探討預(yù)應(yīng)力錨桿施工技術(shù)在大壩加固工程中的應(yīng)用

趙錦華

(洙趙新河流域工程管理處 菏澤 274000)

預(yù)應(yīng)力樹(shù)脂錨桿主要利用了樹(shù)脂錨固劑作為粘結(jié)骨料，應(yīng)用于錨桿在孔底的相應(yīng)范圍中，在樹(shù)脂錨固劑固化以后會(huì)對(duì)錨桿產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，其主要優(yōu)勢(shì)包括固結(jié)較為牢固、在常溫狀態(tài)下凝結(jié)速度快等。預(yù)應(yīng)力樹(shù)脂錨桿迄今已經(jīng)在工程施工中得到了廣泛的應(yīng)用，本文結(jié)合浮崗水庫(kù)加固工程實(shí)例，對(duì)該施工技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析。

1 工程項(xiàng)目概述

1.1 工程項(xiàng)目簡(jiǎn)介

2009年，對(duì)浮崗水庫(kù)和太行堤三庫(kù)實(shí)施除險(xiǎn)加固工程。單縣浮崗水庫(kù)工程總投資9416萬(wàn)元，主要建設(shè)內(nèi)容有大壩工程、連庫(kù)閘工程、泄水洞工程、入庫(kù)涵洞工程、出庫(kù)涵洞工程和泵站工程。

1.2 項(xiàng)目工程施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況

廠房圍巖主要是由顏色介于灰紫和青灰色之間的中厚層巖屑砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖構(gòu)成。廠房部位大約分布了7～10 層的軟弱夾層。并且?guī)r體除了南端墻以及頂拱巖體呈現(xiàn)的是弱風(fēng)化，其余大部分都呈現(xiàn)微風(fēng)化。

1.3 預(yù)應(yīng)力錨桿的具體布置情況

在設(shè)計(jì)階段針對(duì)主廠房?jī)蓚?cè)的邊墻、主變室的頂拱位置等采取預(yù)應(yīng)力錨桿施工技術(shù)進(jìn)行加固。在這當(dāng)中主廠房?jī)蓚?cè)邊墻一共使用170 根預(yù)應(yīng)力錨桿，主變室的頂拱位置使用60 根，此外還在安裝場(chǎng)的拱角位置使用了96 根，間排距控制在1.46～3.0m 之間，預(yù)應(yīng)力錨桿的長(zhǎng)度為12m，錨桿稍做傾斜。

2 預(yù)應(yīng)力樹(shù)脂錨桿施工工藝

2.1 施工過(guò)程中主要的技術(shù)參數(shù)設(shè)置

2.1.1 鉆孔深度

預(yù)應(yīng)力錨桿的長(zhǎng)度為12m，其中在外面露出了20cm的長(zhǎng)度，鉆孔深度控制在11.8m，要求將孔口坐標(biāo)的誤差控制在10cm 以內(nèi)，將有效孔深的超深控制在20cm 以內(nèi)。在實(shí)際的施工過(guò)程中利用液壓多臂臺(tái)車(chē)進(jìn)行造孔，由于孔深的控制較難，因此需要在完成鉆孔之后對(duì)每一個(gè)孔進(jìn)行細(xì)致的檢測(cè)，確定樹(shù)脂錨固劑所需要的數(shù)量。

2.1.2 桿徑與孔徑的確定方法

施工設(shè)計(jì)要求將桿徑確定為規(guī)格是32mm的精扎螺紋鋼，孔徑控制在65mm。不過(guò)在施工過(guò)程中由于廠房完成了兩邊導(dǎo)洞的開(kāi)挖，并沒(méi)有開(kāi)挖中間的巖柱，所以不能完全插入到錨桿孔當(dāng)中，因此孔徑無(wú)法滿足施工要求，最后在與設(shè)計(jì)單位協(xié)商之后，將造孔直徑確定為75mm。

2.1.3 樹(shù)脂錨固劑具體的技術(shù)參數(shù)信息以及錨固長(zhǎng)度的確定方法

a.樹(shù)脂錨固劑具體的技術(shù)參數(shù)信息:型號(hào)Z6550，長(zhǎng)度50cm，直徑控制在65mm，錨固力在342kN 以上，攪拌時(shí)間在40s 以內(nèi)，抗壓強(qiáng)度大于60MPa，凝膠時(shí)間控制在160s，需等待大約50min。

b.錨固長(zhǎng)度:要求錨固長(zhǎng)度控制在2.6m，而且在經(jīng)過(guò)試驗(yàn)之后證明該長(zhǎng)度完全滿足施工安全要求。

2.1.4 自由段的注漿工作

在完成錨桿的張拉工作之后，需要及時(shí)進(jìn)行錨桿的注漿，在注漿的過(guò)程中首先要預(yù)埋規(guī)格為φ10的注漿管，漿液的拌制一定要嚴(yán)格地根據(jù)規(guī)定的配合比進(jìn)行，當(dāng)排氣管連續(xù)5min 排出與注漿濃度一致的漿液并且沒(méi)有出現(xiàn)氣泡之后，取出漿液，封堵排氣。

2.2 主要施工工藝

2.2.1 造孔技術(shù)

按照設(shè)計(jì)圖紙的要求需要通過(guò)測(cè)量放樣找到預(yù)應(yīng)力錨桿孔的位置，利用多臂臺(tái)車(chē)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，要求孔深保持在11.8～12.2m 之間，直徑保持在φ75，利用坡度規(guī)嚴(yán)格地控制孔軸的方向。利用高壓風(fēng)清除孔內(nèi)殘留的積水以及巖粉等雜物。完成造孔之后需要對(duì)每一個(gè)孔的深度進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算出需使用預(yù)應(yīng)力樹(shù)脂錨桿的具體數(shù)量。

2.2.2 樹(shù)脂錨固劑以及桿體采用的安裝技術(shù)

a.清洗孔壁，在孔內(nèi)放入樹(shù)脂錨固劑藥卷。通過(guò)人工方式利用規(guī)格為φ55 塑料管將樹(shù)脂錨固劑藥卷放置到孔底，實(shí)際放入的數(shù)量為7 卷。為了避免藥卷在入孔的過(guò)程中出現(xiàn)滑坡的現(xiàn)象，需要利用膠帶將其纏牢，還可以利用棉絮等進(jìn)行封堵。

b.將第一段長(zhǎng)度為6m的預(yù)應(yīng)力錨桿插入孔內(nèi)，以人工的方式將規(guī)格為φ20的排氣管跟錨桿體進(jìn)行綁扎，在綁扎的過(guò)程中留下一定間隙，避免攪拌時(shí)損壞排氣管。

c.通過(guò)人工的方式將連接套跟后半段的預(yù)應(yīng)力錨桿體進(jìn)行聯(lián)結(jié)，然后將其牢固焊接，再把桿體完全推入到孔底，錨桿體在與藥卷接觸之后就可以開(kāi)始攪拌，并且在攪拌的過(guò)程中繼續(xù)推進(jìn)。

d.攪拌時(shí)間需要按照預(yù)應(yīng)力樹(shù)脂錨固劑具體的性能參數(shù)以及多臂鉆鉆桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度來(lái)確定，并且利用秒表進(jìn)行計(jì)時(shí)，要求時(shí)間控制在25～35s 之間。

e.完成攪拌之后需要等待2～5min。

f.通過(guò)鉆機(jī)反轉(zhuǎn)的方式與錨桿體進(jìn)行分離，然后插入直徑為φ20 塑料注漿管。

2.2.3 施加預(yù)應(yīng)力

a.在施加預(yù)應(yīng)力的過(guò)程中需要使用到千斤頂。具體施加步驟為:?要求孔口位置的混凝土必須達(dá)到施工所需的強(qiáng)度要求，然后安裝規(guī)格為130mm×130mm、δ=32mm的墊板，再設(shè)置型號(hào)是JLM的螺母，接著把型號(hào)是JLL的聯(lián)結(jié)器跟預(yù)應(yīng)力錨桿露在外面的一端聯(lián)結(jié)在一起，增加外露長(zhǎng)度，便于千斤頂在張拉施工中使用，將鋼墊板安裝在相應(yīng)的位置上，把規(guī)格為δ=20mm的鋼板制作成槽型的支架，將該支架套到預(yù)應(yīng)力錨桿上，最后將千斤頂放置在指定位置;?所有張拉設(shè)備都已經(jīng)安裝就位后，上好千斤頂，為了固定千斤頂，還需要在引長(zhǎng)部位再上一個(gè)螺母。最后將千斤頂、電源、回油管等各項(xiàng)設(shè)備聯(lián)結(jié)起來(lái)，啟動(dòng)油泵進(jìn)行張拉工作;?將回油閥關(guān)閉，然后打開(kāi)進(jìn)油閥，將初始荷載加載到60kN，測(cè)量千斤頂油缸伸長(zhǎng)的具體數(shù)值，逐級(jí)加強(qiáng)荷載，分別在75 kN、150kN、225kN、300kN、345kN的荷載下持續(xù)5min，對(duì)每級(jí)千斤頂油缸伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，并與初始荷載的具體伸長(zhǎng)數(shù)值進(jìn)行比對(duì)，二者之差即為實(shí)際發(fā)生的伸長(zhǎng)值。在完成以上幾個(gè)操作之后進(jìn)行卸載，逐漸降低到零荷載之后再測(cè)量油缸的具體長(zhǎng)度，最后得出錨桿鎖定應(yīng)力值。

b.通過(guò)使用扭力扳手進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的施加操作。在對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)行張拉實(shí)驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)，利用型號(hào)為YC60B—200的千斤頂進(jìn)行張拉施工，存在很多問(wèn)題，在安裝千斤頂?shù)臅r(shí)候不僅耗費(fèi)了大量的時(shí)間，還占用了大量的勞動(dòng)力，而且每天最多可以張拉6 根預(yù)應(yīng)力錨桿，嚴(yán)重拖延了下一層的施工操作。所以為了有效地簡(jiǎn)化施工，可以利用扭力扳手進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的施加。

3 施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

在對(duì)地下廠房、主變室以及安裝場(chǎng)等采取預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)施工之后，總結(jié)了以下幾點(diǎn)施工經(jīng)驗(yàn):?在造孔的過(guò)程中，一定要利用高壓風(fēng)把孔內(nèi)殘留的積水以及巖粉等雜物清除干凈;?在完成造孔之后，逐孔檢測(cè)孔的深度以及孔的直徑，計(jì)算出預(yù)應(yīng)力樹(shù)脂錨固劑的使用量;?在將樹(shù)脂錨固劑藥卷推入到孔內(nèi)之前，需要利用膠帶將其緊密纏裹，避免對(duì)藥卷造成損壞;?在攪拌過(guò)程中為了加強(qiáng)樹(shù)脂錨固劑的密實(shí)程度，可以在錨桿2.6m的錨固段上利用鋼筋焊接反向螺紋肋;?在錨桿體上每隔3m的距離焊接居中架，確保錨桿體處于鉆孔的中心位置。?在利用千斤頂對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)行張拉的過(guò)程中，一定要將千斤頂?shù)纳扉L(zhǎng)值跟壓力值相互對(duì)應(yīng)起來(lái)，避免錨桿出現(xiàn)拉脫現(xiàn)象不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

該抽水蓄能電站，對(duì)地下廠房、主變室頂拱以及安裝室的開(kāi)挖施工已經(jīng)完成了將近3年的時(shí)間，在施工過(guò)程中還安設(shè)了相應(yīng)的錨桿應(yīng)力計(jì)等測(cè)量?jī)x器，通過(guò)這些測(cè)量?jī)x器提供的數(shù)據(jù)可以知道，圍巖基本上已經(jīng)穩(wěn)定，特色是在斷層比較密集的部位，利用預(yù)應(yīng)力錨桿，目前已經(jīng)滿足了施工設(shè)計(jì)過(guò)程中提出的支護(hù)要求。

1 謝凱尚.預(yù)應(yīng)力錨桿施工過(guò)程應(yīng)注意的問(wèn)題［J］.科技資訊，2011(20).

2 張建均，榮春堂.錦屏二級(jí)水電站地下廠房漲殼式預(yù)應(yīng)力錨桿施工［J］.葛洲壩集團(tuán)科技，2008(02).

3 汪斌.錦屏二級(jí)水電站事故閘門(mén)室?guī)r壁吊車(chē)梁預(yù)應(yīng)力錨桿施工技術(shù)［J］.葛洲壩集團(tuán)科技，2009(03).