双锚结构安全退锚施工工法

双锚结构安全退锚施工工法完成单位中国葛洲坝集团第二工程有限公司主要完成人张臣余超童光海谭明军吴琴凤目录TOC\o"1-3"\h\u1.前言 页共10页双锚结构安全退锚施工工法中国葛洲坝集团第二工程有限公司张臣余超童光海谭明军吴琴凤1.前言预应力技术在我国水电水利工程、道路交通工程、土木建筑工程中已广泛使用，并积累了大量的施工经验。如何直观有效的监控重要建设工程预应力施工质量一直是国内工程施工成本控制的一道难题,为了促进施工技术的发展,规范施工行为,确保预应力工程施工质量,课题组就该项目进行了广泛的研究和科技创新,首先在水电水利行业进行了若干尝试,总结出一套完整的预应力检查验收施工工艺方法,补充完善了现有的施工标准,降低了重要建设工程预应力施工直接成本和安全成本,值得在其它建设行业预应力施工技术中进行推广应用。在预应力锚索施工规范中8.1.5条、8.1.6条要求，“锚索受力性能试验的张拉力值以测力计读数为准。”、“验收试验应按设计要求随机抽样进行，其抽样数一般为5%，但不得少于3束。验收试验的合格标准应由设计确定”。而较多的建设单位招标技术条款规定，“①对高边坡预应力锚索验收试验应在张拉后、封孔灌浆前及时进行。②预应力锚索验收试验：预应力锚索施工中，应按施工图纸和监理人指示随机抽样进行验收试验，抽样数量为5％，并且不少于三束。③验收试验：验收试验的合格标准，应以应力控制为准，实测值不得大于施工图纸规定值的110%，并不得小于规定值的97%。当验收试验与完工抽样检查合并进行时，其试验数量应为锚索总数量的5%。传统的验收试验中主要采用二种方式进行：1、采用应力－应变双控的方式对张拉过程进行监控，最终锁定应力值利用钢绞线张拉的总应变与锚固效率系数的乘积获得；存在的问题在于，锚索安装实际成果不能直接有效的反应。2、采用在张拉承压垫板后安装锚索测力计，并直接读取力值的方式；其存在的问题在于，张拉过程中，工作锚具反复夹持钢绞线表面，当拆除工作锚具下的测力计时，由于钢绞线断面尺寸减小，影响钢绞线的力学性能，从而可能造成钢绞线的断丝或者断根，甚至出现飞出的安全风险，因此测力计不能反复使用。为了保证施工顺利进行，克服了现有技术中的缺点，提供了一种解决钢绞线断面减小的技术工艺方法，以达到使锚索测力计得以安全拆除并实现重复使用的目的。中国葛洲坝集团第二工程有限公司针对特定工程的具体情况成立了科技攻关小组，经过不断地摸索、总结，形成一套预应力锚索退锚施工工法，规避了因钢绞线断面直径减小，形成断丝或断根，而造成测力计不能周转使用。“利用双锚结构安全退锚装置技术推广应用”获中国葛洲坝集团公司科技进步二等奖。2.工法特点2.1解决了在高应力状态下因反复夹持钢绞线，形成断丝或断根造成的可能出现的伤害事故,克服了现有技术中的缺点，提供了一种解决钢绞线断面减小的施工方法。2.2通过运用双锚结构装置的锚索放张、锁定新工艺，解决了常规退锚后还需二次张拉，实现一次张拉即可锁定至设计要求的安全退锚技术方法，以达到使锚索测力计得以安全拆除并实现重复使用的目的。3.适用范围本工法适用于预应力锚索完工验收，尤其涉及预应力锚索完工验收抽样检查退锚时的安全作业。不仅适用于水电水利预应力施工,同时本技术可以扩延至公路桥梁、土木建筑等领域预应力锚索,甚至预应力锚杆施工中。4.工艺原理测试阶段利用后锚工作，前锚自由；测试结束后，在对锚索有效工作长度范围内的钢绞线不产生机械损伤的情况下，实现安全退除后锚，并使前锚同期锁定不小于设计规定的张拉力值。图4.1双锚结构安全退锚工艺示意图5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程5.1.1锚索施工工艺流程如图5.1.1所示混凝土拌制混凝土拌制排架搭设锚索安装垫座找平及钢锚墩安装锚索灌浆张拉锚固及测力计读数补偿张拉钢绞线检查下料钻机就位固定钢绞线运输钻孔内锚段制作、索体制作孔道验收附件加工钢锚墩制作浆材制作锚头保护锚索监测图5.1.1锚索工艺流程图5.2操作要点5.2.1设计吨位张拉1）张拉前具备的条件钢绞线材质抽样检查合格；张拉前各工序阶段验收合格；锚夹具合格证齐备、抽样检验合格；张拉机具已配套标定并出具标定证明文件；灌浆、垫座砼强度均达到设计要求值。2）张拉作业程序张拉设备采用YDC240-QX型千斤顶。张拉顺序按照设计编号单根分级级循环；先中间后周边、对称均衡的原则进行。第一步：解除锚索尾端包裹物，清除锚索及周围杂物，并将锚索擦拭干净；将钢绞线外锚头PE套管部分用电工刀剥去，洗去油脂，按照图1顺序组装各部件（注意各部件对中安装），前锚安装工作夹片但不打紧，使其保持自由状态，在后锚张拉顺序按照设计编号对应安装工作锚具、夹片，工作锚具及其锥形孔、夹片表面应保持清洁，然后打紧夹片。第二步：千斤顶排气。第三步：千斤顶对钢绞线进行单根预紧，使各根钢绞线初始应力均匀，预紧序亦应按照先中间后周边，对称均衡的原则进行。第四步：开始张拉锚索，在进行锚索张拉时，从预紧应力到锁定应力共分4级进行张拉施工，分级标准为：0.25σcon→0.50σcon→0.75σcon→1.00σcon。5.2.2放张、锁定张拉至1.00σcon后，在后锚上将钢绞线按分组、对称、逐根张拉的原则，超张拉至1.03~1.05σcon退出后锚工作夹片使后端千斤顶卸荷至锁定力值,这时前锚夹片随钢绞线回缩,跟进受力退出后锚工作夹片，单根循环以上操作直至整束放张结束。退出锚索测力计后，套装限位板，对夹片回缩不一致的钢绞线进行循环补偿张拉后予以纠正。6.材料与设备6.1材料要求主要机械设备表6.1表6.1锚索主要机械设备配置表序号名称规格型号及功功率单位数量1工程钻机YG80222kW台1MZ165、222kW台12手风钻YTP28台23潜孔钻机QZJ-1000B、44.5kWW台14高速制浆机NJ400台25灌浆机SNS、122kW台3JJS2000、2.22kW台36拌和机0.1m3、77.5kWW台27液压千斤顶YDC15000Q-2200台2YDC30000Q-2200台2YDC2400Q台28电动油泵2YBZ2--80、22.2kWW台39机动卷扬机JM-3、77.5kWW台210电动环链提升升机DHY3、00.75kkW台311电焊机BX6、200kW台212汽车EG140台1东风平板台18t汽车吊台113移动式电动空空压机美国寿力200m3、1866KW台214多点电子测斜斜仪ZPX-3BB台115灌浆记录仪J31C-TT型台216电动卷扬机2t，3.66KW台27.质量控制7.1建立健全以项目经理为第一责任人，项目总工为主要负责人的质量管理机制，制定完善的质量管理规章及奖惩制度，严格按照ISO9000质量体系文件要求，对锚索施工进行全过程及全员的质量控制管理。7.2安排有丰富经验的专业技术人员担任施工技术及质量检查工作，所有人员均持证上岗。在施工前按施工组织设计、质量计划、作业指导书对施工人员进行层层交底；施工中严格各施工程序及工艺要求,以优良的施工工艺作风完成本标段支护工作。7.3对各道工序实行三级质检制度，在自检合格的基础上，报请监理人检查验收合格后进入下道工序施工。对关键工序设置质量控制点并进行跟踪检查，及时整改质量隐患，力争一次验收合格率95%以上。7.4施工中所有工序都须认真填写详细的施工记录和验收签证记录单，对施工中发生的任何质量异常情况都要快速及时的向有关部门通报。7.5锚索施工严格按照有关的施工规范、规程进行。其施工方法，包括钻孔、注浆和张拉等工艺，均须经过监理人的检查和批准。7.6各种施工用材均须三证齐全，未经检验的“三无”材料或产品严禁进入施工流程。张拉机具定期检查、标定，以标定的曲线作为施工控制的依据。7.7结合施工，作好新技术、新工艺、新设备的推广应用，以技术进步保证工程质量。7.8成立QC小组，运用PDCA循环抓好关键部位及工序的质量。8.安全措施8.1建立健全以项目经理为第一责任人的安全施工领导小组，设置专职安全员，建立严格的安全管理制度及严格的安全奖惩措施。8.2施工前对所有参加该项目施工的人员进行安全施工的岗前培训，并持证上岗。8.3施工人员进入施工现场严格按劳保着装，班前进行安全施工技术交底，每日进行安全巡检，每月进行安全考核，奖惩月月兑现。对不服从安全人员检查，拒不执行安全管理制度的施工作业人员进行严肃处理，对存在安全隐患的施工部位、工序等应责令整改后施工。8.4经常检查施工电源和线路及设备电器部分，按有关规定设置保护装置，确保用电安全。8.5施工工作平台，各种临时起重设施或起重机械，在实施前须经方案论证或受力计算，经安全审核通过后方能施工或使用。8.6承压设备或容器，使用前须全面检查，满足安全要求后再投入使用，在使用过程中如发现压力表失灵和损坏，应及时更换并经常检查易损坏部位，发现后要及时处理。8.7任何情况下，锚索张拉时正前方45°范围内严禁站人，张拉设施必须牢固安全，张拉方法符合设计要求及有关规定。8.8严禁违章操作、野蛮施工，高空作业时搭设的工作平台须牢固可靠，并设置拦杆、挂安全网，在醒目处设立安全警示标志。作业区上方安排安全员进行定期检查巡视。8.9严格按照设计技术要求并经监理人审核的施工程序组织施工，严禁违反施工程序作业。9.环保措施9.1作好工完场清，保证现场已完部位清洁。9.2保证现场施工用材堆放有序。9.3对施工部位作好文明施工标识牌，责任到人。9.4采取有效措施控制施工过程中的各种粉尘，废气、废水、固体废弃物以及噪声、振动对环境的污染和危害。9.5增强环境保护措施，生产用水、养护用水做到有序排放。10.效益分析若采用传统工艺在承压垫板后安装锚索传感器和工作锚具，张拉作业完成达到规定要求后，千斤顶超张拉直接退出工作夹片来实现退锚；其存在的问题在于，工作锚具夹持钢绞线表面反复张拉后，钢绞线断面尺寸减小，影响钢绞线的力学性能，可能造成钢绞线的断丝或者断根，无法保证张拉设计锁定吨位，甚至索体的报废、返工。本工法采用双锚结构，前锚安装工作夹片但不打紧，使其保持自由状态，不产生机械损伤的情况下，实现一次张拉使前锚同期锁定不小于设计规定的张拉力值，规避了因二次张拉反复夹持钢绞线表面，钢绞线断面直径减小，形成断丝或断根，而造成安全事故的风险。以达到使锚索测力计得以安全拆除并实现重复使用的目的。采用本公法后后,综合对比情况见下表：单根锚索张拉经济效益对比表项目常规锚索张拉拉本工法锚索张张拉人工费(元))800400材料费(元))8210210机械使用费((元)540270合计(元)95508670经计算，采用该项技术与常规张拉相比较，单个节约锚索张拉成本8670元，节省工期工期0.029d。综上所述，本工法具有造价低、施工速度快，保证施工安全和质量，对环境影响较小的优点，取得良好的经济效益、社会效益和环保效益。11.应用实例11.1锦屏一级水电站右岸1885m以上边坡开挖工程11.1.1工程概况雅砻江锦屏一级水电站右岸1885m高边坡预应力锚索加固工程，包括右岸缆机平台、1885m高程以上右坝肩及高线混凝土系统、开关站、35kv施工变电站、普斯罗沟右侧1885m高程以上和沟左1777m高程以上厂房进水口和泄洪洞进口等明挖边坡的锚固。本工程的明挖边坡分为土质边坡及岩石边坡两种，土质边坡主要为红褐色含块、碎石土层，结构松散，自然坡度较缓（小于45º），在清除原始覆盖层并将坡面清理整平后，根据不同部位的地质情况，采用坡面挂网防护或浇筑混凝土网格梁，格间植草，并在网格梁交叉点布置预应力锚索的加固方式；岩石边坡为大理岩，岩体内嵌合松弛，层面、层间挤压错动带、断层及节理裂隙发育，完整性普遍较差。本工程共布置压缩分散型无粘结预应力锚索1658索，设计安装吨位1000KN、2000KN、3000KN，完工抽样检查93索。均采用1860Mpa高强低松弛无粘结钢绞线集束。11.1.22施工情况况根据质量检测测及监测资资料显示，工工程自正式式开工直至至竣工，由由于采用本本无粘结压压力分散型型预应力锚锚索施工工工法施工，确确保了锚索索深层锚固固施工的正正常顺利进进行，雅砻砻江锦屏一一级水电站站右岸自高高程20773.0mm~18885.0mm共计高达达188mm的边坡始始终处于安安全稳定的的状态，既既有效的确确保了整个个施工期的的边坡稳定定安全，对对后期大坝坝主体建筑筑物的施工工及运行安安全亦有决决定性作用用。目前，雅雅砻江锦屏屏一级水电电站右岸正正在进行11885mm高程以下下边坡开挖挖及支护施施工，边坡坡稳定未出出现异常情情况。雅砻江锦屏一一级水电站站右岸18885m高高程以上开开挖边坡预预应力锚索索加固工程程20066年4月9日正正式开工，22008年12月月31日竣竣工。11.1.33工程监测测及评价结结果锚索施工严格格按照施工工技术要求求进行施工工，完成锚锚索测力计计监测锚索索共计933束，锚索索7d平均均预应力损损失为1..60255%，其统统计情况如如下：（1）当锚索索张拉至设设计吨位的的100%%σconn时，锚索索测力计反反映达到设设计力值的的83.88%～899.8%，观观测7d以以后预应力力损失吨位位在－2..38%～～－2.55%范围之之间；（2）当锚索索补偿张拉拉至设计吨吨位的1005%σccon时，锚锚索测力计计反映达到到设计力值值的86..5%～994.2%%，观测77d以后预预应力损失失吨位在－－0.644%～－00.8%范范围之间；；（3）当锚索索补偿张拉拉至设计吨吨位的1110%σccon时，锚锚索测力计计反映达到到设计力值值的92..8%～997.0%%；（4）当锚索索补偿张拉拉至设计吨吨位的1115%σccon时，测测力计反映映达到设计计力值的1102.44%～1008.1%%。从统计资料分分析成果看看，锚索锚锚索补偿张张拉至1113％σccon时，测测力计力值值平均达到到设计吨位位的1000%。锚索索张拉锚固固能够满足足规范要求求。针对以以上情况，我我们采取了了如下措施施：取消原原设计规定定的补偿张张拉工序，锚锚索一次性性张拉至设设计吨位的的113%%，扣除预预应力损失失后最终测测力计反映映达到设计计力值的1100%左左右，满足足设计吨位位97%以以上的验收收标准。完成锚索16658束，单单项合计节节支1433.75万万元，整体体工期提前前48.11天。11.2锦屏屏二级水电电站地下厂厂房枢纽工工程11.2.11工程概况况雅砻江锦屏二二级水电站站地下厂房房系统主、副副厂房洞断断面采用圆圆拱直墙型型，顶拱采采用三心圆圆拱。主、副副厂房洞从从左至右依依次布置副副厂房、主主机组段和和安装间，呈呈“一”字字型布置，主主副厂房开开挖尺寸为为25.88m×722.2m((宽×高))，全