大型地下洞室群預應力錨索施工技術

【摘要】地下洞室預應力錨索施工的技術含量高，工序繁多、復雜，特別是頂拱的預應力錨索施工難度大，所需時間長，質量要求高，預應力錨索的施工成為影響施工進度的重要因素之一。本文介紹某水電站工程由進水口、引水隧洞、壓力鋼管、地下廠房、尾水系統等地下洞室群。

【關鍵詞】地下洞室；預應力錨索；施工技術

地下廠房系統工程地下洞室頂拱預應力錨索工程量大，預應力錨索本身結構復雜，工序繁多，施工難度大，頂拱預應力錨索成為影響施工進度的重要因素之一。預應力錨索工序較多，但可以改進的工序較少，在地下廠房系統工程地下洞室施工過程中，對預應力錨索的關鍵工序進行了優化調整，通過選擇合適的錨索結構形式、優化錨固漿體的配合比、選擇先進的鉆孔設備、采用實用的錨索安裝方法等手段，從而實現了地下洞室頂拱預應力錨索的快速施工。

一、概況

1、工程地質條件

基巖主要為二疊系中統忙懷組第二段第三層流紋巖（T2m2-3）；Ⅲ、Ⅳ級結構面較發育，對廠房影響較大的斷層有F401、F402、F403、F405、F318-5 等斷層，其走向與廠房軸線方向大角度相交。廠房區小斷層和擠壓面等Ⅳ級結構面、節理發育。F402、F403、F405 在廠房頂拱上部交匯，F403 與F402、F403 與F405 和陡傾角次級結構面（N10°～35°W，SW∠80°～88°）的組合構成對圍巖穩定不利。對尾水調壓井有影響的Ⅲ級結構面有F403、F408、F409 斷層等，從調壓井上部的東側邊墻或頂拱部位斜穿西側邊墻。

2、錨索支護布置。本工程設置1000kN 和1800KN 兩種級別的預應力錨索共350 根，主要布置于廠房及主變室和尾水調壓井等部位，錨索孔間排距4.5m×4.5m。錨索采用粘結和無粘結工藝施工，共布置258根。

二、預應力錨索施工

1、孔道鉆孔：頂拱錨索及1000KN 級預應力錨索采用QZJ-100B 型鉆機鉆孔，1800KN 級預應力錨索采用YG-60型鉆機鉆孔。用VHP750E型移動式電動空壓機供風，風量約為20m3/min。孔道放樣：地下廠房預應力錨索結合地下廠房洞室開挖分層施工。根據設計圖紙用全站儀對各高程的錨索孔位進行精確放樣，并作好標記。鉆機定位：孔位及鉆孔方位用儀器測定、控制，機位調整好后，將鉆機用專門支架固定牢固。鉆孔開孔孔位偏差不大于10cm，開鉆前復測鉆機定位參數。孔斜控制：鉆孔過程中，在鉆桿薄弱環節安裝鉆桿扶正器，加強鉆具的導向作用。采用CQ-1B 型單點測斜儀進行孔道測控，保證孔斜誤差不大于設計標準。孔道驗收：造孔時認真記錄每一回次鉆孔的進尺、回風、返碴情況等數據，及時填寫記錄表等資料和判定地質情況，孔道鉆終驗收后，保護好孔口以備穿索。

2、錨索灌漿：分為固壁灌漿和錨索灌漿兩個部分。固壁灌漿：地質條件復雜節理裂隙發育，滲水量較大及巖石破碎等情況，則進行孔道固壁灌漿、待凝掃孔處理。①采用2SNS 型灌漿泵進行圍巖固壁灌漿，采用ZT-400 型制漿機及YJ-200 雙層漿液攪拌機制漿。灌漿結束后，待凝1-2 天即可進行孔道掃孔。②用鉆機進行孔道掃孔，采用高壓風、水沖洗孔道，確保孔道內清潔干凈；經檢查驗收合格后，臨時做好孔口封閉保護。錨索灌漿是指錨索穿索安設完畢后進行的錨索灌漿；對粘結常規錨索分兩次灌漿，即內錨段灌漿和張拉完畢后自由段灌漿。而無粘結錨索則一次全孔道灌漿。①錨索灌漿之前，檢查進、回漿管道，了解管道通暢情況和阻漿系統的密封性；對不通的管道進行處理。②無粘結錨索：采用PO.42.5 級普硅水泥，按設計的水灰比配制漿液，摻入指定數量的外加劑，用孔道固壁灌漿相同灌漿機具進行灌漿。在設計的灌漿壓力下，一次性從進漿管自下而上連續灌注漿液，排氣兼回漿管返漿，達到灌漿結束標準后即結束。③粘結錨索：第一次灌漿為錨索內錨段灌漿，方法同無粘結預應力錨索，灌漿前通水檢查時注意止漿環完好，確保其不漏漿，灌后待凝時間達到設計標準，即進行錨索張拉，張拉結束后，即通過二次灌漿管灌注漿液，對其自由段進行灌漿封閉處理。在設計的灌漿壓力下，直至孔口返漿濃度與進漿濃度相同，封堵孔口屏漿。

3、錨墩澆筑。結構形式：頂拱錨墩墊座采用預制鋼結構墊板，埋設預縮砂漿；側墻墊墩座為鋼筋混凝土結構，采用二級配混凝土；混凝土標號不小于設計標準。采用PO.42.5 級普硅水泥拌制混凝土，并摻入一定數量的高效減水劑。錨墩施工：將巖面沖洗干凈，安裝孔口墊板套管及網片鋼筋等。錨墊板安裝時保證與孔道軸線垂直，套管與孔道軸線對中，將套管與孔道間的孔隙加以密封。待驗收后即澆筑墊座混凝土。按設計確定的配合比采用JZ150 型攪拌機現場拌制，人工斗車入倉，φ30mm 插入式振搗器振搗，適時養護。頂拱錨索：預制鋼結構墊板采用手動葫蘆配合索體安裝，并用預縮砂漿將墊板與巖壁接觸面填塞密實，采用排架設置專門設施向上頂壓，或利用錨索預緊方式向上拉緊。

4、張拉鎖定：當粘結錨索內錨段漿液和無粘結錨索漿液強度及錨墩混凝土達到設計張拉要求后，即可進行預應力錨索張拉、鎖定。錨索張拉：用YKD18 型千斤頂對錨索單根進行初始應力調整，用YCW150 型及YCW250 型千斤頂和ZB4×500 型電動油泵及其配套機具進行整束張拉；使用柳州歐維姆建筑機械有限公司生產的OVM15-7、OVM15-12夾片式自錨錨具體系。①解除索端包裹物，取下定位板，清除錨索及墊座周圍的雜務物，并將錨索鋼絞線擦拭干凈。安裝限位板、工作錨夾具，進行初始應力調整；②準備工作檢查合格后，即可按設計張拉程序進行錨索張拉。當達到錨索的設計張拉力時，穩壓10～20min 后鎖定。③補償張拉：錨索回油鎖定48hr 內，若錨索應力下降到設計值以下時，進行補償張拉。對于有補償張拉要求的錨索，在張拉鎖定后7d左右進行。錨頭保護：錨索張拉鎖定，回灌補漿結束后，錨具外預留足夠的鋼絞線，多余部分用砂輪切割機割除；按要求用混凝土對外錨頭加以保護。

通過施加預應力錨索，把錨固于潛在滑移面下穩定的中微風化變粒巖中，保持現有坡面狀態而深入坡體內部進行大范圍加固。通過錨索孔的高壓注漿，漿液能充填坡體內裂隙和空隙，提高坡體內破碎巖體的強度，由于水泥漿的凝固作用使破碎的巖體連成整體， 增強坡體的整體穩定性。

參考文獻：

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