预应力锚索施工方案.docx
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预应力锚索施工方案
某地下洞室预应力锚索专项施工措施
1、概述
1-1工程概述
某水电站地下洞室群规模巨大，洞室纵横交错，主要洞室尺寸庞大，主副厂房及安装间、主变室、调压井、尾水连接管及尾水出口边墙均为大跨度、高边墙结构，在地下洞室中可能存在大型不稳定块体和塑性区较大的部位，设计采用了预应力锚索进行系统深层支护。
为使地下洞室锚索的施工严格按设计及规程规范进行，使现场施工操作标准化、规范化，确保工程施工质量，特编制无粘结预应力锚索施工专项措施。
另外，由于尾水出口边坡锚索施工工况与洞室锚索施工有所不同，因此，将有针对性的编制单项措施。
1-2锚索型式确定
锚索结构型式有相应的施工要求和方法，为便于现场施工，首先必须明确锚索型式。
地下洞室预应力锚索施工蓝图为蓝图中有两种预应力锚索：
对穿型预应力锚索、端头型预应力锚索。
其中，对穿型预应锚索没有异议，均为拉力集中型对穿锚索，但蓝图中没有说明端头型预应力锚索型式，从其结构图上表明为拉力集中型预应力锚索。
如下图：
经与设计、监理沟通明确端头型预应力锚索为拉压复合型预应力锚索，见拉压复合型端头锚索结构型式如下图：
1-3主要工程量及参数表
主变室预应力锚索参数表
序号
项目名称
规格
单位
工程量
备注
1
端头锚索
1800KN
L=20m
根
51
2
对穿锚索
1800KN
L=47m
根
18
3
对穿锚索
1800KN
L=47.35m
根
47
4
对穿锚索
1800KN
L=48.75m
根
42
尾水调压室预应力锚索参数表
序号
项目名称
规格
单位
工程量
备注
1
端头锚索
1800KN
L=20m
根
90
2
端头锚索
1500KN
L=15m
根
110
3
对穿锚索
600KN
L=16m
根
20
4
对穿锚索
1800KN
L=47.35m
根
47
5
随机锚索
1000KN
L=20m
根
现场计量
主副厂房及安装间预应力锚索参数表
序号
项目名称
规格
单位
工程量
备注
1
端头锚索
1800KN
L=20m
根
462
2
端头锚索
1500KN
L=15m
根
87
3
对穿锚索
1800KN
L=47m
根
18
4
对穿锚索
1800KN
L=48.75m
根
42
尾水连接管预应力锚索参数表
序号
项目名称
规格
单位
工程量
备注
1
对穿锚索
1000KN
L=20m
根
84
2、施工布置
施工用风：
锚索施工主要供钻孔和洗孔用风，按“就近接引风管”的原则施工，三大洞室施工由进风机室及尾调交通洞压气站供应，尾水连接管及尾水出口则分别利用尾水管及尾水出口开挖支护施工时的供风系统供风。
施工用水：
主要是灌浆过程用水，应就近从系统水管上接岔管接水。
施工用电：
主要是灌浆用电，就近从系统供电线路引接。
灌浆平台：
主副厂房及安装间分别在1#施工支洞及进风洞靠主副厂房位置分别布置一个简易灌浆平台，主变室则在主变排风洞靠主变室的位置布置一个简易灌浆平台，尾调室则在尾调交通洞（紧靠尾调室）布置一个简易灌浆平台，尾水管及尾水出口则在工作面内不受交岔干扰及不影响交通的区域内布置简易灌浆平台。
编锚车间：
编锚加工车间应就近选择，应找一块平坦开阔的场地，便于加工和运输。
施工道路：
预应力锚索施工采用相应高程内的开挖支护施工道路，如岩锚梁以上EL977.00高程锚索采用主副厂房及安装间第Ⅱ层开挖支护通道“1#施工支洞和进风洞”，岩锚梁以下EL971.20m高程锚索则采用主副厂房及安装间第Ⅲ层开挖支护施工通道“进厂交通洞”。
3、施工准备
（1）参加预应力锚索施工的所有人员必须经过预应力锚索基本知识的培训，培训合格后发给上岗证。
施工技术人员必须熟练掌握设计文件（包括图纸、通知、锚索参数、技术要求）、施工工艺流程和规范要求，还应了解预锚区内的地质情况，包括岩性、地质构造、产状、水文地质等，并向各工序施工人员做好技术交底工作。
（2）预应力钢绞线为符合《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-1995和ASTMA416-98的1860Mpa高强度低松弛无粘结钢绞线（Φ15.24mm）。
预应力钢绞线和钢丝均应有材质成份的质量证明书，并应按监理工程师的指示和GB/T5224-1995和ASTMA416-98的规定对预应力钢绞线和钢丝抽样进行力学性能试验，将试验成果报送监理工程师。
（3）施工前必须备齐各种原材料，所有原材料在运输中应防止磨损和免受雨淋、防止腐蚀，各种原材料必须有出厂合格证及标牌，必须经质检人员和监理工程师检验合格后方可用于工程施工。
（4）做好施工现场风、水、电线管路的架设和敷设工作。
（5）张拉前对张拉用的千斤顶、压力表及油泵进行配套率定，得到作为张拉依据的率定曲线，以指导现场张拉作业。
4、施工程序
（1）造孔：
工序为定孔位、钻孔、测斜、固结灌浆、扫孔；
（2）锚索编制：
工作内容为钢绞线去污除锈、编束、编号、检查验收、临时防护等；
（3）锚束运输、安装和锚固：
锚束水平运输、垂直吊装、排干孔内积水、放束入孔、拌浆、注浆、混凝土垫墩施工、锚具安装、检查验收；
（4）张拉和锁定：
张拉机具组装、预张拉、张拉、锁定、损失监测；
（5）锚头保护：
切割多余钢绞线、安装外锚头帽或封闭锚头保护。
每一道工序完成后，须经监理工程师检验合格方可进行下一道工序施工。
5、施工工艺流程
端头锚索施工工艺流程：
锚墩浇筑
对穿锚索施工工艺流程：
待凝
6、施工过程及方法
（1）锚孔编号
①锚孔编号。
②锚孔测放定位
采用徕卡TCR-802全站仪测放孔位，使用红油漆标定孔位，并标明孔号，孔口坐标误差10cm。
（2）脚手架平台搭设及钻机就位
①平台参数
平台支撑全采用脚手架，脚手架采用φ38钢管，脚手架平行边墙方向共3排，间距50cm；水平方向和垂直方向钢管间距均为80cm，分别在锚索高程处满铺5cm厚木板，木板长1.2m左右，木板铺设方向垂直于边墙，可以减小木板的受力跨度，增加安全性。
由于脚手架高度和长度都很大，所以用φ25钢筋将脚手架与边墙上的锚杆焊接起来，焊接密度大约为3m×3m，这样才能保证脚手架的整体稳定性。
②平台施工方法
平台脚手架施工材料采用15t自卸汽车运输至厂房工作面，施工材料主要为钢管、管卡和模板。
搭设方法采用全人工搭设，材料可以用人向上传递，如果有闲置吊车，可以用吊车将材料吊上去，可以节约人工劳动力，提高施工效率。
铺设木板时必须用铁丝将木板牢牢绑扎在钢管上。
③钻机就位
为使锚孔在施工过程中及成孔后其轴线的倾角、方位角符合设计及规范要求，必须保证钻机就位的准确性、稳固性。
a、调整钻机立轴轴线，使其与锚孔设计中心轴线的方位角及俯角保持一致；
b、方位角及俯角满足要求后，用扣件将钻机卡牢固稳。
试运转后再次测校钻机立轴轴线与锚孔设计中心轴线，使其保持一致。
c、钻机就位并满足要求后，请监理工程师到现场验收合格后，方可开机钻进。
（3）锚索钻孔
①锚索基本参数
A、孔径
600KN级锚索造孔孔径为φ100mm，1000KN级锚索造孔孔径为φ115mm，1500KN级锚索造孔孔径为φ130mm，1800KN级锚索造孔孔径为φ140mm。
B、钻孔角度：
严格执行设计要求。
C、锚固段长度（端头锚索）
1000KN级端头锚索锚固段长度为5m，1500KN级端头锚索锚固段长度为6.5m，1800KN级端头锚索锚固段长度为8m。
600KN级锚索设计蓝图中全部为锚固尾调室中部隔墙的对穿锚索。
②钻进方法：
采用风动潜孔钻冲击回转钻进方法。
③钻孔设备、机具
A、设备：
采用成都哈迈70深孔锚索钻机。
B、机具：
采用CIR110冲击器，配与孔径要求相同的钎头。
④钻进工艺参数
A、钻进压力：
开孔时，使钎头紧贴岩面低压冲击，平稳缓缓推进即可；正常钻进时Pf=2~4KN。
B、转速：
开孔转速n=0；正常钻进转速-n≯90r.p.m。
C、风量：
Q风=10~12m3/min。
⑤造孔注意事项
A、开孔前，清除孔口附近松动岩块。
B、开孔时，在设计孔位上，人工或用风钻凿出与孔径相匹配的10cm左右深的槽（孔），以利于钻具定位及导向。
C、每钻进≯1m，必须缓慢倒杆>1m，往返不少于2次，直至孔口无岩粉返出，以利充分吹粉排渣，避免卡钻及重复破碎。
D、勤检查钻杆、钻具磨损情况，对磨损严重的钻杆、钻具应予以更换，尽量避免孔内事故的发生。
E、在钻进过程中，为防止孔径相差过大，使得下锚困难，可备4个钎头，每个钎头打10~15m左右，就轮换一个。
⑥破碎地层段的钻进措施
在钻孔遇破碎地带时，无法钻进成孔应及时通知监理工程师会同设计现场确认，同意后对钻孔进行固结灌浆、扫孔施工，其工程量由监理、业主现场共同确定。
灌浆过程要严格控制灌浆浆液的参数：
浓度和灌浆压力，应符合要求，待凝等强后扫孔继续钻进。
⑦钻孔要求
在钻进过程中，认真做好钻孔记录，为分析判断孔内地质条件提供依据。
⑧清孔
钻孔完毕，用压缩风冲洗钻孔，直至孔口返出之风，手感无尘屑，延续5~10分钟，孔内沉渣不大于20cm。
⑨钻孔检测
钻孔清孔完毕，进行钻孔检测，合格后进行下锚工作。
（4）预应力锚索体制作
①钢绞线
选用符合《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003和GB/T5223－2002的规定标准要求的1860MPa高强度低松弛无粘结钢绞线。
无粘结钢绞线为防腐油脂敷裹并用PE套包裹，具有良好的防腐效果和全孔一次注浆等优点。
高强度低松弛无粘结钢绞线性能指标见下表。
高强度低松弛无粘结钢绞线性能指标
强度级别
MPa
公称直径
mm
截面积
mm2
弹性模量
KN/mm2
极限荷载
KN
1%伸长最小载荷
KN
延伸率
%
1860
15.24
139
19510
273.5
256.7
≮5.23
②钢筋强度利用系数≯70%。
③预应力锚索体制作
A、锚索基本组成为：
导向帽、单锚头、锚板、隔离架、注浆管、高强低松弛无粘结钢绞线等（见下图）。
1000KN级分3组锚头；1500KN级分5组锚头；1800KN级分为6组锚头，每组锚头间距1.2m。
B、下料：
使用砂轮切割机下料。
各级锚头钢绞线下料长度为（端头锚）：
L=锚固段长度Lm-距第1级锚头距离Ld+自由段长度Ly+锚墩长度Ld+测力计高度
各级锚头钢绞线下料长度为（对穿锚：
）
L=设计孔深+2锚墩长度Ld+测力计高度
C、按要求制作锚头。
D、组装
D-1将钢绞线顺直排列在加工平台上。
D-2按要求装配单锚头、锚板、托板进行锚头部分的制作。
D-3按照隔离架上对应位置安放顺直注浆管，同时注意使注浆管在锚索体中的相对位置满足要求，按不大于2m的间距安置隔离架，并用黑铁丝捆扎。
D-4在锚索体外侧安装对中架，使得预应力锚索体在钻孔内居中放置。
D-5锚固段顶部安装导向帽。
D-6对组装好的锚索按照对应的锚索孔进行编号，并妥善放置备用。
（5）下索
①下索方式：
边墙人工下索，顶拱则由人工利用顶拱天锚安装手动葫芦下索。
②下索时，操作人员要协调一致，用力均匀，只能往里推，不能往外拉，保证锚索体在孔内顺直不扭曲。
（6）注浆
①注浆方式：
采用全孔一次性注浆工艺。
②制浆
A、设备：
100/3.5搅拌机。
B、材料：
水泥采用采用峨胜P·O42.5；水采用符合拌制水工混凝土用水。
C、浆液配比：
采用0.4：
1浆液水灰比，锚固段浆液结石强度指标满足：
R7d≮35MPa。
D、搅拌时间：
t≮3min。
③锚索孔灌注
A、锚固注浆前，应检查制浆设备、灌浆泵是否正常；检查送浆及注浆管路是否畅通无阻，确保灌浆过程顺利，避免因中断情况影响锚固注浆质量。
B、注浆过程
B-1采用3SNS泵灌注。
B-2灌注前先压入压缩空气，检查管道畅通情况。
B-3灌注方法：
采用孔口阻塞器封闭灌注，浆液从注浆管向内灌入，气直接排出。
B-4灌浆结束标准：
注浆压力为0.3~0.5MPa，排出的浆液浓度与灌入的浆液浓度相同，且不含气泡时为止。
B-5注浆取样试验：
为给锚索张拉提供依据，注浆时对预应力锚索的灌浆浆液应取样做抗压强度试验。
B-6锚固注浆设备清洗：
制浆结束后，应立即清洗干净制浆机、送浆管路等，以免浆液沉积堵塞。
注浆结束后，应立即清洗干净注浆设备、管路等。
（7）锚墩浇筑
①锚墩用钢筋必须符合国家标准、设计要求或图示，钢筋的机械性能如抗拉强度、屈服强度等指标经检验合格，钢筋应除锈、除油并调直，外表面检查合格。
②锚墩钢筋制安时，先用风钻在锚索孔周围坡面上对称打孔4个，插入Ф20骨架钢筋并固定，然后按照图纸要求焊接钢筋网或层并固定于骨架钢筋上（见下图），焊接质量符合要求。
焊接过程中，不得损伤钢绞线。
③钢垫板安装：
钢垫板牢固焊接在钢筋骨架上，其预留孔的中心位置置于锚孔轴线上，平面上与锚孔轴线正交，其误差不得大于0.5。
锚墩、钢垫板尺寸表
锚索吨位
锚墩尺寸
（顶底高mm）
钢垫板规格
（长宽高mm）
备注
600KN
4001000300
30030040
钢垫板中心孔径Ф100
1000KN
4001000300
30030040
钢垫板中心孔径Ф115
1500KN
4001000300
30030040
钢垫板中心孔径Ф130
1800KN
4001000300
30030040
钢垫板中心孔径Ф140
④在钢垫板与基岩面之间按照图示锚墩尺寸立模，验仓合格后，边浇筑边用振捣棒振捣，充填必须密实。
锚墩砼标号为C35，封锚砼或砂浆标号不低于C20。
⑤混凝土浇筑时，需现场取砼样，确保锚墩浇筑质量，并给锚索张拉提供依据。
（8）预应力锚索张拉
①锚索张拉应在锚固注浆结石体抗压强度达到35MPa及锚墩混凝土等的承载强度达到施工图纸规定值后进行。
②张拉程序
穿锚→预紧（钢绞线调直）→分级循环张拉至1.1倍设计工作荷载→锁定→48小时后应力锚索应力下降到设计值以下则进行补偿张拉。
A、锚索张拉方式：
由于锚索各根钢绞线长度不等，必须采用单根张拉千斤顶间隔对称分序张拉，确保各根钢绞线平均受载，如此一个张拉循环完毕，继续进行下一循环张拉，直至到1.1倍设计工作荷载。
每一循环张拉时，先张拉锚具中心部位钢绞线，然后张拉锚具周边部位钢绞线，张拉时按间隔对称分序进行。
B、张拉设备：
电动油泵、千斤顶、锚夹具等按规范进行检测，符合要求方能入场。
C、张拉注意事项
C-1加载速率：
每分钟不宜超过设计应力的10%。
C-2卸荷速率：
每分钟不宜超过设计应力的20%。
C-3预应力的施加：
向张拉油缸加油使油表指针升至张拉系统标定曲线上预应力指示的相应油表压力值。
C-4钢绞线伸长值：
分级测量钢绞线伸长值并按要求做好记录。
钢绞线调直时的伸长值不计入钢绞线的实际伸长值。
D、穿锚
D-1清理干净锚具、工作夹片及钢绞线表面，夹片及锚具锥孔无泥砂等杂物。
D-2将钢绞线周边序和中心序顺序理出，穿入锚具，套上夹片。
D-3推锚具与钢垫板平面接触。
D-4用尖嘴钳、改刀及榔头调整夹片间隙，使其对称。
E、预紧（钢绞线调直）
E-1预紧荷载：
为设计工作荷载的20%。
E-2用单根张拉千斤顶将钢绞线逐根拉直预紧。
张拉按照先中间后周边对称分序张拉的原则进行。
F、分级循环张拉至1.1倍设计工作荷载
F-1分级加载等级：
分别为0.25、0.5、0.75、1.0、1.1倍设计工作荷载。
F-2第一循环张拉：
初始荷载调直后，在δ/5的基础上继续加载至δ/4锁定。
δ/5→δ/4（稳定2min）。
F-3第二循环张拉：
第一循环张拉结束后，在δ/4的基础上继续加载至δ/2锁定。
δ/4→δ/2（稳定3min）。
F-4第三循环张拉：
第二循环张拉结束后，在δ/2的基础上继续加载至3δ/4锁定。
δ/2→3δ/4（稳定3min）。
F-5第四循环张拉：
第三循环张拉结束后，在3δ/4的基础上继续加载至δ锁定。
3δ/4→δ（稳定3min）。
F-5第五循环张拉：
第四循环张拉结束后，在设计工作荷载δ的基础上继续加载至1.1δ锁定。
δ→1.1δ（稳定10min）。
（9）补偿张拉
分级张拉完成后，锁定后的48小时内，若锚索应力下降到设计值以下时应进行补偿张拉。
（10）锚头保护
采用喷混凝土保护，砼强度等级为C20，保护层厚度不小于100mm。
锚头保护前对锚具及钢绞线除绣。
（11）成果资料
A、原材料、锚夹具的出厂合格证
B、混凝土、水泥、水泥静浆强度试验报告
C、施工记录
D、预应力锚索张拉试验成果
E、预应力锚索竣工报告
F、施工平面布置图
（12）特别说明
对穿型无粘结预应力锚索没有内锚固段及灌浆待强工序，灌浆工序在张拉后进行，其他工序和端头型无粘结预应力锚索相同。
7、监测仪器的施工方法
监测主要由监测标段实施工，我项目部积极配合其施工，主要进行钻孔作业（同锚索钻孔施工方法），以及协助安装监测仪器等。
8、施工进度及资源配置
8-1施工进度
单根锚索施工进度图
8-2资源配置
（1）人力资源投入
A、技术人员12人，其中高级工程师1人，工程师2人，助理工程师4人。
B、技术工人30人。
C、普工60人。
采用成都哈迈70深孔锚索钻机。
（2）主要设备投入
主要投入设备表
名称
型号
规格
数量
额定功率
备注
钻机
70型
70型深孔锚索钻机
4
砂浆机
100/4.5
Q=100L/minP=4.5MPa
2
14.5KW
灌浆泵
3SNS
Q=100L/minP=10MPa
2
11KW
电动油泵
施工前选型
2
挤压机
施工前选型
2
千斤顶
施工前选型
2
电焊机
BKX400
2
钢筋切割机
2
手风钻
YT28
4
9、质量保证
对本工程的质量控制将严格按国家颁布的有关工程施工技术规范及设计要求进行，认真接受业主的监督指导，以严格管理方式和可靠技术手段确保工程优质、高效、安全。
（1）质量保证体系
本项目部通过ISO9001质量体系认证和GB/T28001职业健康安全管理体系认证，本工程质量和安全按照公司质量体系和安全体系进行保证。
（2）质量控制要点
①各施工队严格按照设计图纸和规范规定组织施工；
②对监理工程师和项目部质量部、安全部所发关于质量安全指令必须无条件执行；
③加强质量管理，树立“百年大计，质量第一”的质量意识，创“精品工程”；
④对工程的验收严格按照“三检制”的程序组织实施。
首先由班组质检员自检，并按要求填好分项工程验收表，自检合格后报队级质检员（二检）复检，复检合格后报请项目部质量部组织三检，三检合格后由质量部报请监理工程师终检；
⑤所有原材料必须按规范进行抽样检查，经监理工程师审查合格后方能使用。
10、施工安全保证
（1）加强安全管理，杜绝安全事故发生；
（2）洞内施工要注意松石、危石伤人，施工中及时处理后再进行施工。
派专人进行施工现场安全巡视检查；
（3）非操作人员不得进入正进行施工的作业区；
（4）施工现场要有醒目的安全标志
（5）机具设备严格按照其操作规程进行操作，实行一机专人制度；
（6）张拉操作人员必须是经专门培训的技术人员，操作持证上岗；
（7）顶拱或边墙进行预应力锚索施工时,其下方严禁进行其他作业；
（8）对穿型预应力锚索施工时，应有通讯联络装置，作业中应密切联系；
（9）封孔水泥砂浆未达到设计强度70%时，不得在锚索端部悬挂重物或碰撞外锚具。
11、文明施工与环境保护
（1）加强文明施工管理，实行专职部门负责制，树立文明施工形象。
（2）加强施工现场管理，施工用的风、水、电按设计要求布置，工作面石渣等及时清除，有用物品及时回库，安全标志突出、醒目，以确保施工现场面整洁、有序。
（3）实行区域环保负责制，谁损害谁负责，严格遵守国家的有关规定，严格遵守项目部的各项环保要求。
（4）施工现场应做到工完、料尽、场地清。
（5）施工现场应设置积水坑，施工废水应及时排除洞外。
（6）有毒有害材料必须按照规定使用、保护，防止伤人、污染环境。
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