋼鉸線的清洗：剝離擠壓段鋼鉸線的聚乙烯塑料套，剔除鋼鉸線表層的保護油脂；按順序分別將鋼鉸線清洗干凈，直至手感無油膩、有澀感且表面烏黑發(fā)亮為止，順直排列在加工平臺上。

組裝：將鋼鉸線順直排列在加工平臺上，在XJ-600型擠壓機上，用不低于36 MPa的壓力將每根鋼鉸線與錨頭嵌固端牢固聯(lián)結(jié)，底部嵌固端鋼鉸線端頭采取密封防腐措施。按照圖紙裝配單錨頭、錨板、托板并進行錨頭部分的制作；采用隔離架集束，鋼鉸線排列平順，不扭結(jié)，兩隔離架中間用鐵絲牢固的綁扎，綁扎間距為2 m左右。錨索進出漿管按要求編入索體。對靠近孔底的進漿管出口至錨索端部的距離應大于200 mm。在錨索體外側(cè)安置鋼制對中架，使預應力錨索體在鉆孔內(nèi)居中放置，錨固段頂部安裝導向帽。對組裝好的錨索按照對應的錨索孔進行編號掛牌。將合格的錨索整齊、平順地存放在距地面20 cm以上、間距為1～1.5 m的墊木上，不疊壓存放并進行臨時防護。

2.4錨索的運輸和安裝

錨索的運輸采用人工抬運。運輸過程中，采取措施防止損傷錨索及防護層PE套。錨索入孔前，應無明顯的彎曲、扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。進出漿管位置及通暢性檢查合格后，采取人工將錨索緩慢均勻地推進錨索孔中。錨索安裝完畢，對外露鋼鉸線進行臨時防護。

2.5錨索注漿

注漿材料：灌漿水泥采用P.042.5R級普通硅酸鹽水泥。

灌漿水灰比：錨索注漿水灰比為0.3～0.45，采用純水泥漿液進行灌注。在漿液中摻加TQ型微脹早強摻和劑，使用ZJ—400高速攪拌機，按配合比先將計量好的水加入攪拌機中，再將袋裝水泥按量倒入攪拌機中攪拌均勻，攪拌時間為3 min。

注漿方式：錨索安裝后，采用孔口阻塞、全孔一次有壓注漿法進行錨索注漿。灌注前，先壓入壓縮空氣，檢查管道暢通情況，通過與錨索捆綁在一起的PVC灌漿管，用SGB6—10型高壓灌漿泵進行全孔灌漿，將灌漿壓力控制在0.3～0.5 MPa(圖2)。

注漿時漿液從注漿管向孔內(nèi)灌入，氣從排氣管直接排出。當排漿比重與進漿比重相同時，進行屏漿。當固漿壓力達到0.5～0.7 MPa時，再屏漿30 min即可結(jié)束。灌漿結(jié)束后，及時清理外露鋼絞線上的水泥漿液。

2.6錨墩澆筑

鋼筋制安：錨墩鋼筋制安時，先用風鉆在錨索孔周圍坡面上對稱打孔4個，插入φ5骨架鋼筋并固定：將鋼鉸線束穿入導向鋼管并把導向鋼管插入孔內(nèi)50 cm左右，導向鋼管與孔軸、錨索同心，然后按照圖紙要求焊接鋼筋網(wǎng)并將其固定于骨架鋼筋上。

鋼墊板的安裝：在孔口安裝錨墊板、鋼套管、結(jié)構(gòu)鋼筋等預埋件，將鋼墊板牢固焊接在鋼筋骨架上，其預留孔的中心位置于錨孔軸線上，鋼墊板平面與錨孔軸線正交。

錨墩模板采用自制的四片定型鋼模板在現(xiàn)場組裝，鋼模和巖面之間的空隙用木條嵌補。上模板預留進料口和觀察排氣孔?？孜桓浇O插筋固定模板。C35混凝土采用9 m3混凝土運輸罐車從拌和站運至現(xiàn)場，使用溜槽完成混凝土入倉，插入式振動棒振搗。澆筑完畢，及時灑水養(yǎng)護。

2.7預應力錨索的張拉

張拉程序：先進行試驗錨索的張拉。

錨索張拉按分級加載進行，由零逐級加載至超張拉力并經(jīng)穩(wěn)壓后鎖定，即0→mσ→穩(wěn)壓(20 min)后鎖定(m為超載安裝系數(shù)，最大值為1.05～1.1；σ為設計張拉力)。

(1)錨具選用ESM15—10。錨夾具在安裝時從防護包裝內(nèi)取出，清理干凈錨具、工作夾片及鋼鉸線表面。根據(jù)錨具外徑，在錨墩鋼墊板中心孔周圍設置對中標志，將鋼鉸線按周邊序和中心序順序理出，穿入錨具。

(2)用電動油泵(ZB4-500S)、千斤頂(YCW-150B)對鋼鉸線實施張拉。初始荷載為設計工作荷載的σ/5。按照先中間、后周邊對稱分序張拉的原則用單根張拉千斤頂將鋼鉸線逐根拉直。鋼鉸線調(diào)直完畢，套上夾片并推入錨具夾片孔，用尖嘴鉗、改刀及榔頭調(diào)整夾片間隙，使其對稱。分級循環(huán)張拉至設計工作荷載。

本工程錨索設計為壓力分散性錨索，由多組錨頭組成，先采用單根張拉的方式，確保各根鋼鉸線平均受載，然后再對1 500 kN級錨索進行整束張拉。

(3)先張拉錨具中心部位的鋼鉸線，然后張拉錨具周邊部位的鋼鉸線，按照間隔對稱分序進行：一個張拉循環(huán)完畢，進行下一個張拉循環(huán)，直至達到設計荷載。分級荷載：分 別 為0.25,0.5,0.75,1倍設計工作荷載σ，每級荷載持荷穩(wěn)壓5 min。

(4)錨索張拉鎖定應力穩(wěn)定后，錨具外的鋼鉸線除留存15 cm外，其余部分使用手持切割機將工作錨具外的超長部分鋼鉸線切除，并據(jù)此預留混凝土保護層，采用C25混凝土封錨，然后澆筑C20混凝土對外錨具及鋼鉸線做永久防護。

3結(jié)語

本工程錨索施工過程總體順利，筆者認為有幾點值得總結(jié)的經(jīng)驗：其一，本工程錨索孔貫通巖石垂直裂隙且裂隙寬度較大(5～30 cm)，在錨索孔鉆孔過程中，時常出現(xiàn)卡鉆情況，導致鉆孔時費時費力，既影響施工進度，又增大了施工成本。經(jīng)研究決定對所錨固邊坡的巖石垂直裂隙用M7.5砂漿進行了全面回填，待其凝固后，再進行錨索孔

的鉆進，從而減少了卡鉆的時間。針對錨索孔小范圍內(nèi)的破碎巖石若具備先行固結(jié)的條件，應先對破碎巖石實施固結(jié)處理，然后再進行鉆孔施工；其二，在場地條件允許的情況下，錨索制作的場地最好盡量離錨索施工區(qū)近些(最好是在施工現(xiàn)場布置)，只有這樣，才能盡可能地減少錨索的污損和碰損。

張健(1963-)，男，四川南江人，工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責任編輯：李燕輝)

Construction of New Type Spiral Staircase Passage in Excavation of Deep and Large Shaft

FAN LuZHENG Dao-ming

(Sinohydro Engineering Bureau 10 Corporation, Chengdu , Sichuan , 610072, China)

Abstract:In excavation and concrete placement of deep and large shaft , vertical ladders are usually used for engineers and workers to go up and down in majority of vertical shafts , but this kind of passage will bring inconvenience to construction , besides , engineers and workers will exhaust by climb up and down in vertical ladders and it is not safe. Therefore , spiral staircases are newly used in large shaft passage to improve safety , stability , economy and efficiency . Furthermore , the passage meets safety requirements of construction and supervision down to shaft .

Key words:deep and large surge shaft ; excavation ; spiral staircase ; step ; vertical ladder

收稿日期:2015-02-15

文章編號:1001-2184(2015)02-0028-03

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV52;TV546

作者簡介: