阎王鼻子水库坝肩危岩处理施工工艺

2014-04-02王殿兴

黑龙江水利科技 2014年7期

关键词：钢绞线张拉锚索

王殿兴

(朝阳市阎王鼻子水库工程建设管理局，辽宁朝阳122000)

阎王鼻子水库坝肩危岩处理施工工艺

王殿兴

(朝阳市阎王鼻子水库工程建设管理局，辽宁朝阳122000)

阎王鼻子水库右岸坝肩一处契型体岩石出现滑动迹象，经专家会咨询论证确定为危岩。由于清除岩体难度大，危险性高，为此采用3种加固处理方案:①在危岩体下部设置钢筋混凝土支撑墙，托住危岩体下滑;②危岩部位采用钢筋混凝土加预应力锚杆进行固结，表面挂钢筋网喷射混凝土;③危岩体上侧风化严重部位，采用锚网喷射混凝土处理。

水库;危岩;施工技术;预应力锚索

1 钢筋混凝土支撑墙

在危岩体下部设钢筋混凝土支撑墙，墙宽9m，墙体顶部突出岩体滑裂面外0.2 m，基础支撑在下部的突出岩体上。为增加墙体的支撑力，墙体上设2排预应力锚索锚固，每排3根，墙体与岩面间采用混凝土浇筑成整体。为加强混凝土与岩体结合，岩面上设砂浆锚杆。

1.1 施工技术要求

1.1.1 原材料

采用普通硅酸盐525#水泥;砂石满足规范要求;混凝土采用C25、F200;受力钢筋均采用Ⅱ级筋，分布筋及构造筋采用Ⅰ级筋。

1.1.2 施工要求

施工要求:①施工前进行混凝土配合比试验，使各项指标均满足设计要求;②建筑物基础施工验收合格后，方可进行混凝土浇筑准备工作，浇筑前基础面先铺一层2～3 cm厚的水泥砂浆［1］;③严格控制原材料的质量，砂的含泥量≤3.0%。原材料必须通过现场试验，不得随意改变;④为保证混凝土不出现裂缝，应加强养护，使其表面始终保持湿润，养护时间为15 d;⑤混凝土基础表面不得有反坡、尖角、松动石块和泥土等。

1.2 质量控制与验收

1)建立全面质量管理责任制，严格执行施工规范，保证施工质量，工程安全可靠、经济合理。

2)按有关规定进行质量检查，将各项技术指标数据进行登记造册。

3)验收时应遵循有关的验收规范进行，并提供有关的验收资料，包括测量、试验数据及图纸等。

2 预应力锚索施工

预应力锚索共布置8根，每根设计锚固力为1 050 kN。混凝土支撑墙内分两排布置，第一排布置在223.60 m高程，第二排布置在228.40 m高程，每排3根，孔距为3 m，每排中间一根布设在支撑墙的中轴线上。楔型体岩石上设置2根，布设在危岩的中轴线上，第一根布置在235.20 m高程，第二根布置在240 m高程。锚杆与水平夹角为33°。锚固段采用胶结式，型式采用拉力型，内锚固段长度为5.5 m，张拉段长度为6 m，总孔深12 m。

2.1 工艺及质量控制

2.1.1 原材料

每根锚索由7根钢绞线组成。钢绞线强度级别为1 860 MPa，直径为15.2 mm。采用普通硅酸盐525#水泥。

2.1.2 锚索造孔

钻孔直径为108 mm，孔位误差≤20 cm，钻孔实际长度不小于设计值且≤1%，孔斜精度按施工规范要求的3%控制。对孔壁上附着的粉尘、泥屑用高压空气或水清洗干净，并对孔口进行暂时封堵，防止碎屑和杂物进入孔内。

2.1.3 编索和穿索

2.1.3.1 编索施工

编索施工包括3步:①锚索组装前应进行检查，钢绞线的外观不得有死弯、明显刻痕、松丝散丝等缺陷，有锈蚀的钢绞线不得使用［2］。②对每批进场的钢绞线均应做强度抽样检查，强度不得低于出厂标定的数值。③张拉段与内锚固段的连接处用铅丝绑扎牢固，内锚固段间隔1.0 m、张拉段间隔1.5 m安装一对中支架，支架间用铅丝绑紧。

2.1.3.2 穿索施工

穿索施工包括:①首先验收锚索造孔，在孔径及孔深符合设计要求的情况下，进行锚索推送施工。②为防止钻孔坍塌，应在钻孔完成后立即安装锚索。③应在牢固的脚手架上推送锚索，为防止机械起吊损坏钢绞线或导致注浆管破裂，宜采用人工运输和安装。④当锚索推送受阻时，应及时拉出并采取扫孔的办法进行处理后再重新就位。⑤锚索运输平面转弯半径应＞2.5 m，保证索体平顺不发生扭转。⑥索体安装完成后要对止浆环进行充气检查，确认止浆环完好和进、回浆管通畅，否则需将索体拔出进行修复处理。

2.2 锚固段灌浆

1)锚索内锚固段注浆:在钻孔质量缺陷处理完毕并将锚索推送就位后进行注浆;水泥砂浆强度等级C35，并具有膨胀性;水泥砂浆配合比由室内试验确定。

2)为防止灌浆管堵塞，对水泥和砂进行过筛处理，要求筛孔直径为2.5～3 mm。内锚固段注浆量由试验确定，或按理论规定的1.15～1.20倍。

3)灌浆体应按重量比进行配制，并采用机械强制拌合，拌合时间≥2 min。灌浆液准备的数量不宜过多，最好要随拌随用，为保证灌浆质量，对超过初凝时间的浆液必须废弃。

4)灌浆过程的技术要求:①锚固段灌浆控制压力为0.2～0.4 MPa，并浆压力0.2 MPa，并浆时间30 min。②灌浆结束标准:实际灌浆数量大于理论规定值，回浆比重不小于进浆比重，且孔内不再消耗浆液。③在灌浆过程中，如发现消耗浆液数量过大、气压或回浆压力偏小等异常现象，要及时进行检查、分析，并准确判断可能存在的具体原因。如止浆环失效造成漏浆，可将索体拔出进行修复;如果是裂隙窜浆或地质缺陷所致，可采取固结灌浆扫孔、钻孔加深等方法进行处理。

2.3 锚墩混凝土浇筑

1)混凝土浇筑前，先清除孔口周围和基础表面上的碎石及泥土，然后进行钢筋绑扎、模板支立，安装螺旋钢筋、定位管及锚垫板。锚垫板安装时，必须与定位管轴线互相垂直。

2)采用早强混凝土，强度等级为C30。为确保混凝土质量，要加强振捣，注意养护。拆模后发现峰窝、麻面等质量缺陷，用早强水泥砂浆进行及时修补。

2.4 锚索张拉技术要求

2.4.1 锚索张拉工序

工序为:①锚索器具安装;②单根钢绞线预紧;③按荷载等级进行整体张拉;④锁定。锚索张拉，必须在内锚砂浆和外锚墩混凝土均达到设计强度后方可进行。

采用千斤顶进行张拉，安装时必须与锚索轴线一致，以防止偏心受力影响张拉质量。对锚环、夹片和锚索体上的泥砂、锈蚀层或其它污物必须清理干净。

张拉使用的全部设备，必须经具有认证资质的机构进行标定，同时绘制压力表读数与张拉力关系曲线，并提交给监理工程师作为监督依据。

2.4.2 张拉荷载

单根钢绞线预紧吨位25 kN，采用多遍循环方式预紧。每根钢绞线进行两遍预紧，伸长增量以≤3 mm为限，对≥3 mm的进入下遍继续预紧。

2.4.3 施工方法

为保证钢绞线理顺和受力均匀，锚索整体张拉前按设计荷载的10%进行单根预紧。整体张拉时，按设荷载的25%、50%、80%、100%、110%逐级增大。荷载施加必须均匀，要求速率每分钟不超过设计规定的0.1，每一级张拉后稳压时间为5 min，同时做好各项张拉指标记录。张拉荷载达到设计荷载的110%后稳压10～20 min进行锁定。

2.4.4 质量控制

为保证预应力锚索施工质量，监理必须对全过程进行旁站监督。张拉力控制标准采用张拉力与伸长值双向控制，实测伸长值不超过理论伸长值(－5%，+10%)的允许偏差范围，则符合规范要求;当实测值超出允许偏差范围时，要立即采取措施予以调整后继续进行。此外，在锚固锁定时必须检查预应力筋的回缩值，以免由于锁定引起的预应力损失超出规范要求。

锚索张拉过程中，如果出现夹片滑丝、伸长值超标等异常情况，应采取更换夹片重新张拉、单根补偿张拉、整束锚索返工等方法进行处理。

2.5 张拉段灌浆

灌浆浆设计标号R28350。锚索张拉锁定后开始灌浆，灌浆控制压力0.2～0.7 MPa;灌浆结束标准:并浆时间30 min，实际耗浆量大于理论规定数值，回浆比重不小于进浆比重，并且不再继续消耗浆液。

原材料检查、取样检测、浆材质量控制方法与锚固段灌浆相同。监理工程师必须对灌浆全过程进行旁站监督。

检查浆液按配合比、原材料、进回浆比重、耗浆量，最终确认灌浆结束前钻孔内不再消耗浆液。当发现有裂隙漏浆、持续耗浆等异常情况时，应采取封堵裂隙、延长并浆时间的办法进行处理。

2.6 锚头混凝土浇筑

锚索张拉锁定并完孔灌浆后，将外露钢绞线预留50～60mm，多余部分用切割机切去，用C25细骨料混凝土对锚头进行封闭保护。

2.7 质量检查与验收

2.7.1 质量检查

质量检查要求:①配备专职质量检查负责人，严格按施工规范要求认真做好自检与互检工作;对全部施工机械、材料、配件必须进行详细检查和检验。②施工过程中，发现不合格的或未经验收的成品，严禁进入下一道工序。③认真做好施工记录和施工日记，将各种参数准确记录在表格中，为工程验收准备基础资料。④一旦发生质量事故，施工单位要及时提交事故发生原因的情况报告，并与施工监理和设计人员尽快制定处理措施和解决方案，以确保工程按计划进行。

2.7.2 工程验收

1)锚索工程验收时应提供以下资料:原材料出厂合格证，抽样检查或检验报告;代用材料合格证和试验报告;施工机械设备、仪器、仪表检验报告;施工记录、日记和施工过程中记载的各种技术参数;锚索锚固力非破坏性试验报告;钻孔施工中发现的异常情况报告;设计变更文件及设计图纸;工程施工质量调查材料和处理报告;施工管理工作报告和竣工图纸。

2)锚索施工质量验收，按《水工预应力锚固施工规范》(SL46—94)和设计要求进行。

3 混凝土喷锚

为防止楔型体岩石进一步风化，避免破碎岩石块掉落，有效控制岩体进一步变形，对楔型体及其周围岩体采取挂网喷射混凝土防护处理，防护面积1 000 m2。采用全长黏结型早强水泥砂浆锚杆，锚杆长度2 m。水平、垂直间距均为1.5 m网格型布置。锚杆与水平面夹角20°，锚杆采用20 mmⅡ级钢筋，钻孔孔径42 mm。

3.1 钢筋网及混凝土要求

喷射混凝土强度等级为C20，厚度为100 mm，分两次喷射，先喷50 mm厚，然后打锚杆、挂钢筋网，再喷第二层50 mm厚混凝土。钢筋网采用8 mm钢筋，纵横间距均为250 mm。

3.2 锚杆施工技术要求

3.2.1 钻孔施工技术要求

1)根据设计要求及周围岩石表面情况，确定钻孔位置并做出明显标记。

2)孔距之间的允许偏差为150 mm，深度允许偏差为50 mm。

3)钻孔施工完成后，对孔内的积水和岩粉应吹洗干净。锚杆安装前，按设计要求检查原材料型号、规格、品种以及孔位、孔径、孔深和布置形式。

3.2.2 锚杆施工技术要求

1)原材料及砂浆配合比:①锚杆使用前应调平调直、清除锈蚀和油污。②采用经过筛中细砂，粒径≤2.5 mm。③水泥砂比宜为1∶1～1∶2(重量比)，水灰比宜为0.38～0.45。

2)砂浆拌和要求具有良好的均匀度，宜为少拌勤拌、随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完。

3)注浆作业:①开始或中途停止超过30 min时，应对注浆罐及其管路用水或稀水泥浆进行润滑。②注浆管插入深度距孔底50～100 mm，拔出时应随砂浆的注入缓慢匀速进行。

4)锚杆安装完成后，不得人为的随意敲击或晃动，插入孔内长度不应小于设计规定的95%。

3.2.3 安全及环保措施

1)安全措施:要经常检查各种管路是否完好，尤其是高压软管，一旦破裂容易发生伤害事故。注意各种机械的启动和开、关风顺序，尽量用操作熟练的人员操作机械设备，以免造成机械和人身伤害事故。

2)环保措施:钻孔和注浆时尘土较大，施工人员必须戴专用防尘口罩，不得污染周围环境，不得将剩余水泥浆任意倾倒。作业面要定期洒水，降低空气中粉尘含量。当使用手持气腿式风钻施工时，尽量采用湿钻，不采用干钻。

3.3 混凝土喷射施工要求

3.3.1 原材料

原材料要求:①采用普通硅酸盐水泥，强度等级≥32.5 MPa。②应采用坚硬的中粒径或粗粒径砂砾料，细度模数宜＞2.5。当采用干法喷射时，砂砾料的含水率应控制在5% ～7%。当采用防黏料喷射机喷射时，含水率控制在7% ～10%。③卵石或碎石粒径≤15 mm，采用碱性速凝剂时，使用的石材不得含活性SiQ2。④掺外加剂的混凝须满足规范规定和设计要求，外加剂必须与水泥相容。水泥初凝时间≤5 min，终凝时间≤10 min。⑤混凝土拌和时，严禁使用污水、pH＜4的酸性水和硫酸盐含量超过混合用水重量1%的水。

3.3.2 混合料配合比和拌制

1)混合料配合比:采用干法喷射时，水泥与砂、石比为1.0∶4.0～1.0∶4.5，水灰比宜为 0.40 ～0.45。用湿法喷射时，水泥与砂、石比为1.0∶3.5 ～1.0∶4.0，水灰比为0.42～0.50，砂率为50% ～60%。掺加速凝剂或其他外加剂的数量，应通过试验来确定。外掺料的添加数量必须符合有关规范规定的技术标准，并通过试验确定。

2)使用的原材料以重量计算，水泥和外加剂的允许偏差为±2%，砂、石为±3%。

3)混合料的搅和时间:采用400 L以下强制式搅拌机的时间≥1 min;用自落式或滚筒式搅拌机的时间≥2 min;利用人工搅拌时的次数≥3次;掺外加剂或外掺料时，时间可适当延长。

4)无速凝剂掺入的混合料存放时间≤2 h，掺加速凝剂后的混合料≤20 min。

5)湿法喷射的混合料拌制完成后，要进行坍落度测定，测定值宜为8～12 cm。

3.3.3 混凝土喷射前准备

准备工作包括:拆除作业面上的所有障碍物，将开挖表面上的浮石和墙脚残留的石渣及堆积物清理干净。用高压风枪或高压水枪，将被喷表面彻底冲洗干净。埋设控制喷射混凝土厚度的标志。

3.3.4 混凝土喷射作业

1)喷射作业:自下而上、分段分片依次进行;分层喷射时，后一层应在前一层终凝后进行。

2)喷射操作程序:喷射工作开始时，要先送风，后开机，再给料;喷射工作结束时，应待喷射作业完成后，再关风。向喷射机供料时应保持连续均匀，喷射机正常运转时料斗内应必须有足够的存料。喷射机的工作风压，应满足喷头处的压力在0.1 MPa左右。喷射作业完成或因故中断时，必需将喷射机料斗和送料管内的积料清除干净。

3)对喷射手的操作要求:要经常保持喷头具有良好的工作性能。喷头与受喷面角度必须保持垂直，与受喷面的距离应在0.60～1.00 m。干法喷射时，必须控制好水灰比，保持喷射混凝土表面的平整度，并要求呈现出湿润光泽，表面不能有干斑或滑移流淌现象发生。

4)喷射混凝土的回弹率≤15%。

5)喷射混凝土养护:终凝时间2h后喷水养护，一般部位≥7 d，重要部位≥14 d;当气温低于+5℃时，不得进行喷水养护。