灌阳县水车水库除险加固工程大坝右岸下游滑坡体处理预应力锚索施工质量控制要点

2022-10-09

1 工程概况

水车水库枢纽工程于1 9 6 9年动工兴建, 由大坝、东西干渠、坝后电站三大部分组成, 属于中型水利枢纽工程, 本次除险加固项目总投资6000余万元。大坝为浆砌石重力坝, 左坝段 (厂房段) 64m, 中间溢流堰段 (闸坝段) 76.0m, 右坝段 (含筏道) 60.35m。其中右坝段基岩断层破碎带比较发育, 基岩为砂岩, 且有软弱夹层, 岩层倾向下游, 被上游F4与下游F2两条断层割断。坝基下深层泥化页岩滑动面的抗滑稳定不满足要求, 深层滑动面距现状地面约6.5m～7.0m深。一旦下游岩体受冲而破坏, 大坝基础的稳定更是雪上加霜。本来就不稳定的深层基岩将会随着下游面滑动体的失隐而破坏。右坝段的破坏直接带来东干渠断流、筏道破坏, 威协溢流坝段, 乃至整个大坝破坏, 后果极其严重。

2 加固设计方案

加固设计方案, 一是由于该坝段的岩石比较破碎, 在坝的下游坡脚滑动体的面上浇筑1.5m厚的钢筋混凝土盖板, 在垂直滑动面的方向布置抗剪筋, 增强岩体的整体性, 增加深层滑动的安全度, 锚筋按纵横向间距1.9m布置锚筋孔, 孔深10m, 孔径50mm, 孔内锚φ25的钢筋, 孔内灌M20的水泥砂浆。二是在垂直滑动面的方向布置预应力锚索。锚索因加有预应力在抵抗岩体的深层滑动时是主动的, 对抵抗滑动体的稳定更直接、更有利;按5.0m间距布置孔深25m的锚索, 每根的拉力为300t;在锚索施工时先对锚索孔进行固结灌浆, 可大大降低地下水对锚索的腐蚀, 增加锚索的耐久性。

在大坝的下游坡脚滑动体的面上浇筑1.5m厚的钢筋混凝土盖板项目完成后, 才进行在垂直滑动面的方向布置预应力锚索的施工。本文只对预应力锚索施工质量控制要点进行详细分析介绍。

3 预应力锚索施工质量控制要点

3.1 测量放样、钻孔质量控制

监理工程师在施工测量放样前应该审查施工方的测量放样措施计划, 包括测量控制点设置、放样方法、程序、技术措施等必须符合设计规范要求。

钻孔前要核查采用锚固钻机设备是否满足施工需要, 机械设备的选型是否满足要求, 钻孔孔径按设计要求取值, 锚索孔径误差控制在±2mm范围内。

根据设计坐标点在现场放出钻孔孔口点及钻孔控制线, 锚索孔位放线, 各方向误差控制在±1厘米范围内。用罗盘定位测量, 用钻机微调螺杆调节, 在钻杆薄弱环节安装钻杆扶正器进行孔道纠偏, 并随时检测钻进过程中孔斜误差, 监理工程师要随时跟进抽查。为保证钻孔时钻机稳固, 保证钻孔精确, 在建基面打风钻孔, 埋设锚筋或钢管, 利用钻机支撑架加固钻孔, 以保证钻机不发生轴向位移, 使钻机压力均匀分散于建基面。脚手架上安装钻机专用钢管, 摆放钻机, 用方向架放出锚索方位角, 测角仪调整倾角, 误差不超过:倾角±0.5度, 方位角±1°。

监理工程师在旁站钻进过程中应注意的问题:对于质量较好的岩层中使用潜孔冲击钻孔, 在松弱、破碎的岩层中采用旋转钻机多次成孔;若钻进深度已达到设计孔深, 而锚固段仍处于破碎带或断层等软弱岩层内时, 经监理工程师同意后, 继续钻进, 并每间隔1m收集一次岩粉, 用来判断孔内岩体情况, 确保内锚段处于微风化岩层, 并且微风化岩层大于内锚段段长;若遇到溶洞、溶沟和溶槽, 先进行灌浆固结和充填, 然后重新钻孔;若遇到裂隙漏风地层, 由于孔内漏风使排粉能力下降或排不出粉尘, 给钻进造成困难时, 采用分段或全孔段固壁灌浆 (M25) 二次扫孔的方法解决。

3.2 锚索制作安装质量控制

锚束制作前, 进行外观检查, 钢材无锈蚀、扭结划伤、刻痕等;按要求取样进行有关实验合格后, 经监理工程师同意方可用于锚索加工。

加工过程中, 监理工程师要随时取样抽查, 并注意以下问题:钢绞线下料采用金刚砂轮切割, 切口两侧用20号铅丝绑扎, 以免切割后切口松散。下料长度取设计孔深加1.5m, 如遇到安装有锚索测力计, 取设计孔深加长2.2m。下料后将内锚段及锚头PE套管剥去, 使用清洁剂去油脂并套上止油护套;在内锚固段与自由张拉段相连部位, 钢绞线PE套管用胶带缠封, 以免灌浆时浆液浸入。钢绞线按14根编排绑扎成一束, 编束时钢绞线不允许有交叉现象, 锚索头部套上锥形导向帽, 用环氧树脂锚固, 以利于锚索下锚;波纹管对中隔离支架选用PE塑料隔离支架, 在锚固段范围每隔2m布设一个, 中间扎胶带一道;张拉段内每隔2m布置一个, 端头2m区段内加密到1m。

穿索采用人工方法进行, 锚索曲率半径不小于3m, 以免破坏波纹管;放束时锚束均匀用力, 锚束就位后抽动活结, 使外夹片弹开, 嵌紧孔壁。对于上仰锚索穿束前, 在锚孔周围设置4根直径为1 2 m m的插筋锚杆, 孔深50cm, 锚杆长110cm, 安装时, 用8号铅丝将锚索体固定在插筋锚杆上。

3.3 锚索灌浆质量控制

钻孔完成后进行简易压水试验, 试验压力不小于0.32MPa, 栓塞位置在钻孔内3m左右, 透水率能满足设计要求不超过10Lu, 即可进行灌浆, 否则需要进行处理, 直到按要求进行有关实验合格后, 经监理工程师同意方可进行。

灌浆过程中, 监理工程师要实行旁站监理控制施工质量, 注意检查以下几个方面:锚索灌浆采取孔口封闭的有压排气灌浆, 灌浆压力不小于0.4MPa, 灌浆材料采用M35 (7d) 的纯水泥浆。对上仰锚索, 浆液由止浆环处注入, 空气压向孔底, 由孔底进入排气管排出孔外;对下倾锚索, 注浆管插至孔底, 浆液由孔底注入, 空气由止浆环处的排气管排出。

连续缓慢灌注浆液, 当灌浆量大于理论吸浆量, 回浆量比重不小于进浆量, 且稳定30min, 孔内不再吸浆, 即进、排浆量一致, 注浆结束。在浆液初凝前, 进行不少于2次补灌, 当浆液凝固到不自孔中回流出来之前, 保持不小于0.4MPa的压力进行闭浆。

锚固段和自由段一次灌浆形成, 锚固段灌浆压力0.3MPa～0.5MPa, 排气管回浓浆后以0.5MPa的压力闭浆, 闭浆时间30min, 自由段灌浆压力不小于0.8MPa。

3.4 锚墩浇筑及锚具安装质量控制

内锚段灌浆结束后, 经监理工程师同意, 方可进行外锚头垫座砼浇筑, 在立模前先按设计要求开挖、清理基础面, 使其表面清洁, 然后按图施工安装孔口管与锚垫板, 埋设骨架钢筋、钢筋网, 架立模板后浇筑砼。预埋前, 首先用手风钻按模板设计图打预埋插筋孔, 保证孔口管与锚垫板埋设准确、牢固, 再埋设螺旋筋及钢筋网;钢筋网片加工时, 可首先焊三面, 余下一面立模时, 再行绑扎或焊接。立模时, 先将二期进浆管调整至孔口上槽内, 同时拉紧, 再埋设钢套管及二期进浆管护管, 孔口用水泥砂浆封裹, 并调整钢筋网片位置。垫座砼采用C35砼, 外锚头采用C20砼。锚头垫座砼浇筑视生产情况采用强制式搅拌机机械拌合, 人工入仓, φ50插入式振捣器振捣密实, 收仓后要及时养护, 注意拆模时间要适宜。

锚具满足SL46的最低要求及JGJ85-92规定的I类锚具。

3.5 锚索张拉质量控制

当锚索段注浆体抗压强度达到设计强度75%, 衬砌混凝土抗压强度达到20MPa, 经监理工程师同意后方可进行锚索张拉。

锚索张拉采用超张拉持荷稳定、超载安装的施工方法。对单根钢绞线进行预紧, 再将所有锚索一起分级张拉到1725kN时进行超载锁定, 张拉过程中升荷速度每分钟为设计应力的1/10, 达到每一级控制力后稳压5min, 进行下一级张拉, 最后一级张拉后稳压10min, 锁定。最后根据支护后出露的实际地质情况 (块体) 和检测成果作相应调整。

补偿张拉:锚索张拉完毕锁定后, 会产生一定的应力损失, 需要补偿张拉的锚索位置则根据设计要求及监理指示进行。对于有补偿张拉要求的锚索, 在张拉锁定后7d左右进行, 补偿张拉的张拉力为超张拉力。锚索补偿张拉采用分组分束张拉, 按分束-分级循环张拉的方法进行, 张拉顺序从中心由内向外向四周对称依次张拉。张拉过程:分为单股预紧和整束分级张拉两个阶段, 单股预紧进行两次以上。整束张拉共分五个量级进行, 即张拉荷载分别为设计张拉力的10%～110%逐级依次进行, 并且控制最大张拉力不超过预应力钢材强度标准值的69%。

单束预紧张拉程序:安装千斤顶→0→10%P→测量钢绞线伸长值→卸载千斤顶, 此过程使各钢绞线受力均匀, 并起到调直对中作用。

整束分级张拉:预紧→25%P→50%P→75%→100%→115%→稳定锁定, 除最后一次超张拉力要求静载持续20min外, 其余四级加载, 每级的持续时间均为5min。上述五个量级的张拉在同一工作时段内完成, 否则需卸荷重新再依次张拉。

3.6 封锚及孔口保护质量控制

锚索张拉锁定完毕后, 经监理工程师同意后方可卸下工具锚及千斤顶后, 从工作锚具外端量起, 留60mm钢绞线, 其余部分用切割片割除。将锚墩上的浆管凿凹割除, 砂浆抹填。锚头安装内径φ200mm, 壁厚3mm保护钢罩, 钢罩内砂浆灌注密实, 并采用喷钢纤维混凝土防护。

4 施工记录及资料整理

在整个施工期间, 施工单位应依照合同文件规定及相关规范要求, 做好安全监测和施工原始记录及其整理工作, 记录均需及时报经现场当班监理工程师签字认证。

5 施工质量控制效果

在业主、设计、上级政府质量监督站、监理、施工单位的共同配合和努力下, 通过严格的施工质量控制, 预应力锚索工程顺利完工。在完工后近两年的时间内, 对大坝及坝后滑动体上设置的位移 (沉陷) 观测点等进行定时定期的安全监测并记录, 通过分析安全观测记录, 可以判断出大坝及滑动体是稳定和安全的, 达到了设计要求及施工承包合同所要求的质量等级, 证明预应力锚索施工质量控制效果是良好的, 工程质量得到了保证, 顺利的通过了质量评定。

摘要：结合水车水库大坝右岸下游滑坡体处理工程的特点, 详细的分析介绍了预应力锚索施工质量控制要点, 仅供同行们交流参考。

关键词：大坝,滑坡体,监理工程师,预应力锚索,质量控制要点