吉林台一级水电站趾板边坡加固处理施工技术
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内容提示:吉林台一级水电站工程大坝坝高157m,为混凝土面板砂砾-堆石坝。坝段地处北天山纬向构造带西部的喀什河凹陷中部,V形河谷,走向310°,谷坡陡峻,两岸坡度约45°,冲沟发育,左右岸各有两个大的冲沟,切割深度40~80m;发育有低序次的断层,按产状可分为NW、NE、近EW、近SN向四组,其中以NW向组发育规模较大;坝址卸荷裂隙发育,规模较大对坝址有影响的卸荷裂隙有6条,由于岩层走向和倾角影响,左岸不稳
1.工程概况
吉林台一级水电站工程大坝坝高157m,为混凝土面板砂砾-堆石坝。坝段地处北天山纬向构造带西部的喀什河凹陷中部,V形河谷,走向310°,谷坡陡峻,两岸坡度约45°,冲沟发育,左右岸各有两个大的冲沟,切割深度40~80m;发育有低序次的断层,按产状可分为NW、NE、近EW、近SN向四组,其中以NW向组发育规模较大;坝址卸荷裂隙发育,规模较大对坝址有影响的卸荷裂隙有6条,由于岩层走向和倾角影响,左岸不稳定体以崩塌为主,右岸以塌滑为主。(参考《建筑中文网》)
2.边坡加固处理技术
趾板基础应将表面覆盖层和强风化岩层挖除,使其置于弱风化的岩石上。趾板上方的岩质岸坡按设计边坡1:0.3进行开挖,每高差12m设一级2m宽的马道。开挖施工中对岩石岸坡应及时进行支护处理,以确保施工期和运行期安全。根据趾板岩石边坡开挖后揭露的不利结构面组合和破碎情况,主要采用了采用岩石锚杆、挂网喷砼和预应力锚索等的支护方式。
2.1 锚杆、锚筋桩施工
2.1.1 钻孔
锚杆孔布设呈梅花型,孔、排间距分2m×2m和3m×3m两种,孔深分4.4m和3.9m两种,采用YT28手风钻成孔,孔径Ф42mm.锚筋桩孔也呈梅花型布置,孔、排间距3m×3m,孔深9m,钻孔采用7655D风动凿岩机,孔径Ф90mm.钻孔的倾角、方位角一般根据岩石节理、裂隙和破碎程度的不同而定,基本是垂直于构造产状成孔。
2.1.2 锚杆、锚筋桩制安
锚杆采用I级钢筋,直径Ф25mm,长度分4.5m和4m两种,外露10cm,便于挂网喷护。锚筋桩采用Ф25mm螺纹钢,长度9m,三根焊接组合而成,使用滑轮组起吊,人工配合安装。
2.1.3 灌浆
选用42.5Mpa硅酸盐水泥,W/C=0.35纯水泥浆,用BW-250型泥浆泵注浆.
2.2 喷射混凝土施工
采用喷锚支护的施工方法,可有效调用岩体自身的强度和自稳能力,避免岩体继续风化、受水流的冲蚀和雨水的进入影响岩体节理和裂隙的发育,并与锚杆相结合,提高岩体的整体抗滑能力。
2.2.1 喷面清理与挂网
喷射前,用高压风水联合冲洗将工作面上的松土、浮石等清理干净。用校直后的Ф8钢筋,按照200mm×200mm的尺寸在岩面编制近似正方形网格,网和岩石面保持3-5cm间距,交结点用22号铁丝捆扎,钢筋网与锚杆外露端头点焊牢固。
2.2.2 集料拌和
选用新鲜的42.5Mpa硅酸盐水泥、中细砂和成熟度较高的砾石,配合比按照灰:砂:石=1:1.76:1.76实施,最大集料直径不超过10mm,采用混凝土搅拌机拌和并确认均匀后方可上机喷射。喷射混凝土配合比见表2.
2.2.3 喷射
采用干拌湿喷的方式进行喷射,喷层厚度10cm.喷射机设备选用:HPUZ-5B型喷射机,动力为VHP-700型空压机。在喷射过程中严格掌握喷面宽度、喷嘴离喷面的距离、喷头运行方式、水灰比、喷射顺序和搭接方式等操作技术。喷射时,喷射路线做直线循环运动,自下而上喷射。喷射角基本保持与岩面垂直,并不小于75°,喷射距离基本控制在60-100cm,掌握好加水和加浆量,减少回弹,以不流不淌并有光泽为标准。喷射后及时养护,防止开裂,提高喷射混凝土层的强度和表面光洁度。
2.3 排水孔所有边坡均设置排水孔,孔径不小于Ф42mm,孔深4m,间排距为5m,梅花型布置,仰角10°。
2.4 预应力锚索施工
锚索布置依据处理的范围、地质构造、岩层产状、形态特征和岩层的物理力学性能以及岩石的可钻性等进行布置。
2.4.1 造孔
锚索孔径Ф110mm,倾角-10度,方位角根据岩石节理和裂隙产状确定,尽量垂直于构造结构面。锚索呈5m*5m梅花型布置,孔深分23m、28m、35m和40m四种,为保证钻孔轴线的直线性和钻进效果,用XY-2PC地质回旋钻机钻进的方法,同时提高钻具刚度,以求达到设计要求。
在施工作业中,对每项工序都进行严格把关,切实按照规程作业,采用不同手段检查,务必达到质量要求,依据施工说明书及施工技术规范的工艺技术指标进行自检、互检、抽检和终检等的质量控制。孔径、孔深、方位角由设计施工图及经纬仪实地实测得出,钻孔倾角采用罗盘、钻机主轴转向盘确定。施工中正确选择钻具结构、合理的钻进工艺和钻进参数,使施工质量得到保证。
2.4.2 锚索编制和防护
本工程采用7Ф5钢绞线,强度等级为1860级,弹性模量E>1.9×103Mpa,松弛度Ⅱ度,具有良好的伸长性和极小的松弛性。
钢绞线长度为孔深、锚墩高度、工作锚板厚度、千斤顶长度、工具锚厚度以及张拉操作余量的总和。同时考虑到下料时有截长误差及锚具安装的方便性,均加长1m.钢绞线采用电动砂轮切割机在预制场截断,并保证对钢绞线无任何损伤。将截好的钢绞线按对应孔穿入隔离架,然后再将隔离架向前窜动,内锚固段隔离架间距为1.2m,然后将内锚固段Ф6钢筋截取好,按隔离架的120度角焊三根。焊接时采取严密的防范措施,使之对钢绞线不产生任何损伤。焊好钢筋后将Ф25×35m的PVC灌浆管穿入隔离架的中心孔,在隔离架间捆扎Ф8铁丝,减少送索时索体与孔壁的摩擦阻力,并使之形成梭形,改善应力状态。将编制好的锚索按孔号顺序摆放,同时按照设计及规范要求,采取临时措施进行防护:切断腐蚀源,避免与有害物质直接接触,防止受潮、受腐蚀气体浸渍。
2.4.3 锚索入孔
将经过除锈、清洁、并检查无任何质量问题的索体采用人工缓缓推入孔中,并在送索时保证钢绞线的顺直性和完好性。
2.4.4 孔道注浆
锚索入孔后即进行全段一次性注浆,水灰比对水泥浆体的质量起着特别重要的作用,过量的水会使拌和料发生水泌并降低硬化灰浆的耐久性,水灰比定为0.35.为改善浆体的和易性,提高其硬化凝结速度,减水增强,在浆体中加入减水剂和膨胀剂,用量分别为水泥重的1.5%和10%,浆体用BW-250型泥浆泵送入孔中,注浆压力为0.3Mpa,确保水泥结石充满孔段,并对基岩裂隙起到填充作用。
2.4.5 锚墩混凝土浇筑
孔口混凝土锚墩将承受强大的预压应力作用,使结构端部受到很高的局部接触压力和横向劈裂压力。注浆完毕后,凿毛并高压风水联合冲洗孔口混凝土表面,清楚碎渣和不稳定体,形成基本垂直于孔轴线的混凝土面。为使锚墩承压面垂直于孔轴线,将钢垫板上垂直焊一钢管,直径略小于孔径,插入孔中,由此控制混凝土锚墩承压面与钻孔轴线的垂直性。在混凝土锚墩中配置一层Ф10间距为100mm的网状钢筋,锚索孔口钢垫板为400mm×400mm×20mm,使之牢固地浇筑在混凝土锚墩中,可以有效地分布局部压力,提高混凝土锚墩的承压强度和开裂荷载。
2.4.6 锚具安装
在安装工作锚板前将钻孔中锚索体顺直,并按隔离架中钢绞线的顺序依次穿入工作锚板,然后将工作锚板贴紧钢垫板,套入工作锚夹片,待张拉。
2.4.7 张拉张拉设备采用ZB4-500高压油泵和YCW-150B型千斤顶.
安装限位板、千斤顶、工具锚、工具锚夹片。工具锚中钢绞线与工作锚相对应,在穿工作锚和工具锚的全过程中保证钢绞线无扭转现象。
通过油泵压力表控制张拉荷载,在每一级荷载下稳压4-10min,并且测定钢绞线的伸长量,无任何异常时,将千斤顶缓缓卸荷、锁定,接着便拆除工具锚、千斤顶和限位板。
2.4.8 封锚
张拉完成后,预留工作锚外钢绞线不大于15cm,立模并用C30混凝土封闭外锚头,同时用水泥浆处理锚墩和锚头,以求外观规整美观。
3.质量控制措施
开工前,由项目专业技术负责人编制详细的施工组织设计,对人力和物力、技术和组织、时间和环境等各方面做出一个全面合理的安排,并报监理工程师审批。
项目技术部门有针对性地向有关施工作业人员进行技术交底,同时学习质量管理标准,严格按照设计要求和规程、规范施工。施工工艺要求施行目标管理由班组自检、现场工程师复检,监理工程师抽检,使每道工序都符合质量标准,消除质量事故隐患。
施工作业人员实行严格的交接班制度,详细记录施工过程及发生的问题,现场工程师深入一线,及时处理施工过程中的问题,必要时向高一级领导反馈相关信息,求得答复和相关处理措施办法。现场工程师对每一个工序的施工工艺、测试数据进行检查和复测,看是否满足相应的施工规范及《实施细则》的要求,施工过程是否严格按照设计、规范及施工组织设计中的有关技术要求执行。现场工程师经常与施工作业人员进行交流沟通,在满足质量的前提下尽可能探索简单的施工方法,并达成共识,共创优质工程。
在造孔过程中,由于边坡岩体差异较大,节理、裂隙发育,在这些换层、岩性变异部位,常形成软弱夹层或破碎带,易造成塌孔卡钻、埋钻等孔内事故。我们采取了以下预防及处理措施:
原文网址:http://www.pipcn.com/research/200712/1839.htm
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