旋噴錨索施工技術(shù)在核電工程循環(huán)水泵房基坑支護(hù)中的應(yīng)用

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1 旋噴錨索施工工藝

旋噴錨索是將高壓旋噴技術(shù)與錨桿鉆機(jī)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)形成了一種新型施工工藝[1]。旋噴錨索施工工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 旋噴錨索施工工藝流程圖

1.1 施工順序

隨開(kāi)挖面向坑內(nèi)施工，平面上采用工作面范圍內(nèi)流水作業(yè)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組織施工，均衡生產(chǎn)，使鉆孔、旋噴、腰梁施工、張拉等工序互不延誤。

1.2 施工工序

旋噴錨索各工序敘述如下：

（1）測(cè)量定位：開(kāi)挖后的基坑壁經(jīng)過(guò)修整，按設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高和水平間距，用全站儀（或水準(zhǔn)儀）和鋼卷尺進(jìn)行旋噴錨索位置的確定，并作出標(biāo)記。

（2）鉆機(jī)就位：將高壓旋噴錨桿鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)已放好的孔位，按設(shè)計(jì)要求調(diào)整好角度，由質(zhì)檢員驗(yàn)收合格經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后準(zhǔn)許開(kāi)鉆。

（3）鋼絞線制作：根據(jù)設(shè)計(jì)提供的每一束旋噴錨索總長(zhǎng)制作鋼絞線。

（4）自由端成孔：選用硬質(zhì)合金鉆頭或帶噴嘴的螺旋鉆成孔，旋噴錨索鉆頭采用帶噴嘴的螺旋鉆，噴嘴直徑2.5mm～2.7mm。自由段35～40cm/min，自由段鉆進(jìn)過(guò)程中，需確?？卓诜禎{順暢，如返漿不暢，需上、下往復(fù)提升鉆桿，直至返漿順暢。

（5）錨固段水切成孔：錨固段8～10cm/min。鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆桿轉(zhuǎn)速12～15r/min，噴水壓力不小于30MPa，錨固段鉆進(jìn)過(guò)程中，孔口返出的泥漿比重不得小于1.20。

（6）錨固段孔底復(fù)噴：鉆桿鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔底后，在底部1m范圍內(nèi)上、下復(fù)噴一次，復(fù)噴時(shí)鉆桿轉(zhuǎn)速12～15r/min，速度8～10cm/min，壓力不小于30MPa，復(fù)噴段噴射時(shí)間20min。

（7）錨固段噴漿回升：復(fù)噴結(jié)束時(shí)，應(yīng)即刻開(kāi)始噴漿，中間不得間隔，噴漿時(shí)，鉆桿在孔底旋轉(zhuǎn)停留5min噴漿，隨后以20～25cm/min的速度提升鉆桿，向上旋噴。鉆桿轉(zhuǎn)速15～20r/min，壓力不小于30MPa，水泥采用P.O42.5，漿液水灰比0.8±0.05，并摻0.6%的UNF-5高效減水劑。當(dāng)孔口返漿比重大于1.5且開(kāi)始返漿時(shí)的孔內(nèi)噴漿總量不小于1800L（水泥1.6t）時(shí)，停止噴漿[2]。

（8）下放鋼絞線：錨索鋼絞線采用人工安放，錨索前方設(shè)置導(dǎo)向帽，并安放注漿管。錨索應(yīng)在鉆孔前預(yù)先制作完成，并在噴漿前移至孔口，旋噴錨索安放過(guò)程中，應(yīng)在鋼絞線尾端設(shè)置標(biāo)識(shí)，張拉時(shí)按序穿入錨具，以避免鋼絞線在孔內(nèi)纏繞，保證順直。錨頭應(yīng)送至孔底后回拉20cm～30cm。

（9）孔底灌漿：安放好后立即灌漿，灌漿量300L（水泥0.4t），水泥采用P.O42.5，漿液水灰比0.5±0.05。

（10）張拉鎖定：旋噴錨索注漿完成后，試塊強(qiáng)度達(dá)到15MPa以上時(shí)，方可進(jìn)行張拉、鎖定。張拉設(shè)備儀表應(yīng)事先進(jìn)行標(biāo)定，張拉前在錨索頭部套入墊板和錨具，然后安放張拉千斤頂，軸線與錨索軸線一致，張拉采用整體分級(jí)張拉的程序。

分級(jí)加載和整索張拉程序?yàn)椋?/p>

式中：

m1～m6——張拉系數(shù)，一般m1、m2、m3、m4、m5分別為0.2、0.25、0.5、0.75、1.0，混凝土結(jié)構(gòu)錨索超張拉m6為1.05～1.10；

t—持荷時(shí)間，一般為2min～5min；

σcon—張拉控制應(yīng)力。

1.3 施工參數(shù)

施工參數(shù)主要是指鋼絞線張拉預(yù)緊應(yīng)力、理論伸長(zhǎng)值、張拉極具的標(biāo)定等[3]。

1.3.1 鋼絞線張拉預(yù)緊應(yīng)力

在進(jìn)行張拉時(shí)，一般應(yīng)采用先進(jìn)行單根預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)緊，使錨索各股預(yù)應(yīng)力鋼絞線的應(yīng)力均勻后，再進(jìn)行整索張拉。預(yù)緊應(yīng)力確定為0.2σcon。

1.3.2 鋼絞線張拉理論伸長(zhǎng)值

本次施工錨索為直線型錨索，其理論伸長(zhǎng)值計(jì)算公式：

式中：

△L－錨索伸長(zhǎng)值，mm；

P－預(yù)應(yīng)力鋼絞線的平均張拉力，取張拉端的張拉力與計(jì)算截面處扣除孔道摩擦損失后張拉力的平均值，其計(jì)算公式見(jiàn)下，N；

L－預(yù)應(yīng)力鋼絞線從張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度，mm；

E－預(yù)應(yīng)力鋼絞線彈性模量，MPa；

A－預(yù)應(yīng)力鋼絞線的截面積，mm2

式中：

Pj－張拉控制力，當(dāng)超張拉時(shí)按超張拉取值，N；

χ－張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度，m；

θ－預(yù)應(yīng)力鋼絞線從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分切線的夾角之和，rad；

κ－預(yù)應(yīng)力孔道局部偏擺系數(shù)；

μ－預(yù)應(yīng)力鋼絞線與孔道壁面的摩擦系數(shù)。

1.3.3 張拉極具標(biāo)定

在張拉前必須對(duì)所使用的機(jī)具進(jìn)行配套標(biāo)定，并提供千斤頂張拉力－壓力表讀數(shù)關(guān)系曲線及其計(jì)算公式。錨索張拉時(shí)運(yùn)用計(jì)算公式，算出與錨索各級(jí)張拉力相對(duì)應(yīng)的壓力表讀數(shù)，通過(guò)控制油泵壓力表讀數(shù)實(shí)現(xiàn)千斤頂對(duì)錨索的各級(jí)張拉力。也可在關(guān)系曲線上直接找出各級(jí)張拉力對(duì)應(yīng)的壓力表讀數(shù)[4]。

1.4 腰梁施工工藝

1.4.1 工藝流程

腰梁施工工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 腰梁施工工藝流程

1.4.2 施工順序

腰梁施工在安裝完預(yù)應(yīng)力錨索，并對(duì)錨固段澆注后進(jìn)行，在錨索施工開(kāi)始后就要進(jìn)行鋼筋局部的制作，當(dāng)預(yù)應(yīng)力錨索的錨固段澆注后就要緊接著清理出腰梁的施工作業(yè)面，在清理好的作業(yè)面上及時(shí)綁扎鋼筋及支模板。根據(jù)商品砼的提供量逐段對(duì)腰梁澆注，根據(jù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間順序?qū)﹀^索進(jìn)行逐步張拉。

1.4.3 施工工序

各工序簡(jiǎn)述如下：

（1）定位放線：根據(jù)施工圖紙的位置，用全站儀和鋼卷尺進(jìn)行腰梁位置的確定，并作出標(biāo)記。

（2）鋼筋綁扎：縱向受力筋采用綁扎連接，搭接長(zhǎng)度取40d。鋼筋綁扎前要清理干凈腰梁與支護(hù)樁體的接觸面，并將該面鑿平；當(dāng)腰梁穿過(guò)錨索地段，要安放好預(yù)應(yīng)力錨索及穿梁塑料管。

腰梁鋼筋綁扎時(shí)，要認(rèn)真驗(yàn)看腰梁配筋圖，注意鋼筋的綁扎要求。并根據(jù)預(yù)應(yīng)力錨索入射錨固角度的不同調(diào)整張拉面的腰梁角度。

（3）支模板：使用木模板連接而成，支模時(shí)要留出鋼筋保護(hù)層厚度，腰梁為3.5cm。并保護(hù)好穿過(guò)模板的鋼絞線，防止損傷。在塑料管兩端要進(jìn)行封堵，防止?jié)沧⑦^(guò)程中砼或水泥漿進(jìn)入管內(nèi)。

（4）澆砼與振搗：澆砼采用C25的商品混凝土，澆注時(shí)同一段腰梁盡量一次澆注完成，在澆砼后用震動(dòng)棒振搗密實(shí)，保證腰梁表面的平整光滑與順直。腰梁上表面達(dá)到鋼筋保護(hù)層厚度，且能夠滿足設(shè)計(jì)要求的高度。

（5）養(yǎng)護(hù)：澆砼完成后，需要每天對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，根據(jù)月份的氣溫調(diào)整，天冷時(shí)可采取覆蓋養(yǎng)護(hù)。

（6）拆模：養(yǎng)護(hù)達(dá)到7天齡期就可以根據(jù)施工順序進(jìn)行拆模，拆模時(shí)不能損傷梁體。

2 施工質(zhì)量控制

2.1 腰梁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）腰梁砼標(biāo)號(hào)為C25，鋼筋保護(hù)層厚度取35mm，縱向受力筋采用綁扎連接，施工的技術(shù)要求按《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204－2002）中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

（2）腰梁鋼筋綁扎前先將支護(hù)樁相對(duì)應(yīng)部位的樁體砼鑿除，并清除碎渣及泥土。

（3）腰梁鋼筋綁扎時(shí)要安放好錨索及穿梁塑料管，保證錨索鋼絞線順直、自由穿過(guò)梁體。塑料管兩端要進(jìn)行封堵，防止?jié)沧⑦^(guò)程中砼或水泥漿進(jìn)入管內(nèi)。

（4）支設(shè)模板時(shí)要保護(hù)好穿過(guò)模板的鋼絞線，防止損傷。

（5）其中支護(hù)樁之間為梯形頂梁，該段為先打錨索，后制作梯形頂梁。

2.2 錨索施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）錨索鉆孔位放線，錨索鉆孔孔位中心偏差不得大于50mm。

（2）施工中常查鉆機(jī)傾角，傾角誤差不大于設(shè)計(jì)值2度，超過(guò)時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整。

（3）錨索制作要確保每一根鋼鉸線始終排列均勻、平直，不扭不叉銹、油污要除凈，對(duì)有死彎、機(jī)械損傷及銹坑者應(yīng)剔除，制作完成后，應(yīng)放在干燥清潔的場(chǎng)所，避免機(jī)械損傷或油漬濺落在桿體上[5]。

（4）錨索噴漿、注漿所用水泥應(yīng)采用P.O42.5，漿液應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)水灰比拌合。

（5）機(jī)具出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)記錄時(shí)間、鉆孔深度、主要原因，并及時(shí)維修。

（6）若旋噴錨索鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔深以?xún)?nèi)遇到巖石，應(yīng)改用巖錨工藝，并及時(shí)通知設(shè)計(jì)方。

（7）張拉設(shè)備中穿心千斤頂及壓力表須進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定期限在半年之內(nèi)。

（8）自由段注漿必須待漿液溢出孔口穩(wěn)定1～2min后，方可停止注漿，24h后如發(fā)現(xiàn)孔道漿液不飽滿時(shí)還需補(bǔ)漿，以確保注漿飽滿。

2.3 錨索施工過(guò)程質(zhì)量保證措施

（1）進(jìn)場(chǎng)的每批鋼絞線和水泥要有出廠合格證并做復(fù)試。

（2）鉆孔機(jī)械就位前應(yīng)先檢查錨位標(biāo)高，錨具是否符合設(shè)計(jì)圖紙。就位后必須調(diào)正鉆桿，用角度尺或羅盤(pán)測(cè)量鉆桿的傾角使之符合設(shè)計(jì)，并保證鉆桿的水平投影垂直于坑壁，經(jīng)檢查無(wú)誤后方可鉆進(jìn)。

（3）鉆孔時(shí)遇有障礙物或異常情況應(yīng)及時(shí)停鉆、待情況清楚后再鉆進(jìn)或采取措施。鉆至設(shè)計(jì)深度后空鉆出土以減少拔鉆桿的阻力，然后拔出鉆桿。

（4）下錨索前應(yīng)檢查錨索并做好記錄，下完錨索時(shí)應(yīng)注意錨索的外露部分是否滿足張拉要求的長(zhǎng)度。

（5）漿液攪拌必須嚴(yán)格按配比進(jìn)行，不得隨意改變。水泥應(yīng)不含雜質(zhì)，不用過(guò)期或受潮水泥。

（6）注漿由孔底開(kāi)始, 邊注邊外拉漿管，并緩緩拔管，直至漿液溢出孔口后停止注漿。

（7）水泥漿體強(qiáng)度達(dá)到15MPa方可張拉。錨桿的張拉要有固定的操作人員和記錄人員，嚴(yán)格按操作規(guī)程張拉。出現(xiàn)異常情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人報(bào)告。

（8）張拉時(shí)應(yīng)采用以張拉力控制為主，伸長(zhǎng)值校核的雙控操作方法。先進(jìn)行單根預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)緊，使錨索各股預(yù)應(yīng)力鋼絞線的應(yīng)力均勻后，再進(jìn)行整索張拉。

2.4 施工過(guò)程常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施

（1）孔壁坍塌

如遇易塌孔土層，鉆進(jìn)中應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行高壓風(fēng)吹孔，根據(jù)土層情況采取相應(yīng)措施：

a.對(duì)于軟土層，可采用加入砂礫或碎石渣擠入軟土內(nèi)，以固定孔壁，或根據(jù)軟土強(qiáng)度采用泥漿護(hù)壁；

b.對(duì)于粘性土層，可采用泥漿護(hù)壁；

c.對(duì)于含礫石粘性土，可采用填充粘性土進(jìn)行護(hù)壁，上下來(lái)回掃孔固壁；

（2）張拉時(shí)滑絲、斷絲

滑絲主要是夾片卡牙沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)或夾片質(zhì)量問(wèn)題，此時(shí)可松開(kāi)千斤頂，重新安裝夾片后再重新進(jìn)行張拉。

斷絲的可能性極小，如果出現(xiàn)可能是因?yàn)殇摻g線材質(zhì)缺陷或張拉千斤頂、壓力表出現(xiàn)故障，此時(shí)可對(duì)孔內(nèi)剩余鋼絞線的受力進(jìn)行分析，在受力允許的情況下可增大其余鋼絞線的張拉力，以滿足整束錨索要求的錨固力[6]。

（3）達(dá)到張拉力后鋼絞線伸長(zhǎng)值不足或伸長(zhǎng)超范圍

張拉時(shí)采取張拉力為主，伸長(zhǎng)值校核的措施進(jìn)行，在達(dá)到預(yù)訂張拉力后如果鋼絞線伸長(zhǎng)值不足則可能是鋼絞線在孔內(nèi)不直造成，由于張拉時(shí)已經(jīng)超拉至110%，此時(shí)只要能夠正常鎖定即可。伸長(zhǎng)值如果超出范圍則可能是內(nèi)錨固段滑移造成，此時(shí)在注漿段及腰梁的共同作用下，只要能夠達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力即可滿足要求。

3 基坑工況及主體施工期安全監(jiān)測(cè)情況

本工程錨索施工完已近一年，基坑已通過(guò)各有關(guān)單位的聯(lián)合驗(yàn)收，目前主體工程正在緊張的施工中，錨力計(jì)、測(cè)斜儀及各沉降觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)變化均在設(shè)計(jì)允許的范圍之內(nèi)，基坑位移變形正常，基坑工況良好，基坑是安全的。