电站岩锚梁施工工法.docx

电站岩锚梁施工工法.docx

《电站岩锚梁施工工法.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电站岩锚梁施工工法.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电站岩锚梁施工工法

岩锚梁施工工法

一、前言

岩锚梁（见图1）是岩壁吊车梁的简称，利用必然深度的注浆长锚杆将钢筋混凝土梁体牢牢地锚固在岩石上，它经受的荷载通太长锚杆和岩石壁面摩擦力传到岩体上。

它与一般的现浇梁相较，不设立柱，充分利用围岩的承载能力。

岩锚梁是从挪威引进的高新技术功效，它是一项集光面（预裂）爆破、锚固技术，混凝土技术，应力、应变和位移量测技术于一体的综合性施工技术，技术要求高，施工难度大。

图1岩锚梁结构

岩锚梁要紧应用于大型水利枢纽工程地下厂房中机电设备的安装、维修等。

它与岩台梁及其他结构梁相较，能缩窄地下厂房的跨度，减少工程量，降低工程造价，增加洞室的稳固。

开挖到相应部位即可施工岩锚梁，无需等整个洞室全数开挖完成后再施作，岩锚梁的提早施工又为下一步的施工制造了十分有利的条件，可使整个主厂房的工期缩短8个月左右，经济效益极为显著。

在我国，岩锚梁的应用正处于起步和推行时期，其施工技术正慢慢完善。

已建成投入运行的有云南鲁布革电站、贵州东风电站和太平驿电站、广东抽水蓄能电站。

江垭电站于1997年12月建成并投入机电安装，现已投入运营。

正在建设的黄河小浪底水利枢纽等水利工程也将采纳这种新型结构。

中铁第十六工程局承担的湖南省江垭电站地下厂房和尾调室均设有岩锚梁。

施工进程中对其施工工艺进行研究、总结，形本钱工法。

二、工法特点

1．施工工艺完善、简便，可操作性强，降低劳动强度。

2．施工速度快，工效高，确保工期。

3．施工质量容易患到保证，能够知足设计要求。

三、适用范围

本工法适用于地下厂房岩锚梁施工，也适用于类似结构的工程项目。

四、施工要点

岩锚梁施工技术是水电施工的尖端技术之一。

岩台开挖、长锚杆施工、梁体混凝土施工是岩锚梁施工的三大技术难题，专门对岩台开挖、长锚杆施工质量要求极严。

地下厂房的开挖深度一样在50m左右，分层开挖，第1层（拱部）施工完成以后，即可进行第Ⅱ层开挖及岩锚梁的施工，然后再进行第Ⅲ层以下的开挖。

因此I、Ⅱ、Ⅲ层分层高度要合理，要紧考虑以下因素：

知足岩台开挖前预留爱惜层的厚度；知足岩锚梁锚杆施工所需的空间；梁体混凝土施工要方便；第Ⅲ层开挖爆破振动对已施工完成的岩锚梁阻碍要小。

1．岩台开挖

岩台开挖是岩锚梁施工最关键的技术。

要预留～的爱惜层，然后再进行岩台开挖。

岩台用7655型凿岩机人工开挖，分四步进行（见图2），造孔方向、爆破参数和开挖方式要依照不同的地质情形经实验、模拟后确信。

第Ⅲ层边墙在梁体施工前预裂，目的是减少第Ⅲ层开挖爆破对岩锚梁产生不利阻碍。

图2岩台开挖

图3锚杆角度操纵

2．锚杆施工

（1）用H—178型三臂钻孔台车造孔，锚杆角度用角度架操纵（如图3所示）。

锚杆位置用油漆按设计要求标出。

必需核实锚杆角度，符合要求后，方可开钻。

钻杆长度依照孔深确信，并用连接套连接。

钻孔完成后用高压水将孔内岩粉冲洗干净，下倾角锚孔内积水和岩粉在注浆前用高压风吹干净。

（2）注浆方式决定着锚杆锚固质量。

注浆方式原那么上分为双管注浆和单管注浆两大类。

双管注浆是先安装锚杆和排气管，然后注浆，注浆后将排气管抽出，锚孔直径应大于锚杆直径25mm以上，便于安装排气管和注浆管；单管注浆是先注浆后插锚杆，锚孔直径大于锚杆直径15mm以上。

注浆施工前要作注浆密实性模拟实验。

实验选取内径与锚孔相近，长度与锚孔一样的塑料管，将管一端密封，按预定方向固定，别离采纳两种方式注浆和安装锚杆，养生一周后，将管剖开，检查杆体位置及注浆密实程度。

依如实验结果确信相应的注浆方式。

一样情形，受拉锚杆直径粗，杆体长，重量大，采纳双管注浆；辅助锚杆和受压锚杆采纳单管注浆。

（3）采纳棉纱或牛皮纸注浆塞，操作方便，密封性好，经济节约。

（4）经对如实验确信的配合比（重量比）为：

425#水泥：

细砂：

水=1：

：

～。

细砂用细度模数小于的天然砂，利用前要过筛，不宜利用机制砂。

（5）锚杆施工工艺流程（见图4）。

图4锚杆施工工艺流程

3．梁体施工

（1）梁体钢筋混凝土施工。

岩锚梁构造特殊，体积大，模板和支撑的设计必需进行计算，并考虑适度的平安系数。

在底模和下部支撑完工后经复测符合要求后进行钢筋绑扎。

钢筋笼绑扎后要与锚杆焊接牢固，确保钢筋笼在混凝土入模时不移位、不变形。

混凝土采纳分段平仓、持续灌注。

（2）预防裂痕。

我国已经完工的岩锚梁，绝大多数的梁体均显现不同程度的垂直于梁长方面的横向裂痕。

岩锚梁作为一种悬臂结构梁，梁体的横向裂痕对梁体的利用并无多大阻碍，但对梁体的耐久性是有阻碍的（主若是钢筋锈蚀），需修补处置。

咱们在岩锚梁施工的初期也显现过类似情形。

岩锚梁裂痕是梁体混凝土热量散失引发的冷缩变形和内外约束条件一起作用的结果，这种裂痕的特点是有序分段开裂，呈“八”字形，远离岩台面一侧较宽；洞室开挖后地质构造产生不均匀变形也是产生梁体裂痕的一个十分重要的缘故；爆破震动对梁体裂痕的形成也是不可轻忽的因素。

岩锚梁梁体混凝土属大体积的范围，应看做超长大体积且受到外界约束条件较强的结构物。

裂痕的操纵从设计和施工两个方面着手，综合治理。

1）合理选择混凝土配合比。

在知足设计要求的前提下，粗骨料选用二级配或三级配，掺入减水剂，操纵水泥用量，降低水化进程中产生的热量。

操纵粗骨料、细骨料的含泥量不超过1％和3％。

2）改善内外约束条件。

改善约束条件的有效途径是：

合理配筋，加大对混凝土的内在约束力，改变内外约束的力量对照，操纵混凝土拉应力裂痕产生。

梁体混凝土不显现拉应力开裂的最大许诺长度可用下式（傅温主编《混凝土工程新技术》，中国建筑工业出版社，1998年版，156页）计算：

式中E——混凝土弹性模量，C23级混凝土：

E=×104MPa；

H——基础混凝土厚度，岩锚梁不等同于基础，它在竖直方向和水平方向跟岩面接触，受到约束力偏大，计算中"应扣除水平方向与岩面接触的高度；

CX——约束系数，取CX=150×10–2N／mm3；

α——钢筋混凝土线膨胀系数，取α=10×10–6m／m；

T——约束体与被约束体温差；

εP——钢筋混凝土极限拉伸，已考虑配筋，取εP=×10–4。

3）尽可能降低入仓混凝土的温度。

混凝土内部温度是水泥水化热的绝热温度、灌注温度和混凝土散热温度三者的叠加。

灌注温度降低后，就能够适当降低混凝土内部温度。

尽可能躲开气温较高的日子，必要时采取洒水降温等方法。

4）改善养护条件。

维持表面不干燥即可，不宜过量洒水，以至混凝土表面降温过快，加大内外部温差。

5）操纵爆破振动对梁体混凝土的阻碍程度。

梁体内部存在拉应力时，爆破振动致使梁体显现裂痕的可能性大大增加。

基层边墙在梁体施工前进行预裂爆破，能够降低地震波的传播范围。

因为爆破产生的冲击波95％以上在预裂分界面返回开挖区。

采纳微差控爆技术，使相邻炮眼起爆时差不小于50ms，操纵一次起爆药量。

6）合理设置临时变形缝。

在施工条件和工期许诺的情形下，设临时性变形缝（即后浇带）是操纵裂痕的有效方式，能使施工期间较高温差产生的收缩应力取得有效的释放。

需要说明的是后浇段一样在先浇段完成后不小于40d施工，时刻太短将失去作用，因此在抢工期的前提下意义不大。

另外，操纵地应力引发的梁体裂痕较为困难，通常借助量测技术进行观测、分析判定，确认稳固后再作处置，或采纳深层岩体预应力锚固技术限制岩体的变形。

五、机具设备（见表1）

表1机具设备

六、劳动组织（见表2）

表2劳动组织

七、质量操纵

1．岩台开挖光面爆破和预裂爆破的炮痕率，整体性好的岩体95％以上，其他岩体不低于90％。

岩台上边墙和岩台台面超挖不得大于5cm，不得欠挖，岩台下边墙不得超挖，欠挖不得大于10cm。

爆破后原有裂隙不得有明显扩展，不增加新的裂隙。

2．锚杆施工许诺误差：

孔位±5cm，深度±5cm，锚杆偏角≯3º，抗拨力达到设计强度的95％以上，注浆密实度达到设计注浆长度的95％以上。

八、平安方法

1．进入施工现场的人员，必需戴平安帽。

2．洞内爆破时，所有人员必需撤离平安地带。

3．洞内施工机械、车辆较多，增强现场调度指挥，注意平安。

4．非专业人员不得操作施工机械和洞内的其他设备。

5．注浆压力表或平安阀如发生损坏或失灵，当即改换，注浆管前严禁站人。

九、效益分析

1．施工方式针对性强，技术靠得住，施工质量容易患到保证。

2．降低劳动强度，工效高。

但岩锚梁施工仍然是一项费工费时费用较高的项目，加上此刻尚未配套定额对照分析，其经济效益很难估算和比较。

3．岩锚梁施工是地下厂房土建工程核心部位最重要、最关键的技术。

岩锚梁施工效益体此刻社会效益方面。

谁把握了该项新技术就意味着谁有资格参与该工程项目的竞争。

十、工程实例

湖南省江垭水电站地下厂房和尾调室均设有岩锚梁。

主厂房岩锚梁高，宽，单侧梁长，设计荷载为5000kN；尾调室岩锚梁高，宽，单侧梁长，设计荷载为2000kN。

二者断面形状、配筋情形、锚杆布置相似，采纳相同的施工方式。

1．岩台开挖。

主厂房和尾调室岩锚梁岩台部位的岩体不同程度存在断层、层间错动挤压破碎带等不良地质情形，增加了岩台成型的难度。

为确保岩台开挖一次成优，针对不同的地质情形，选取不同的爆破参数进行优化实验比较，然后确信合理的爆破参数和开挖方式。

经实验优化后确信的参数见表3。

表3实验比较优化后确信的爆破参数

注：

导爆索的火药量已换算到线装药量中。

通过岩石模拟开挖对如实验，确信岩台上、下边墙采纳竖向孔，岩台台面采纳水平孔。

岩台开挖炮痕率在98％以上，超欠挖知足规定值，岩台成型规那么，大面平顺，棱角分明，开挖质量优良。

2．锚杆施工。

岩锚梁锚杆参数见表4。

受拉锚杆采纳双管注浆，辅助锚杆和受压锚杆采纳单管注浆，砂浆密实度在96％以上，抗拔力均超过设计要求，锚杆施工质量优良。

表4岩锚梁锚杆参数

3．梁体施工。

由于设计、施工上的熟悉不足，未采纳综合防治方法的地段，显现了混凝土拉应力裂痕，裂痕多数在混凝土浇注后8～14d显现，每6～8m就显现一条。

尾调室和主厂房岩锚梁混凝土施工配合比、灌注方式相同，施工季节也大体相同。

表5为梁体混凝土内部实际温度计算和温差比较。

表5岩锚梁混凝土内部温度与温差比较

主厂房岩锚梁不显现裂痕最大许诺长度由岩锚梁梁高为，岩锚梁混凝土与岩台水平方向的接触长度为，故取H=–=。

计算可得：

由计算可知，主厂房梁体混凝土浇筑段在那时施工条件大于就显现开裂。

若是每段取施工，能够幸免显现混凝土拉应力裂痕，但工期要延长。

江垭电站地下主厂房的岩锚梁配筋如图5。

其纵向钢筋为Φ16光面钢，对混凝土的约束力为摩擦力，同混凝土接触面积为／m，钢筋单根长，两头设180º弯钩，中间采纳搭接焊。

混凝土与岩台壁接触面理论面积为／m，考虑其凹凸情形，实际面积不小于3m2／m，而岩台壁与混凝土之间的约束力以咬合力为主，显现混凝土开裂是必然的。

施工中为克服岩锚梁混凝土开裂，在配筋方面增加内部约束，即梁体远离岩台一侧增加Φ25螺纹钢代替外侧Φ16光面钢，见图5，原先光面钢采纳搭接焊，改成两头增加180º弯钩再搭接焊接。

钢筋搭接位置有序分开，确保相邻两个搭接位置不大于（温差转变时，从头计算确信），如图6。

如此相邻两个搭接位置梁体近似一个单元体，当混凝土拉应力过大时，因钢筋两头产生咬合力抵消部份拉应力，从而达到限制开裂的目的。

图5岩锚梁钢筋布置

图6钢筋搭接两头弯钩有序布置

主厂房岩锚梁采纳综合防治方法的地段，一样不显现裂痕，只有一段地质情形比较复杂的部位显现了1条裂痕，是由于该部位工程岩体的变形位移有不同而引发的。

尾调室岩锚梁在施工进程采纳综合防治裂痕的方法（该岩锚梁不显现裂痕许诺长度计算值为，施工中取进行操纵），一次灌注混凝土长度为28m，均未发觉裂痕，证明这种综合防治方法是超级有效的。

岩锚梁在投入运行前，主厂房和尾调室岩锚梁别离做了5000kN和2000kN静载和动载实验。

通过预先埋设的锚杆应力计和测缝计观测，说明岩锚梁运行情形知足设计指标。

江垭电站岩锚梁施工是成功的。

岩锚梁设计和施工仍需要一个进展、丰硕、完善的进程。

裂痕的操纵还有许多有效的方式，专门是混凝土内部温度较高，温差较大的情形下，应从设计上增加温度应力钢筋，改变其内部约束，同时，施工中也要采取一系列的综合方法。

新闻来源：

《土木建筑-国家级工法汇编》