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

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

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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 连祚侦

(广西桂林宝鼎工程建设监理有限责任公司广西桂林541001)

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

中图分类号:TV6文献标识码:A文章编号:1672-3791(201o)o2(c)一0066—02 1工程概况

水车水库枢纽工程于1969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.Om,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.Om 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

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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lOm,孔径 50mm,孔内锚25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 应力锚素.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.Om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

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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±2ram范围内. 根据设计坐标点在现场放出钻孔孔 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 向架放出锚素方位角,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, 并且微风化岩层大干内锚段段长;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,

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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,并注意以卜『口】题:钢绞线料采用金 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.

66科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION 穿素采用人工方法进行,锚素曲率半 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

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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12mm的插筋锚 杆,孔深50cm,锚杆长llOcm,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 3iTI左右,透水率能满足设计要求不超过 l0Lu,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,

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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=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 (下转68页)

用HRB335钢筋)和6.88%(采用HRB400钢 筋)左右.同时由于混凝土设计强度的降 低,可以有效地降低墙及楼板的裂缝,特别 是地下室外墙板,减少后期的修补费用以 及由此产生的各种矛盾.

构造及节点在满足规范要求的经济做 法在满足建筑及结构的各项要求的情况 下,如何在满足规范要求前提下,选择经济 的构造及节点,也是控制成本的有效方法. 2案例分析

2.1桩基形式的选择

本工程实例为温州地区某商住综合

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小区进行的试桩结果.根据该地块工程地 质初勘报告,基地内两栋33层楼剪力墙结 构的住宅持力层确定为⑨1层粉细砂土, 拟采用桩型为0600预应力管桩,桩长为 57m,作为工程桩,试桩长62m.根据试桩 结果中600预应力管桩(桩长为62m), Rd=6800/1.6=3500kN,按桩身结构强度进 行计算Rd=330OkN,取小值Rd=3300kN,较 公式计算值Rd=3000kN提高了l0%. 2.2基础结构形式的选择(表2) 对于一般的剪力墙结构的住宅,由于目 前采用的基础形式为等厚筏板,厚度根据 5cmXn(层数)来取值,偏于保守.若桩型选 择合适,尽可能布置在轴线上,则底板仅考 虑水浮力及沉降差异产生的内力,板厚可取 3.5cmXn(层数).在某项目中l4层剪力墙住 宅板厚为500,19层剪力墙住宅板厚为650.基 础板厚及配筋等参数见表3.考虑到上部结 构的刚度,基础底板的整体弯曲率都很小, 往往都不No.05%,法兰克福展览会大楼的 筏板实测挠曲度只有0.025%,而测得的筏2 板钢筋应力一般都在20N/mm～30N/ram. 陕西省邮政电信管网中心大楼筏板所测得 的最大钢筋拉应力也只有42.66N/mm.出 现这种基础底板内力小于常规计算方法的 因素很多,最主要的因素是上部结构和地 下室整体刚度的贡献,并参与了基础的共 同抗力,起到了拱的作用,从而减小了底板 的挠曲和内力.表3所示为基于有限元的经

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济做法与一般做法的经济性比较. 2.3上部结构体系及构件对建筑经济性的 影响

第三个工程案例有2个塔楼,分别为29 层(129.8m高)和21层(96.6m高),当中有一 个6层的裙房,檐口高度34.Om.地下2层,总 建筑面积9.39万m.原有的设计在电梯厅两 端的门口各有1个大柱子,电梯门很小. 优化方案;柱子的优化.本栋大楼原有 22根柱子,经优化里圈6根柱子全部拔光, 外圈柱子拔掉2根,其余柱子大小由原来的 1.5m×1.5m改为1.2mX1.2m,内置e1)600 X20钢管,成为组合柱.

减薄核心筒内墙.电梯厅里面的墙原 来是500ram厚,现在变成250ram厚,把电梯 间的净宽加大了500ram.

楼板结构改为单向密肋结构,l2m跨 度,密肋梁250×500@1600,板厚由原设计 的120ram改为100mm.

减少补桩数量.原设计补桩333根,后 建筑科学

减掉207根.有限元分析表明最大沉降差才 2cm～3cm,满足设计要求.

优化成果:因结构节省而增加的使用面 积共23l300m,还省下了混凝土8400m.按钢 筋混凝土32l000元/m,使用面积2万元/m, 桩2万元/根计算,可获得经济效益3800万 元. 3结语

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结构的优化设计不仅在经济效益上有 显着提高,而且极大地改善了空间效果,增 加了使用面积.建筑工程的优化设计,不应 只从本专业出发,而应从整体综合上考虑. 结构设计优化绝不是以降低结构的安全度 来换取经济效益.本文从工程设计实际出 发,分析了设计阶段影响建筑工程造价的 主要因素,并通过工程实例来阐述如何降 低建筑工程造价,为后续相关工程实践提 供依据. 参考文献

【1】江欢成.优化设计的探索和实践【J】.建 筑结构,2006,36(6).

[2】高力人,方鄂华,钱稼茹.高层建筑结构 概念设计[M].北京:中国计划出版社, 2005.

【3】郁彦.高层建筑结构概念设计[M].北 京:中国铁道出版社,1999. (上接66页)

筑视生产情况采用强制式搅拌机机械拌 合,人工入仓,50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.

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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l725kN时 进行超载锁定,张拉过程中升荷速彦每分 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1Omin,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素,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 束一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%～llO%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:安装千斤顶一0— 1O%P一测量钢绞线伸长值一卸载千斤顶, 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:预紧一25%P一50%P一 75%一1o0%一l15%一稳定锁定,除最后一次

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超张拉力要求静载持续20ming[\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 锚素张拉锁定完毕后,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60ram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4)200mm,壁 厚3ram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 68科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION 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

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证,顺利的通过了质量评定. 参考资料

[1】滑坡防治工程设计与施工技术规范. DZ/T0219-2006.

[2】灌阳县水车水库除险加固工程初步设 计报告.广西桂林市水利水电工程勘测 设计院.

【3]灌阳县水车水库除险加固工程施工组 织设计.河南省水利第二工程局水车水 库除险加固工程项目经理部.

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