大型地下厂房岩锚梁

大型地下厂房岩锚梁（精选四篇）

大型地下厂房岩锚梁 篇1

(1) 工程简介

龙滩电站地下厂房为国内目前在建的最大的地下厂房, 厂房长398.9m, 宽30.7m (28.9m) , 高77.4m。主厂房上下游侧EL243.75高程各布置一条岩锚梁, 单条岩梁梁长388.9m (HR0+60~HL0+318.7) 在厂房右端HR0+60~HR0+70.2为岩台梁。岩锚梁体型见图1, 地下厂房岩锚梁的施工有其共同的特点, 每个地下厂房所处的地质条件不同, 围岩类型的差别, 又各具特殊性。针对龙滩地下厂房的地质特点及地下厂房的体型尺寸, 采用现场试验结合工程类比的方法寻求施工措施、确定施工工艺和各项技术指标。

(2) 施工措施综述

地下厂房岩锚梁的施工都有其共同的特点, 每个地下厂房因所处的地质条件不同, 围岩类型的差别, 又各具特殊性。针对龙滩地下厂房的地质特点及地下厂房的体型尺寸, 采用现场试验结合工程类比的方法寻求施工措施, 确定施工工艺和各项技术指标。

1 施工措施

1.1 爆破松动圈确定

在地下洞室施工中采用钻爆法, 任何一种爆破方式均会对围岩产生影响。爆破松动圈是评价爆破成功与否的技术指标之一。在其它条件相同的情况下, 松动圈的大小影响了支护的方式、支护时机。岩锚梁是通过深锚杆附着在岩面上的一个构筑物, 岩锚梁为一超静定结构, 岩台的成型直接关系到锚杆受力和梁体稳定。岩台的成型包括两个方面: (1) 爆破后的岩台成型, (2) 岩梁砼入仓前的岩台成型。岩台爆破成型后, 表层基岩通常会产生掉块, 龙滩电站地下厂房围岩结构面、节理面产状不利于岩台的最终成型, 开挖后, 掉块现象将会加剧。施工中应减小因爆破对围岩产生的破坏。因而在岩台开挖前应确定两个方面的爆破对岩锚梁范围内的岩石产生的影响范围: (1) 岩台爆破开挖时产生爆破松动圈; (2) 岩台开挖前相邻部位爆破产生的松动圈。

在龙滩电站地下厂房岩锚梁岩台开挖前在厂房I层已成形岩面及预留中柱, 厂房II层拉槽所预留的保护层, 对不同的围岩类别做了爆破松动圈的测定。爆破松动圈测定采用双孔法, 水偶合, 测孔深6m。采样频率0.1m。测定成果见表1。

从表1可看出, 采用控制爆破后, 爆破松动圈基本在0.8m以内, 未采用控制爆破的厂房岩柱上的爆破松动圈在2.9m。根据实测结果, 首先确定岩台预留保护层的尺寸, 以厂房岩柱的松动圈范围为基础, 考虑到厂房II层中部拉槽应用梯段爆破, 爆破对岩石产生的破坏范围高于掘进爆破, 保护层预留了5.9m。厂房II层拉槽完成后对上下游保护层进行了松动圈测定, 厂房III类、II类围岩松动圈小于3.5m, IV类围岩小于4m。

1.2 爆破参数及工工艺确定

根据龙滩电站地下厂房围岩地质条件、厂房II层开挖措施及现有设备结合岩台开挖技术要求, 初步拟定岩台开挖采用四种方案进行工艺性试验, 即:

(1) 353E水平钻孔, 光面爆破, 全断面一次成型;

(2) 预留保护层, 手风钻钻垂直、斜孔光面爆破成型;

(3) 预留保护层, 台车钻水平孔、手风钻钻斜孔光面爆破成型;

(4) 预留保护层, 手风钻造垂直、斜面套管光爆成型。

在工艺性试验的同时完成在各类围岩段爆破参数的确定。

通过试验结果对比, 龙滩地下厂房岩锚梁岩台采用了预留保护层, 岩台上、下拐点直墙手风钻垂直预裂, 岩台斜面斜孔光爆, 岩台下拐点欠10cm的施工工艺。光爆参数见下表

岩台开挖完成后, 对上下游侧岩锚梁EL243.75~EL246.55范围内围岩进行松动圈测定, III类、II类围岩松动圈小于50cm, IV类围岩小于80cm。

岩台开挖前期, 上下游侧均出现表层岩石掉块, 在上游侧HR0+20桩号段, 岩台开挖12小时后便发生大面积掉块。经分析, 上游侧的岩层倾角较大, 倾角在65°~80°之间, 岩层倾向与厂房轴线交角大。HR0+00~HR0+70桩号段围岩多为泥板岩、灰岩夹泥板岩、粉砂岩互层及少量砂岩, 围岩的节理、裂隙发育, 存在一定量的隐性节理, 岩石的完整性较差。爆破后围岩在应力调整的过程中导致了掉块, 爆破时爆破振动对围岩的扰动使围岩节理产生扩张, 也是导致掉块的因素之一。下游侧边墙岩层为缓倾角, 并且围岩的应力变化大 (根据安装埋设的监测仪器所得数据) 是导致掉块的主要因素。据此, 采取了在岩台斜面开挖前先施工岩台上下直墙的系统锚杆, 并在岩台下拐点EL243.75高程以下25cm位置增设一排随机锚杆 (锚杆直径Φ25, 间距1.5m, 入岩4.5m) 的措施, 有效地减少了边墙的表层岩石掉块。在围岩变形较大、围岩应力调整期短的层状围岩中, 地下厂房的岩锚梁段施工分层, 在满足施工岩梁锚杆的大型机具的作业空间的基础上, 应尽量降低分层高度。岩台斜面光爆孔的方向角与围岩结构面走向能有30~40度交角, 能减小因爆破造成的节理、裂隙扩张程度。

1.3 爆破振动测定

岩锚梁砼施工后, 爆破作业时必须对爆破质点振动速度采取控制。龙滩电站设计提出的地下洞室爆破质点振动速度控制要求见表3。

从上表可看出设计对龙滩电站地下厂房爆破质点点振动速度的控制要求较高的, 并且受保护的构筑物较多, 爆破作业时所受的约束条件也多。

Ⅱ层开挖前, 选择在主厂房、主变室进行了爆破振动试验, 预裂缝降低爆破振速比例试验, 以确定爆破振动预控的相关参数, 对施工方案进行优化调整。

现场采用CDJ-28型测振速度传感器及带有预置和自触发功能的IV型爆破振动记录仪。现场共观测6组, 29个测点, 根据对现场获取的振速数据成果;按经验公式v=K (Q1/3/R) α进行回归计算分析, 得到竖直 (向下垂直于墙壁) 及水平横向 (垂直中隔墩墙壁) 爆破振速衰减的规律。

根据试验测试成果分析, 形成预控方案为:爆破安全距离大于15-18m, 取单响药量为15kg~25kg, 爆破安全距离小于10m, 则最大单响药量须在5kg以下。各段爆破间隔时间宜大于60ms。

为减小开挖爆破对岩锚梁新浇砼的扰动, 在岩锚梁砼未施工前, 先完成Ⅲ1层6m高度拉槽开挖, 为提供岩锚梁砼施工场地, 采取爆破后不出碴;边开挖边回填的方法施工。岩锚梁砼浇筑凝期达到28天, Ⅱ层边墙支护完成后, 在安全距离≥100m范围外, 进行Ⅲ1层保护层及下部分层开挖, 在开挖过程中, 通过参照爆破振动试验成果和现场爆破振动监测数据资料的概率分析, 优化爆破参数。其爆破规模及安全范围控制方法为:中槽开挖按爆破单响药量≤22kg, 保护层开挖爆破单响药量≤5kg, 爆破安全距离≥20进行控制。

1.4 岩锚梁锚杆

岩锚梁主要设计了3排受力锚杆, 锚杆参数见表4。

目前施工中利用大型钻孔机具, 机械注浆设备进行岩梁的钻孔、注浆作业, 采用先注浆后插杆工艺施工。龙滩地下厂房岩锚梁锚杆施工完毕后, 对岩梁锚杆按100%检测率进行了注浆密实度无损检测, 合格率100%, 优良率98.1%。

1.5 岩锚梁砼

龙滩电站地下厂房岩锚梁砼强度为C2830。单条梁长388.9m, 分为26个块号施工, 最大浇筑长度22m (一块) , 最小浇筑长度15m。上下游岩梁各设置了4条结构缝, 23条施工缝。施工时采用跳块法。施工中对岩梁环向筋的加工、安装进行了改进, 环向筋加工如图, 图3中 (2) 为其它电站岩梁环向筋加工图, (1) 为龙滩电站岩梁环向筋加工图。从图中可看出 (1) 图中的钢筋接点数比 (2) 图中的钢筋接点少了一半, 焊接工作量相差一倍, 改进后施工效率提高了。

1.6 岩锚梁前期变型分析

岩锚梁于2003年4月20日施工完毕。由于还未做桥机荷载试验, 目前的监测数据只能反映梁体在静态条件下随围岩变型产生的变型量、梁体与基岩面的开合度以及岩梁锚杆因围岩应力变化产生的应力改变量。

岩锚梁内共埋有38组锚杆应力计, 其中有6组应力计发生应力异常现象。主要表现为受压锚杆转为受拉, 受拉锚杆转为受压见曲线图。从曲线图中可看出, 在锚杆入岩6m, 3.5m两个位置的应力计变化异常, 应力增值大, 速率快。同一桩号的测缝计所获得的岩梁开合度数值为0.28mm, 0.28mm这一数值从2003年4月3日一直稳定至2003年4月23日, 从2003年4月26日至2003年5月14日开合度增大至0.43mm, 开合度曲线见图。从锚杆应力变化曲线及开合度曲线图中可得出, 围岩深处的应力变化与岩梁开合度的变化无直接联系。岩梁开合随开挖层高的降低, 边墙高度的增加而增大。爆破时爆破振动波对梁体的影响较小, 虽然在龙滩地下厂房III层以下开挖爆破作业时出现了超标的爆破, 最大的爆破质点振速达14cm/s, 但爆破质点振速的增大并没增大岩梁与基岩面的开合度, 就岩锚梁的爆破质点振速控制而言, 目前龙滩电站7cm/s的质点振速控制标准的合理性有待商讨。

2 结束语

(1) 岩锚梁施工前, 必要的相关现场试验有利于指导岩锚梁的施工, 有针对性的提出解决方案;

(2) 减小厂房岩锚梁开挖层的层高, 是解决岩台最终成型的一个方法, 分层应由围岩的变位量、围岩的地质条件、施工机械的有效作业范围确定;

三峡右岸地下厂房岩锚梁砼温控技术 篇2

关键词：岩锚梁,温控,冷却通水

1 工程概况

1.1 岩锚梁概述

三峡右岸地下厂房岩锚梁布置在主厂房的上下游边墙, 单边长311.3m, 高程EL86.80m~EL90.40m。岩锚梁砼按8~10m/仓:上下游总共67仓, 其中上游34仓、下游33仓。仓与仓之间的施工缝处设置键槽, 键槽为梯形型式, 底面尺寸为1.63m×1.2m (长×宽) 、顶面尺寸1.23m×0.8m (长×宽) 、深20cm。键槽处设置过缝插筋, 插筋为Φ25L=2m分别伸入施工缝两侧各1m。

1.2 岩锚梁砼温控设计

岩锚梁砼施时段正处高温季节, 设计技术要求砼入仓温度不超过14~16℃, 砼内部最高温度按不超过38℃。岩锚梁砼采用温控砼, 出机口温度按7~9℃控制, 浇筑温度按16~18℃控制。每仓浇筑完后立即通冷却水, 水温10~14℃。1~3d内通水流量按35~40L/min进行控制;当砼最高温度出现后通水流量改为18~20L/min;砼内部温度降至30℃左右通水结束, 通水时每天变换进出水方向一次, 且控制降温幅度不大于1℃, 按照初期7天左右通水进行温控。砼浇筑完后采取有效措施保证梁体砼表面处于湿润状态, 其养护时间不少于28天。

2 主要温控措施

2.1 砼配合比的优化

岩锚梁采用C30F250W10微纤维砼, 为控制砼在水化过程中的温度应力, 在配合比设计中尽量降低水泥用量, 并采用42.5级中热水泥, 按胶凝材料用量的20%添加粉煤灰。同时在砼中添加1kg/m3的聚丙烯腈微纤维。在实际施工中, 为了更好的控制水化热升温和最高温度, 根据砼内部温度变化情况, 对配合比进行了调整, 改用42.5级低热水泥。

2.2 严格控制砼温度

岩锚梁砼由EL84m拌和楼提供商品温控砼, 采用自卸汽车加胎带机直接入仓。在砼浇筑过程中, 重点控制砼出机口温度、入仓温度及浇筑温度。砼出机口、入仓温度每班检测不少于5次, 超温一律做为废料处理。岩锚梁仓号比较小, 一般为60m3左右, 在现场监理的严格控制下, 砼入仓温度和浇筑温度基本没有超现象。砼出机口、入仓、浇筑温度汇总见表1。

2.3 冷却通水

2.3.1 仓内冷却水管布置

岩锚梁采用双层冷却水管布置方案, 仓内预埋的冷却水管采用φ32、δ=3.5mm PVC管, 竖向埋设两排, 按蛇形布置, 两排PVC管在一端互相连通, 单个仓位冷却水管长度60m。

由于岩锚梁砼浇筑上、下游同时施工, 按照每次4仓计算 (上、下游各两仓) 。由于仓内冷却水管路长度较短, 考虑将两仓砼的冷却水管串联后联合通水, 这样上、下游就各只有一个回路, 单个回路水管长度130m。冷却水由冷却水厂用增压泵输送到厂房, 由于环境温度比冷却水温度高很多, 为了能保证入仓的冷却水温度, 采用仓外冷却水管包裹橡塑材料隔热, 厚度10mm。

2.3.2 通水施工

通水施工在混凝土施工过程中每班安排2~3人专门负责, 定时进行砼温度、水温的测量、对换冷却水进出口方向, 并根据要求对流量进行控制, 同时负责管路的维护。测温每班每仓应不少于3次, 并做好详细记录。

2.4 砼养护

砼的养护对于强度的增长具有重要意义, 强度的迅速增长能提高砼的抗裂性能。岩锚梁砼浇筑完毕后12h~18h及时进行养护, 砼表面采用花管通自来水进行常流水养护。通冷却水期间, 冷却水经仓内循环后有序向主厂房外进行引排;另外, 为避免浪费, 合理利用冷却水管回路中的冷却水, 用于仓面养护。每天各班监理在巡仓和测温检查过程中发现养护不到位的部位必须及时整改, 每仓砼持续养护不少于28天。

2.5 施工仪埋及砼内部温度的监测

为了能够及时掌握砼内部温度情况, 岩锚梁浇筑前期埋设测温管来加强内部温度的监测, 中后期为了更精确、更及时的掌握砼内部温度情况在上、下游隔几仓就埋设砼内部温度计, 并在通冷却水期间24小时监测内部温度变化过跟程。从砼内部温度看, 一般最高温度在浇筑后第三天出现, 为了能够控制砼内部最高温度, 加大前三天各仓的通水流量效果明显。

2.6 地下厂房气温监测

在岩锚梁浇筑期间随着温控工作的不断改进, 7~9月份对厂房内气温每天进行3次测量, 最低气温为24℃, 最高气温为30℃, 则砼内外温差并不大, 实际上在砼侧模拆除前或拆除后及时覆盖保温被后, 受水化作用的影响砼表面温度要比厂房中气温高, 所以砼内外温差小于10℃, 这对后期温控工作起到了很好的辅助作用, 较快的使砼温度达到正常工作状态。

3 温控成果

通冷却水期间典型温度变化过程线:岩锚梁第S6仓 (s代表上游) 见下图

通水冷却是砼温度控制的有效措施之一, 在各阶段的通水冷却有着不同的目的和要求:初期通水有效的削减了水化热温升, 因此要保证前三天大流量通水 (按35~40L/min进行控制) , 降低砼内部最高温度。中期通水可以有效的削减坝体内外温差, 三天后水化热能量减弱, 冷却通水使砼内部温度逐渐降低, 使砼内外温差逐渐降低。

岩锚梁砼浇筑后两个月, 参建各单位派专人对砼裂缝全面仔细检查, 没有发现任何裂缝, 真正实现了无裂缝砼, 为地下厂房工程吊车梁浇筑留下了宝贵的经验。

参考文献

[1]《三峡水利枢纽混凝土工程温度控制研究》编委会.三峡水利枢纽混凝土工程温度控制研究[M].北京:水利水电出版社, 2001.

[2]杨富亮.三峡工程混凝土的温度控制措施[J].水利水电科技进展, 2002, (10) .

大型地下厂房岩锚梁 篇3

1.1 工程概述

NEELUM-JHELUM工程位于巴基斯坦克什米尔首府Muzaffarabad地区, 距离首都伊斯兰堡约200公里。主要建筑物包括:大坝、沉砂池、引水隧洞、地下厂房、尾水隧洞、地面开关站及附企等。

工程利用了通过Neelum河到Jhelum河之间的长隧洞系统形成的420m的水头落差, 总装机容量为963MW。主要建筑包括:

混凝土重力溢流坝, 坝高47m, 坝长135m;左岸沉砂池300m×75m×20m (长×宽×高) ;引水隧洞全长46688.7m, 由8874.7m的单线洞和18907*2m的双线洞组成, 所有引水洞均采用全断面混凝土衬砌;引水调压系统由364.9m高的竖井和843m长的斜坡调压隧洞组成;地下厂房长137.1m, 宽21.2m, 高40m;变压器室长125m, 宽16.4m, 高15.5m。

1.2 岩锚梁基本特点

巴基斯坦NJ工程地下厂房岩锚梁位于厂房上、下游边墙611.0~614.5m高程, 高度3.5m, 宽度1.75m, 长度2×137.1m, 混凝土设计28天抗压强度为35Mp, 设计方量为1548.3m3。

岩锚梁所在位置的岩台上拐点以上开挖宽度25m, 下拐点以下开挖宽度23.5m。

2 岩锚梁开挖施工

2.1 岩台区域开挖

岩台区域开挖分为外侧保护层开挖和岩台开挖, 均在中部梯段开挖至少完成50m后开始施工。对岩台区域分4区开挖, 且根据岩台区域的岩石质量, 对岩石较差区域, 先进行预灌浆再开挖。岩台区域开挖分区见下图1。

2.2 保护层开挖

外侧保护层分3层开挖, 采用气腿钻沿设计轮廓面造垂直或斜向光面爆破孔。为控制钻孔方向, 岩台和Ⅱ2、Ⅱ3保护层垂直光爆孔采用钢管搭设导向样架。为满足下方的保护层垂直光爆钻孔要求, 保护层每一小层光爆孔孔底平均向内侧按13cm超挖控制。在Ⅱ2、Ⅱ3、Ⅱ4分层开挖过程中, 必要时增加安全防护措施。

保护层开挖自东向西进行, 开挖分段长度为15-20m, 爆破孔孔径Φ42mm, 间距0.8~1.3m, 排距1.0~1.3m, 炸药单耗0.3~0.4kg/m3, 采用药径Φ32mm乳化炸药连续装药;光爆孔孔径Φ42mm, Q4等不良地质洞段, 光爆孔孔间距40~50cm, 线装药密度80~100g/m, 对Q2, Q3岩石洞段, 光爆孔间距50~60cm, 线装药密度100~120g/m, 光爆孔采用药径Φ25mm乳化炸药不耦合间隔装药。

2.3 岩台爆破

岩台采用垂直和斜向的双向光面爆破一次开挖成型, 双向孔成对布置, 分段长度为15~20m, 初拟对不良地质段, 光爆孔间距30-35cm, 线装药密度70~90g/m, 对Q2, Q3岩石洞段, 光爆孔间距40-45cm, 线装药密度, 90~120g/m。

考虑岩台不允许欠挖, 岩台上拐点开挖按水平和竖直方向各超挖5cm控制。

岩台Ⅱ5区垂直光爆孔与Ⅱ2区光爆孔一起造孔, 并插入Φ35mm PVC管保护孔。在Ⅱ2-Ⅱ4区开挖后, 对Ⅱ5区岩台斜面光爆孔造孔, 再对岩台下拐点进行锚喷网加固, 最后, 对岩台双向光面爆破一次成型。

2.4 岩台下拐点增设加强锚杆

在岩台开挖光面爆破前, 为了确保岩台下拐点的开挖成型, 在距离下拐点以下10cm处增设布置一排水平孔, 25mm, L=4m, 间距0.75m的砂浆锚杆加强支护。

2.5 岩台保护

2.5.1 岩台部位的松渣清理以及局部欠挖处理, 必须采用人工方式进行, 严禁采用爆破和机械等方式清撬。

2.5.2 岩台开挖成型后加强对下拐点的保护, 用沙袋覆盖下拐点防止临近飞石砸坏拐点。

2.5.3 在进行岩台以上边墙支护时, 用覆盖物铺设整个岩台区域, 严防回弹料残留在岩台上, 锚杆注浆时若有浆液流出及时用高压风或高压水将岩台冲洗干净。

2.5.4 严禁在岩壁梁区域布置风、水、电等管线。

2.5.5 严禁机械操作时撞击岩台。

2.6 岩台下拐点锚杆加强支护及岩台内两排“└”型弯头锚杆施工

岩台范围内布置了两排“└”型弯头锚杆, 上排锚杆为11#钢筋, L=8.7m, 入岩深度L=7m, 下排锚杆为8#钢筋, L=6.3m, 入岩深度L=5m。此两排锚杆以及岩台下拐点加强锚杆均采用多臂台车造孔, 孔径分别为覫56mm和覫45mm, 孔内注浆后主要采用人工插入锚杆, 必要时辅以设备插入锚杆, 锚杆插入后在孔口用垫块固定, 3天之内不得碰撞或摇晃锚杆。

任何一道工序在施工时落在岩台上的杂物或污物, 必须及时进行清理和冲洗, 以保证岩台干净、整洁。岩锚梁范围内一般不喷混凝土。

2.7 灌浆

对岩台位置, 如岩石很差, 可在岩锚梁混凝土浇筑之前, 对岩石进行固结处理, 以增强岩石对岩锚梁的承载能力, 确保运行后的岩锚梁稳定和安全。

3 岩锚梁混凝土施工

3.1 施工程序

岩锚梁混凝土从0+137.1m向0+0.00m方向跳仓施工, 并尽量保持上下游同步推进。混凝土仓位施工工艺流程为:测量放样→排架 (塔架) 搭设→缝面清理→底模安装→钢筋绑扎→侧模安装→预埋件安装→仓位验收→混凝土浇筑→养护及拆模。

3.2 混凝土分块分仓

上下游每侧岩锚梁均已经分为5块, 共分为10块 (最大块长度27.65m) , 块与块之间设置施工缝。为便于现场混凝土施工, 每块分2仓施工, 分仓长度分别为13.2m、14.3m和14.45m三种, 上下游共计20仓, 仓与仓之间设置施工缝。

3.3 混凝土施工

3.3.1 测量放样

仓位施工前, 采用全站仪进行测量放样, 需测出分仓桩号及高程、混凝土结构线等, 将放样点标示在基岩面上, 以方便工序施工, 同时所有测量数据, 都必须通过室内计算进行校核, 并对作业人员现场交底。

3.3.2 岩锚梁混凝土施工排架搭设

岩锚梁混凝土施工排架采用以φ48×3.5mm钢管搭设, 排架搭设主要满足以下二个方面的应用:一是满足岩壁吊车梁混凝土支撑承重, 二是为混凝土施工提供操作平台, 满足备仓和混凝土浇筑需要。

3.3.3 钢筋施工

岩锚梁钢筋包括3#、4#和8#三种, 将依据施工图以每仓位为单元, 在钢筋加工厂内制作, 分批用10t平板车运抵现场, 由具备相应技能的操作人员现场安装。

钢筋安装依据规范, 以及施工图要求执行, 先按2m间距安装样架钢筋, 再铺设和绑扎分布钢筋, 钢筋保护层厚度采用预制混凝土块垫设牢固。

钢筋绑扎安装完毕后, 需由质检人员根据施工图和车间图进行检查验收, 且钢筋表面不得有污染等, 对不符合要求钢筋必须立即纠正, 必要时重新安装。

3.3.4 模板施工

岩锚梁混凝土的侧模、底模和端头封头模板采用P6015和P3015钢模板为主, 少量部位 (如底模与岩面之间的不规则处、施工锚索的凹槽等部位) 采用木模。

模板支撑 (固定) 方式为:底模采用钢管排架和三脚架支撑为主, 辅以拉模锚杆焊双φ16拉条的方式联合固定, 侧模采用拉模锚杆焊双φ16拉条的方式固定, 所有固定模板的围柃采用φ48×3.5mm钢管。

3.3.5 预埋件施工

岩锚梁混凝土中埋件较多, 主要有覫100mm的PVC排水管、桥机轨道螺栓、锚索孔口钢管及冷却水管等, 应按照施工图中相应埋件的要求进行埋设, 加固牢靠并加以保护, 埋件的位置用红油漆作好标记。混凝土浇筑过程中, 注意对埋件进行观察、保护, 混凝土下料和振捣时, 应避开埋件, 防止碰撞埋件变形。

3.3.6 施工缝面处理

混凝土浇筑前, 将岩台及岩壁浮渣全部清除, 将基岩面上的杂物、松动岩石清除、并将岩面清洗干净, 仓内无积水。

混凝土仓与仓之间施工缝缝面需进行打毛处理, 并清除缝面及过缝钢筋上的浮浆、污染物。块与块之间伸缩缝采用2cm厚泡沫板填缝。

3.3.7 混凝土浇筑

a.混凝土浇筑手段

岩锚梁混凝土浇筑采用泵送混凝土, 水平运输采用6m3混凝土搅拌运输车, 车载混凝土泵机泵送入仓。

b.混凝土平仓

混凝土采用平铺法浇筑, 每层下料厚度为40~60cm, 下料后及时平仓, 不得堆积。采用振捣器平仓和人工平仓相结合的方式平仓。注意下料时严禁下料管直接对着埋件下料。

c.混凝土振捣

振捣在平仓之后立即进行, 振捣器宜垂直插入混凝土, 并插入下层混凝土5cm左右, 如略有倾斜, 倾斜方向应保持一致, 振捣器插入混凝土的间距不得超过振捣器有效半径的1.5倍, 然后依次振捣直至密实。在钢筋密集部位、有预埋件部位、模板附近应采用小功率振捣器细心振捣, 不应触及钢筋或埋件。混凝土的振捣时间以粗骨料不再显著下沉, 表面开始泛浆为准, 防止欠振或过振。

3.3.8 混凝土温控

岩锚梁混凝土为高约束区混凝土, 混凝土厚度较大, 同时洞内温度较高, 为保证混凝土施工质量, 降低混凝土水化热, 需采取一定温控措施:一是优化混凝土配合比设计, 尽量减少混凝土中水泥用量, 降低水化热。二控制混凝土入仓温度 (出机口温度>18°时在仓内增设冷却水管) 。

a.冷却水管埋设

在混凝土温控 (中埋设冷却水管, 水管采用覫32mm、δ=3.5mm PVE管, 水平顺轴线方向埋设三排, 蛇型布置)

b.通水冷却

通水冷却的目的是削减最高温升, 通水应在混凝土浇筑开仓后即刻进行, 水源为生产用水 (冬季, 生产用水水温在10°左右) , 冷却通水时间为7d, 通水流量不小于35L/min。

c.通水冷却检查

通水冷却每24h应调换进出水口方向, 保证混凝土内部温度与冷却水温差小于20~25℃。作好详细的通水冷却温度记录。

d.冷却水管回填

冷却通水7d结束后, 即可进行冷却水管回填灌浆施工。回填时, 为尽快使浓浆充填管道, 开灌时应保持出浆管畅通, 用0.5:1的水泥浓浆赶水, 待出浆比重达到0.5:1时, 先扎紧回浆管, 然后采用纯压式封堵, 压力0.3MPa, 直至不进浆时, 扎紧进浆管, 结束灌浆。屏浆24h后, 割除外露管口。

3.3.9 养护及拆模

混凝土浇筑结束后及时进行工人洒水养护, 对顶面采用自流水养护, 从而保证混凝土处于连续湿润状态, 养护时间不小于14天。

对侧向模板和非支撑排架, 在混凝土养护至少1天后方可拆模;对底部的支撑排架, 在混凝土养护至少7天后方可拆除。

拆模时不能用铁质硬具撬打混凝土, 防止破坏混凝土棱角, 只能用木质器具接触混凝土。在模板拆除过程中损坏的混凝土应用预缩砂浆予以修补。拆卸下来的材料要妥为保存, 不得损坏, 模板要及时清理、维修, 将表面杂物清洗干净, 表面刷脱模剂保护, 堆放要整齐, 不能随意乱放。

4 锚索施工

4.1 施工安排

岩锚梁锚索施工与岩锚梁混凝土施工紧密结合, 锚索钻孔施工在岩台形成后开始钻孔, 混凝土浇筑时孔口预埋钢管, 在相应仓位混凝土养护7天后开始锚索施工, 施工利用移动式平台。

4.3 施工方法

4.3.1 造孔和固定孔口钢垫板

(1) 钻孔:锚索孔道直径φ127mm~φ130mm, 采用多臂钻或 (D7) 为主, 辅以SD-100E型钻机扫孔。

a.钻机定位:孔位及钻孔方位用测量仪器测定、控制, 钻孔倾角由地质罗盘测定。

b.开钻造孔:复测钻机定位参数:孔向、孔位、孔斜、孔径、孔深, 核对无误即可开钻。开孔钻进要低转速、低压推进;进尺约50cm时, 再次校核孔向及施工平台, 过程测控, 及时调整加固, 钻孔开孔孔位偏差不大于10cm, 孔斜误差不大于孔深的3%。

c.钻孔结束后, 孔道经检查合格后, 临时做好孔口封闭保护。

(2) 孔口定位板及螺旋筋预埋

岩锚梁混凝土施工前, 需预埋锚索孔口定位板和螺旋筋, 定位板为钢垫板和钢管焊接而成的组合体, 钢垫板与钢管垂直焊接。定位板中心孔轴线与锚索轴线在一条线上, 板面保持与锚索轴线垂直对中。钢管要伸入基岩0.3~0.5m, 钢垫板则要和混凝土模板结合固定。另外在钢管插入基岩前, 需将螺旋筋套在钢管之外并均匀地固定。

4.3.3 锚索注浆

(1) 锚索注浆采用一次性灌浆法。锚索灌浆之前, 检查管道是否通畅和止浆器的密封性;浆液按批准的配合比拌制。具体配比及外加剂掺量需通过试验确定或工程师指定。可参考灌浆工程试验结果。用高速搅拌机拌制水泥砂浆, 从灌浆管一次自下而上连续缓慢灌注浆液, 排气管 (回浆管) 返浆, 灌浆压力为0.3~0.5MPa。

(2) 灌浆结束标准为:a.灌浆量大于理论吸浆量;b.回浆量比重不小于进浆量, 且稳压5min~10min, 孔内不再吸浆。

(3) 配制浆体时, 各种材料的比例应严格按设计要求掺入;浆液要随拌随用, 超过初凝时间的浆液要废弃。

(4) 注浆过程中如实做好有关记录, 对每一根锚索都要求做好试验块。

4.3.4 锚索张拉

(1) 张拉设备选用YC250A型千斤顶及预紧千斤顶配合ZB4-450油泵。张拉前应进行张拉设备的配套率定, 当注浆体强度和岩锚梁混凝土强度均达到要求后, 即可进行张拉。

(2) 将锚索外露部分清洗干净, 安装工作锚板及夹片。采用配套OVM张拉体系, 张拉需先进行整体预紧, 确保锚索体各个部件受力均匀, 不出现应力集中现象。然后再整体张拉。

(3) 张拉千斤顶的轴线必须与锚杆轴线一致, 张拉时, 加载速率要平缓, 速率宜控制在设计预应力值0.1mm/min左右, 卸荷载速率宜控制在设计预应力的0.2mm/min。

(4) 在张拉时, 利用张拉力与锚杆体伸长值双值校核来综合控制锚索应力。

(5) 锚索整体验证应力应达到847.27KN, 即1303.5KN的65%。分5级张拉至验证应力, 稳定15min后, 进行分级卸荷至锁定应力。

4.3.5 锚索封锚及键槽灌浆

(1) 封锚, 锚索外锚头多余部分采用切割机切除, 然后安装保护罩, 保护罩内锚索部件涂防腐油脂。

(2) 键槽需灌浆处理。张拉结束后, 按设计要求对锚索键槽进行灌浆回填处理保证质量。确保灌浆后外观美观。

5 结论

通过上述施工方法, 巴基斯坦NJ水电站地下厂房岩锚梁从开挖至浇筑, 均取得了圆满成功。

摘要：本文简要介绍了巴基斯坦NEELUM-JHELUM工程地下厂房岩锚梁岩台开挖、砼浇筑、锚索安装等工序的施工方法, 详细提供了岩台爆破实际钻爆参数、岩锚梁混凝土浇筑步骤及锚索安装工艺等, 可供相关类似工程参考。

大型地下厂房岩锚梁 篇4

地下厂房岩锚梁通常采用低水化热水泥、采用粉煤灰代替水泥、预埋冷却水管等方法控制混凝土温升, 避免或减少混凝土的温度裂缝。而位于南美洲厄瓜多尔共和国的Minas水电站, 却受很多不利因素影响:①该国很难购买到粉煤灰, 需要定制生产线专项生产, 且监理要求不能在混凝土里用粉煤灰代替水泥;②Minas水电站使用的水泥为业主指定的GUAPAN牌水泥, 不能更换;③岩锚梁是使用预应力锚杆锚固在岩壁上, 且下游侧岩锚梁没有岩台, 预应力锚杆上下排距只有35cm, 左右间距60cm, 锚杆孔密集, 若埋设冷却水管, 将影响岩锚梁的整体结构。

因此, 为消除不利因素的影响, 本文主要阐述了从数据分析提供理论依据, 到充分挖掘混凝土配合比、混凝土拌和、浇筑手段、浇筑时间和工序、环境条件等方面的有利因素, 确定岩锚梁合理的分段长度, 对岩锚梁混凝土的温度进行了有效的控制。

1 概述

Minas水电站位于南美洲厄瓜多尔第三大城市CUENCA西南方向, 距首都基多 (QUITO) 约600 km, 大坝距CUENCA公路里程92 km, 厂房距最近港口城市MACHALA大约60 km路程, 距第一大港口城市GUAYAQUIL190 km, 水电站建筑物主要布置于沿CUEN-CA至MACHALA高等级公路附近, 工程区海拔在200m~800m之间, 典型的热带雨林气候, 气温介于12℃~31℃。

Minas地下厂房桥机跨度29.00m, 最大起吊重量250t, 轨道采用岩锚梁形式, 岩锚梁长度2×81.695m, 布置高程为EL302.21m~EL304.36m, 岩锚梁宽1.45m, 高2.15m。上游侧岩锚梁有水平岩台;下游侧岩锚梁无岩台, 为垂直岩壁, 在每段施工缝处设有支撑锚墩, 见图1。岩锚梁采用3排共792根规格为Pernos Dywidag ST 85/105MPa (L=9m, 准32mm) 的水平预应力锚杆锚固。岩锚梁混凝土强度等级f'c=300kg/cm2, 共分18个浇筑段, 上、下游各9段, 分段长度为8.09m和9.867m两种。

2 混凝土裂缝产生原因及控制

岩锚梁混凝土产生裂缝的原因是多方面的, 除去人为因素外, 从外部因素来看, 有围岩的不均匀变形、锚固系统约束、下层洞室围岩的爆破开挖以及爆破飞石对已浇梁体的击损等几方面的影响因素;从混凝土自身因素来看, 有混凝土抗拉强度低和施工中温度应力大等方面的影响。

Minas水电站地下厂房岩锚梁部位地质条件较好, 上游侧个别部位岩石较破碎, 长度约10m左右, 在开挖后及时对破碎部位进行了固结灌浆, 并增加了12m长的系统锚杆进行锚固, 因此不可能使岩锚梁产生裂缝。而爆破影响可以通过爆破控制避免, 也可以避免使岩锚梁产生裂缝。岩锚梁混凝土设计强度为C30, 也不存在抗拉强度低的问题。因此, 本工程岩锚梁裂缝控制关键是温度应力的影响。

3 岩锚梁混凝土温度控制措施

混凝土内部温度, 是混凝土入仓温度与水泥水化热引起的温度叠加之和。在实际施工情况下, 随着混凝土浇筑完毕, 混凝土因水化热而使混凝土内部温度不断提高, 之后外界因素在不断地促使混凝土温度逐渐发生变动, 成为一个“由低到高, 又由高到低”的变化曲线。混凝土内部点和边界点的早期温度有相似的变化规律, 当混凝土浇筑后, 温度上升速度非常快, 一般在2~3d内达到最高温度, 然后又以较快的速度下降。7~10d后内部温度已经接近于混凝土的表面温度, 随之混凝土表面温度开始随气温变化而变化。

水泥品种、混凝土配合比、温控措施、施工时的外界温度及块体尺寸都直接影响混凝土的温度特性。

3.1 优化混凝土配合比

温差主要是由于水泥的水化热引起的, 以往工程中岩锚梁施工多采用泵送混凝土, 坍落度大, 水泥用量大, 水化热较高, 是导致温度裂缝的主要原因之一。为了降低水化热, Minas水电站岩锚梁混凝土全部采用常态混凝土, 使用吊车配合吊罐浇筑。

从表1和表2泵送和常态混凝土配合比可以看出, 常态混凝土的水泥和细骨料用量明显少于泵送混凝土, 大大减少了水泥的水化热。

3.2 岩锚梁浇筑分块

岩锚梁设计手册中建议分缝间距考虑浇筑温度、浇筑能力等因素, 一般不宜超过25 m。以往工程实际中分缝间距一般为15~20 m, 由于基础的约束较大, 梁体不能均匀收缩, 产生很大的温度应力, 并且较长的混凝土梁不能适应岩体的不均匀变形, 容易使梁体出现横向裂缝。因此, 合理设置施工缝或结构缝也是避免梁体产生温度裂缝的关键, 在结合Minas水电站岩锚梁结构和金结预埋件的实际情况, 确定浇筑段的长度为分别为8.09m和9.867m。

同时, 为了便于混凝土散热, 采用跳仓浇筑的方法, 且后浇筑段与先浇筑段时间间隔不少于48h。施工缝面采用免拆模板, 保证施工缝结合良好;纵向钢筋跨缝布置不断开, 减小了基础对梁体收缩变形的约束, 降低了混凝土的温度应力, 避免梁体出现横向温度裂缝。

3.3 混凝土拌和

为控制混凝土的温度, 混凝土浇筑之前6h通知拌和楼, 采用风冷系统对骨料仓内的的骨料进行预冷, 保证骨料温度不超过7℃。同时, 使用冷却水系统对拌和用水进行冷却, 保证水温在0℃左右。

要求拌和混凝土所用的水泥至少提前3个月进场, 在水泥罐内放置冷却, 保证其温度不高于55℃。

3.4 混凝土浇筑时间

合理选择浇筑时间也是控制混凝土浇筑温度的关键, 为减少混凝土在运输和浇筑过程中的温度回升, 岩锚梁混凝土全部安排在晚间浇筑, Minas水电站所在地区昼夜温差较大, 白天温度30℃左右, 而晚间温度通常为13℃左右, 对岩锚梁混凝土的温度控制起到了积极的作用。

3.5 混凝土温度计算

为保证岩锚梁混凝土浇筑温度达到要求, 保证混凝土内部温度和外部温度之间的温差不超过20~25℃, 首先进行了理论计算, 为实际混凝土浇筑提供理论依据。

3.5.1 基本参数

①混凝土配合比及性能参数 (表3) 。

②混凝土原材料含水率参数 (表4) 。

③原材料及环境温度参数 (表5) 。

水泥7天水化热最大不超过70CAL/g, 试验结果为55CAL/g;28天水化热最大不超过80CAL/g, 试验结果为64CAL/g, 计算时取28天水化热即80CAL/g (334.4k J/kg) 。

3.5.2 混凝土拌和物温度计算T0

其中:S、GZ、GX、C、W———分别代表细骨料、中石、小石、水泥、水的质量;

TS、TGZ、TGX、TC、TW———分别代表细骨料、中石、小石、水泥、水的温度, ℃;

ωS、ωGZ、ωGX———分别代表细骨料、中石、小石的含水率;

C———砂石骨料和水泥的比热容, k J/kg·℃;水的比热容4.187 k J/kg·℃, 取4.2。

机械热———Q=3.6× (10Pt/V) +△Q=2440 k J

Q———每立方米混凝土拌和时产生的机械热, k J/m3;

P———搅拌机的电动机功率, 2×60k W;

t———搅拌时间, 2min;

V———搅拌机容量, 3m3, 按有效出料容积计;

△Q———骨料运输产生的机械热, 一般取1000 k J。

3.5.3 混凝土出机口温度T1

其中:T1———混凝土拌和物出机温度, ℃;

Ti———搅拌机棚内温度, 取20℃。

3.5.4 混凝土浇筑温度T2

其中:T2———混凝土拌和物浇筑时温度, ℃;

t1———从运输到浇筑的时间, 取1h;

n———混凝土拌和物运转次数, 取2次;

Ta———运输时环境温度, 取28℃;

α———温度损失系数, 0.0042。

3.5.5 混凝土绝热温升T3

其中:W———每m3混凝土的水泥用量, 400kg;

ρ———混凝土密度, (2500kg/m3) 。

3.5.6 混凝土内部最高温度Tmax

考虑不同龄期和不同浇筑块厚度的降温系数, 混凝土内部最高温度为

其中:Tmax———混凝土内部中心最高温度, ℃;

ζ———不同浇筑块厚度的降温系数, 取0.62。

3.5.7 计算结果分析

通过理论计算, 采取相应措施后, 混凝土内部最高温升为51.55℃, 而厂房内温度一般为28.8℃~29.6℃之间, 混凝土内外温差在22.75℃~21.95℃之间, 满足规范要求的20℃~25℃之间的要求。

在此基础上, 为了对岩锚梁温控措施和计算进行验证, 确定先浇筑一段试验段, 获取实际数据后进行分析, 为岩锚梁的正式施工温控措施进行改进和优化。

4 岩锚梁试验段施工

试验段岩锚梁选择厂房上游侧第9段, 该段长8.09m, 设计混凝土25.22m3。首仓混凝土入仓方式采用50t汽车吊和1m3吊罐。

注:达到最高温度所需时间以混凝土覆盖过温度计为起点计算.

为了获取混凝土温升数据, 在首仓混凝土内埋设了3根温度计, 分别位于混凝土的上、中、下三个部位。

4.1 试验段混凝土浇筑

①2015年5月10日晚22:00第一车混凝土离开拌和楼, 23:10到达现场开始浇筑, 混凝土采用吊车和卧罐入仓, 2015年5月11日凌晨00:15完成首车混凝土浇筑, 平均入仓速度5.6m3/h, 2015年5月11日上午5:39浇筑完成, 历时7小时39分钟, 浇筑混凝土27.5m3。

②混凝土按照单方向从仓号一端向另一端分层铺料, 铺料高度控制在30~40cm之间, 入仓后混凝土采用人工平仓。

③混凝土采用2台Φ50高频插入式振捣器进行振捣, 振捣器插入点间距为25cm, 插入位置呈梅花形布置。

④混凝土的入仓温度为17.1℃~18.1℃。

4.2 混凝土实测数据统计

相关数据见表6、图2、表7。

4.3 试验段效果分析

表6为拌和楼和现场测得的混凝土相关数据, 图2为现场监测获取的混凝土温度变化特征曲线, 表7为分析后获得的数据, 从计算结果看, 混凝土出机口温度比理论计算值略低或接近, 混凝土浇筑温度略高于理论计算值, 混凝土内部实测最高温度稍高于理论计算值, 混凝土内外温差均未超过25℃。

试验段岩锚梁混凝土在洒水养护7天后开始拆模, 从拆模效果来看, 混凝土外观质量良好, 没有发现由于温差或其他原因产生的裂缝, 说明所采取的措施可以满足岩锚梁的温控要求, 因此, 可以按照所采取的措施进行岩锚梁施工。

从2015年6月1日开始浇筑第二仓岩锚梁混凝土, 2015年6月11日厂房岩锚梁全部施工完成, 从实际施工效果看, 只在厂房上游侧岩锚梁侧面发现两条宽度约0.01mm左右有的裂缝, 两条裂缝间隔约10cm, 裂缝长度在30cm左右, 现场来看裂缝属于表层裂缝, 分析原因是属于温度裂缝, 是由于洒水养护不及时造成。

5 结束语

Minas水电站地下厂房岩锚梁混凝土采用常规混凝土配合比, 在缺少粉煤灰、水泥种类固定的情况之下, 通过采取减少分段长度、优化混凝土配合比、合理安排混凝土拌和温度和采取在低温时段浇筑、加强拌和楼和现场施工之间的沟通等措施, 保证了岩锚梁混凝土的顺利浇筑和达到温度控制要求。尤其是在获取大量数据后, 通过计算分析为岩锚梁温度控制提供可靠的依据。

参考文献

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