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锚索工程施工
第七章锚索工程施工
7.1工程概况
在临时船闸1#与3#坝段布置了16束3000KN的锚索，其长度为35～40m的全粘结预应力锚索，根据施工需要经现场试验论证后也可采用无粘结预应力锚索。
锚索施工均在2.5×3.0m的廊道内进行，其孔径将采用地质回转钻配173mm金刚石钻头进行造孔，孔深为35.0m～40.0m，孔径为175，孔向均为斜孔，其轴向偏差要求不得大于3%。
7.1.1特殊要求
对于位于主帷体内以及位于上游的锚索孔，须在下锚前采用自下而上分段灌浆，与排水孔串通的锚索孔必须在下锚前进行回填灌浆。
待临船2号坝段纵缝I及上游块84m高程以下接缝灌浆完成之后，应检查锚索区的帷幕及排水，帷幕有超标准或排泄水孔有堵塞的，应加强补灌或对排水孔重新扫孔及安装。
7.1.2施工工期
2003年4月1日～5月15日完工。
7.1.3施工特点
因此该项锚索工程施工干扰因素较多，工期较紧，另外从钻机定向、孔斜控制、编索下索都有较大的施工难度。
7.1.4编写依据
长江三峡水利枢纽临时船闸改建冲沙闸工程招标文件技术条款第十章锚索加固及砼浇筑之前的准备工程、临时船闸1#、3#坝段坝基预应力锚索及临时排水孔布置图与《水工预应力锚固施工规范》SL46-94。
7.2工程范围与主要工程量
工程范围分布在临船1#坝段85.2廊道2束，84.5廊道6束，临船2#坝段85.2廊道8束，共计16束。
孔位离坝轴线往下游3.0～17.0m，孔向以顶角22°～58°，分别往左右方向深入基岩，孔深为35.0～17.0m。
预计锚索钻孔进尺约630.0m。
7.3施工布置与主要临建设施
7.3.1施工布置
施工所需风、水、电从坝后79.5m平台通过84.5廊道与85.2廊道下游进口接引至工作面。
鉴于施工场地的特殊性，编锚工作也将利用坝后79.5m平台与锚索所在廊道中进行，每束锚索由19根ASTM-98a标准钢绞线编制而成。
在79.5m平台相应廊道入口附近设置一面积为30m2的制浆站，制浆站输浆至工作面，在工作面上设置一灌浆站进行灌浆。
制浆站布置一台ZJ-400型高速搅拌机、一台立式2×200L灰浆搅拌机、一台BW250/50型输浆泵。
廊道内照明采用低压照明，通讯联系采用对讲式电话。
7.3.2临建工程量
临建工程主要包括前方办公值班房、工具房与编锚平台搭设、制浆站、灌浆站搭设。
具体临建工程量见表7-1
表7-1锚索工程施工临建工程量表
项目名称
规格
单位
数量
备注
前方办公室及工具房
4×5m
座
2
占地40m2
制浆站
5×6m
座
2
占地60m2
灌浆站
2×5m
座
2
占地20m2
铺设水管
25
m
300
铺设浆管
25
m
100
编锚平台搭设
2.0m×47.0m
座
1
占地98m2
7.4锚索施工主材技术要求
锚具选用HVM15-19型夹片式锚固体系。
钢绞线采用ASTMA416-90A标准270级高强低松驰钢绞线，公称直径15.24mm，公称面积140mm2，抗拉强度不低于1860N/mm2，延伸率不小于3.5%，不允许使用有锈蚀或缺损的钢绞线和锚头。
导向帽、止浆环、气囊、充气管、钢套管、锚垫板及锚具要求按设计要求加工与装配，对中隔离架采用d15mm硬质塑料板成品（在三峡右厂坝3000KN锚索工程中已通过）。
灌浆管为25塑料管，进浆管和止浆环充气管耐压值不低于0.5MPa。
7.5施工工艺与措施
7.5.1施工工艺
预应力锚索施工工艺流程见图7-1
图7-1预应力锚索施工工艺图
7.5.2施工方法
7.5.2.1施工准备、测量放孔
施工准备包括灌浆站搭设、设备布置、锚索制作场地布置、张拉及测力机具标定，施工措施报批、施工技术交底，锚索及钻灌材料、机具进场等。
另外，根据设计要求，对内锚固段灌浆浆液配比、张拉台座砼配合比进行试验。
按设计图纸根据结构线坐标放出锚索孔位。
7.5.2.1钻孔
采用XY-2（300型）地质回转钻机带173mm金刚石钻头造孔，用地质罗盘调校钻机倾角，方位角可采用经纬仪放出。
采用地锚将钻机固定后，经现场监理检查符合设计要求，并签发开工令，方可开孔，钻孔直径为175mm，超径不大于设计值的3%，保证孔位偏差不大于10cm。
钻孔过程中注意孔斜控制，保证偏斜率不大于3%，孔深误差不超过10cm。
钻孔完成后，用大流量水流将孔内岩粉、沉渣冲出，直至回水澄清10min后结束，钻孔冲洗后孔底残留物不得大于20cm。
冲净钻孔并用风吹干，保护好孔口，报请验收。
7.5.2.2下锚前灌浆
钻孔冲洗完成后，对于位于主帷体内以及位于上游的锚索孔，须在下锚前采用自下而上分段灌浆，灌浆阻塞采用150mm循环式气压塞，分段段长为5.0m，接触段段长为3.0m，采用42.5级硅酸盐纯水泥浆灌注，开灌水灰比为3:
1，灌浆压力为1.5MPa，接触段须待凝24h，灌浆结束标准为吸浆量小于1.0L/min，灌浆应单孔灌注，严禁多孔并灌。
灌浆完成后采用帷幕灌浆的“置换和压力灌浆封孔法”进行回填灌浆封孔，封孔灌浆时间不小于1.0h，封孔压力采用1.5MPa，封孔必须采用新鲜的普通水泥浆液，水灰比采用0.5:
1的浓浆，封孔前无涌水的孔待凝24h，有涌水的待凝48h后扫孔。
扫孔后采用高压水冲洗，直至回水澄清后5min，如扫孔仍有涌水的则进行复灌。
7.5.2.3锚索制作
⑴锚索类型
本工程锚索类型为全粘结3000KN级后张拉预应力岩体锚索。
⑵除锈、下料
采用钢绞线专用除锈防锈剂进行除锈。
用砂轮切割机下料，下料长度可按钻孔孔深加1.60m试行下料，其组成为：
L=L固+L张拉+L墩+L余
其中L---锚索的总长度（m）；
L固---内锚固段长度（m）；
L张拉---张拉段长度（m）；
L墩---张拉墩座长度（m）；
L余---外露余长（m）；
⑶全粘结预应力锚索的组装
①将钢绞线顺直排列在制作平台上，保持长度一致。
钢绞线下料要求用砂轮机切割，切口整齐，无散头。
②顺直装置
、
期灌浆管和内锚固段排气管，
期进浆管距孔底0.5m，
期进浆管距内锚固段止浆环0.2～0.5m，内锚固段排气管穿过止浆环0.1m。
灌浆管须畅通无阻，灌浆管安装完毕须临时封口。
③锚固段长度为10.0m，每隔0.8～1.0m穿一对中支架，两对中支架间绑扎无锌铅丝一道，张拉段每隔5.0m穿一对中支架，两对中支架间绑扎无锌铅丝一道，绑扎时保证钢绞线不得交叉。
④在内锚固段和张拉段间安装止浆环，环内用环氧砂浆封填密实，最后在锚索端头上装上导向帽。
⑤成型锚索经检查满足要求后，对进回浆管分别编号，按锚孔编号挂牌，架离地面0.5m存放，支点间距1.5m，保证存放库防水、防潮、防锈、防污染。
⑷运输、下索
采用人工水平运输，各支点间距不得大于2.0m，因在廊道内施工，运输锚索转弯时不得损伤钢绞线及浆管、气管，确保锚索结构不得受损。
钻孔经验收后，下索前检查锚索的牌号与孔号是否一致，检查锚索完好后，用独脚桅杆垂直吊运，人工配合理顺并推送下入孔内。
人工推送时，对位要准确，用力要均匀，不得使锚索体转动，防止在推送过程中损伤锚索配件。
对无法下入的锚索，须退出，检查处理后重新下索。
⑸内锚固段灌浆
内锚段灌浆其浆材招标文件要求采用R7350#砂浆，考虑到钢绞之间间距只有5mm左右，不利于砂浆流动，建议采用R7350#纯水泥浆液灌注，浆液中掺入微膨胀剂AEA和减水剂JG-2，浆液配制的各种材料配比必须根据试验资料并经监理工程师批准后方可使用。
内锚固段灌浆在锚索入孔后24h内完成，首先进行止浆环充气，充气压力为0.3MPa，使止浆环与孔壁紧密接触，在内锚段灌浆完成8h后方可卸压；灌浆压力为0.2MPa，待回浆管返出浓浆，浆液比重等于进浆比重时，屏浆30min后灌浆结束。
应及时准确作好灌浆记录，以便备查。
⑹张拉台座砼浇筑
内锚段灌浆后即可浇筑垫座砼，其标号为R7350＃（二级配），其配合比试验结果确定。
浇筑前将孔口松动岩块凿除，将台座基面清洗干净，浇筑时应注意预埋的套管要与钻孔同轴对中，台座垫板应与钻孔垂直，并按设计图纸要求预埋二期灌浆管与其它埋件。
⑺预应力锚索张拉
①锚索张拉在内锚段浆体及张拉台座砼达到设计强度后进行，张拉设备为YCW50与YCW500千斤顶、ZB4-500电动油泵，HVM15-19夹片式锚固体系。
②采用单根预紧张拉然后整体张拉，预加应力为设计预应力的10％，预紧张拉由中心向外逐层对称张拉，使各根钢绞线应力值一致。
③为保证张拉控制应力的准确，在张拉前，对张拉设备包括千斤顶、油泵、压力表、高压油管须进行“油压值—张拉力”标定，绘制出压力表读数与系统出力关系。
压力表的精度不低于1.5级，压力表使用范围不超过表量程的75%。
如果张拉设备发生下列情况之一时，应对张拉设备重新标定：
千斤顶经过折卸、维修或存放时间超过6个月；压力表受到碰撞或出现失灵；更换压力表；张拉中钢绞线出现多根拉断或伸长值误差大；标定值与理论计算值相差大于3%。
④张拉时千斤顶的安装轴线必须与锚索轴线一致，锚环夹片和锚索体接触部位不得有泥砂、锈蚀或其他污物，张拉分级加载按设计应力的15%～20%控制，加载速率要平缓，卸载速率也要平缓。
⑤张拉过程中，每级张拉荷载下持压稳定5min，达到安装吨位后持压稳定20min即可锁定。
锁定时，通过缓慢卸荷放张，将张拉力由工具锚传递给工作锚。
⑥每级荷载下都要测量锚束伸长值，以理论伸长值校核，锚束伸长值误差控制在-5%～+10%范围内。
伸长值误差大于+10%，要进行原因分析，确定无误后方可继续张拉，若误差低于-5%，则立即停止张拉，会同有关部门检查偏小的原因，采取措施纠正。
⑦张拉检查标准：
达至控制压力，未发生断丝或滑丝现象，且实际伸长量未超过允许伸长值，视为合格；达至控制压力，发生断丝或滑丝，但油压下降不超过5%，伸长量未超过允许伸长值，视为合格，否则为不合格。
⑧每次张拉均应及时进行准确记录，张拉中，凡预应力区预埋或安装的一切仪器均须配合进行观测，并及时整理好观测资料备查。
⑨经分析后，对安装吨位不够的锚索，用插片法测试安装吨位，确认后进行补偿张拉，达到安装吨位后持压稳定20min锁定。
⑻张拉段封孔灌浆
张拉锚固完成报监理检查后，须立即进行灌浆封孔，招标文件要求张拉段所灌浆材为250#（28d）的砂浆，我们建议改为250#（28d）的纯水泥浆。
其灌浆压力、结束标准、并浆时间等要求同内锚段灌浆，灌浆结束后立即闭浆，并在浆液凝固前补浆两次，确保封孔密实饱满。
⑼外锚头保护
灌浆完成后，割除超长的钢绞线（留5cm）、灌浆管，并对钢绞线与锚具进行除锈，然后覆盖R28250＃（一级配）二期砼保护。
张拉锚固的过程为：
030KN750KN1500KN2250KN
稳压5min
3000KN3400KN
7.5.2.4特殊情况处理措施
⑴对于钻进过程中明显穿过破碎带或洗孔时失水量较大的孔段，可根据监理指示对局部孔段先进行固结灌浆，然后扫孔钻进，否则因容易掉块造成下锚困难，甚至卡锚而造成孔内事故，对于失水较大不先灌浆时，也容易造成锚索所注浆液与围岩胶结质量欠佳。
⑵对于下锚困难的孔段，应仔细分析原因，不能强行蛮干，以免造成孔内事故，如果确由于掉块或沉砂等原因，应退出锚索扫孔或洗孔直到顺立下锚。
⑶在锚索灌浆过程中如发生停电时间过长，很可能发生堵管，应立即注水将进回浆管路冲洗干净，并尽量将孔内已灌浆液冲洗干净，以便下次再灌。
⑷对比较破碎的锚固段进行灌浆时，应预先下入一进水管至止浆环处，当实际注入量超过理论注入量较多时，应立即通水，如果发现孔口回水中含有水泥浆，说明止浆环漏浆或浆液绕渗，这时浆液配制宜加大速凝剂掺量，进浆总量应以锚固段理论占浆为主要依据决定是否结束灌浆，在灌浆过程中应一直冲水将渗漏至张拉段的浆液冲走，以便对张拉段不造成影响。
灌浆过程中的所有异常情况均应作详细原始记录。
7.6施工质量检查验收
7.6.1原材料质量检测
灌浆浆液和砼台座的水泥、砂、石、水、外加剂及配合比，均由试验室作配比试验，以满足设计确定的指标要求，锚索的预应力钢绞线、锚垫板、夹片式锚具必须有产品合格证和材质检测报告，进场后按要求或批次抽样检测；钢铰线必须取样作力学性能检测，其检测参数有破坏负荷、屈服负荷、抗拉强度、弹性模量等；锚具使用前须作抽样组装静载试验。
试验结果报经监理同意后方可使用。
7.6.2中间质量检查验收
中间质量检查验收包括生产性试验，重要工序或工艺，监理日常检查和旁站检查的质量验收。
重要工序或工艺包括：
预应力锚索的钻孔、制索、灌浆、垫座砼浇筑、张拉等，每道工序须经监理及时检查验收确认后，才可进行下道工序施工。
单元工程完成后，按要求整理分析各项记录资料、成果图表、质量评定表等，报监理审核。
预应力锚索应按照张拉结束标准重点检查分析张拉锚固过程和安装吨位。
7.6.3完工验收
上述工作完成后，按有关验收规程要求和监理指示，进行质量等级评定，编制验收资料、竣工图、施工报告，报监理工程师进行工程验收并按要求提交各项施工原始记录、质量检查签证资料、质量保证资料等。
7.7施工进度计划
根据工程量分布情况，在1#、3#坝段锚索工作面各配备2台XY-2钻机，进行钻孔，钻进工效：
单机按5.0m～7.0m/台班计算，考虑到部分孔下锚前需作灌浆，以及其它特殊情况与下锚、张拉、灌浆等工序，计划施工工期为2003年4月1日～2003年5月15日。
7.8质量保证措施
⑴建立和健全质量保证体系，技术质检全面管理质量工作，各作业队、班组各级人员分工明确、责任明确，层层把关。
⑵报批施工措施计划，制定系统的质量管理文件和作业指导书，做好图纸会审和技术交底，岗前深入学习讨论，施工中严格按章管理。
⑶开工前加强材料的质验收与各类现场试验结果审批的管理工作，不符合要求者一律不准使用或提前开工。
⑷实行施工员、技术员跟班制，以随时解决施工中的技术、质量问题，严格执行三检制，前一级检查合格后才可报后一级检查，三检合格后报监理检查验收。
⑸对重要工序实行工序质量全检验收制，内业人员及时收集、整理资料，以提供质量信息和验收备查资料。
7.9施工资源配置
7.9.1人员配备
锚索工程施工主要人员及劳动力计划见表7-2
表7-2施工主要人员及劳动力计划表
工种
人数
备注
管理人员
2
技术、质检人员
3
钻工、灌浆技工
51
灌浆15人
驾驶员
1
修理及空压工
3
后勤
2
普工
30
编锚下锚30人
合计
7.9.2施工设备配备
施工主要设备配置见表7-3。
表7-3施工主要设备配置表
名称
规格
数量
备注
钻机
XY-2
4台
高速搅拌机
ZJ-400
2台
灰浆搅拌机
200L
4台
泥浆泵
BW150/80
2台
泥浆泵
BW250/50
2台
砂浆泵
100/15
2台
千斤顶
YCW50
1台
千斤顶
YCW500
1台
高压油泵
ZB4-500
2台
切割机
2台
砂轮机
1台
电焊机
BX3-400
1台
测斜仪
1套
载重汽车
5t
1辆
7.9.3施工主要材料计划
施工主要材料计划见表7-4。
表7-4 施工主要材料计划表
名称
规格
单位
总用量
备注
钻杆
89×1.5m
m
100
金刚石钻头
173
个
50
预应力钢线
1860N/mm2
T
14
锚具
HVM15-19
套
16
锚垫板
套
16
对中隔离架
19孔
个
240
止浆环
套
16
10#无锌铅丝
Kg
30
塑料管
25
m
1800
台座砼
R7350#
m3
7.0
二级配
螺纹钢
14
Kg
700
用于台座砼配筋
孔口钢套管
158d5mm
m
13
114根单根长0.9m
水泥
中热42.5级
T
20
灌浆用
脚手架管
Φ48钢管
T
10.0
用于灰台、
编锚平台架搭设
扣件
个
500
彩条布
m2
80
松木板
d20mm
m2
80
用于编锚平台
水管
40
m
200
水煤气管
水管
25
m
150
低压橡胶管
浆管
25
m
150
低压钢丝胶管
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