某工程岩锚梁施工工法

岩锚梁施工工法一、前言岩锚梁(见图1)是岩壁吊车梁的简称，利用一定深度的注浆长锚杆将钢筋混凝土梁体牢牢地锚固在岩石上，它承受的荷载通过长锚杆和岩石壁面摩擦力传到岩体上。它与普通的现浇梁相比，不设立柱，充分利用围岩的承载能力。岩锚梁是从挪威引进的高新技术成果，它是一项集光面(预裂)爆破、锚固技术，混凝土技术，应力、应变和位移量测技术于一体的综合性施工技术，技术要求高，施工难度大。图1岩锚梁结构岩锚梁主要应用于大型水利枢纽工程地下厂房中机电设备的安装、维修等。它与岩台梁及其他结构梁相比，能缩窄地下厂房的跨度，减少工程量，降低工程造价，增加洞室的稳定。开挖到相应部位即可施工岩锚梁，无需等整个洞室全部开挖完成后再施作，岩锚梁的提前施工又为下一步的施工创造了十分有利的条件，可使整个主厂房的工期缩短8个月左右，经济效益极为显著。在我国，岩锚梁的应用正处于起步和推广阶段，其施工技术正逐步完善。已建成投入运行的有云南鲁布革电站、贵州东风电站和太平驿电站、广东抽水蓄能电站。江垭电站于1997年12月建成并投入机电安装，现已投入运营。正在建设的黄河小浪底水利枢纽等水利工程也将采用这种新型结构。中铁第十六工程局承担的湖南省江垭电站地下厂房和尾调室均设有岩锚梁。施工过程中对其施工工艺进行研究、总结，形成本工法。二、工法特点1．施工工艺完善、简便，可操作性强，降低劳动强度。2．施工速度快，工效高，确保工期。3．施工质量容易得到保证，能够满足设计要求。三、适用范围本工法适用于地下厂房岩锚梁施工，也适用于类似结构的工程项目。四、施工要点岩锚梁施工技术是水电施工的尖端技术之一。岩台开挖、长锚杆施工、梁体混凝土施工是岩锚梁施工的三大技术难题，特别对岩台开挖、长锚杆施工质量要求极严。地下厂房的开挖深度一般在50m左右，分层开挖，第1层(拱部)施工完成以后，即可进行第Ⅱ层开挖及岩锚梁的施工，然后再进行第Ⅲ层以下的开挖。因此I、Ⅱ、Ⅲ层分层高度要合理，主要考虑以下因素：满足岩台开挖前预留保护层的厚度；满足岩锚梁锚杆施工所需的空间；梁体混凝土施工要方便；第Ⅲ层开挖爆破振动对已施工完成的岩锚梁影响要小。1．岩台开挖岩台开挖是岩锚梁施工最关键的技术。要预留2.5～3.0m的保护层，然后再进行岩台开挖。岩台用7655型凿岩机人工开挖，分四步进行(见图2)，造孔方向、爆破参数和开挖方法要根据不同的地质情况经试验、模拟后确定。第Ⅲ层边墙在梁体施工前预裂，目的是减少第Ⅲ层开挖爆破对岩锚梁产生不利影响。渐图烫2孕讯岩台开挖崭图沉3俱绞锚杆角度控制来突2虫．锚杆施工院(1它)穗用灌H牛—窜17果8蚊型三臂钻孔台库车造孔，锚杆腔角度用角度架传控前制翁(动如们图堵3惑所算示疲)及。挽葡答锚杆位置用油模漆按设计要求庄标出。必须核倚实锚杆角度，耗符合要求后，限方可开钻。钻滩杆长度根据孔挠深确定，并用微连接套连接。磁钻孔完成后用责高压水将孔内榆岩粉冲洗干净马，下倾角锚孔赠内积水和岩粉炼在注浆前用高朱压风吹干净。窄(2伸)猛注浆方式决定般着锚杆锚固质汤量。注浆方式杠原则上分为双危管注浆和单管败注浆两大类。蜘双管注浆是先障安装锚杆和排读气管，然后注咳浆，注浆后将另排气管抽出，燥锚孔直径应大仁于锚杆直盒径快25m真m盘以上，便于安昏装排气管和注忆浆管；单管注慌浆是先注浆后汪插锚杆，锚孔铺直径大于锚杆慎直器径于15m傍m画以上。插粉赞注浆施工前要海作注浆密实性愚模拟试验。试帆验选取内径与织锚孔相近，长仪度与锚孔一样脆的塑料管，将差管一端密封，匙按预定方向固租定，分别采用蓄两种方式注浆行和安装锚杆，炮养生一周后，伯将管剖开，检五查杆体位置及康注浆密实程度爷。根据试验结途果确定相应的交注浆方式。一险般情况，受拉没锚杆直径粗，烤杆体长，重量刷大，采用双管伸注浆；辅助锚支杆和受压锚杆垮采用单管注浆承。樱(3脑)色采用棉纱或牛支皮纸注浆塞，龙操作方便，密况封性好，经济厦节约。削(4莲)脏经对比试验确魂定的配合蛇比乐(斩重量饰比椅)部为屑：揪425股#遣水泥：细砂：巾水茎=止1商：太1.亡0拨：未(0.4旅0头～煌0.42杂)复。细砂用细度鹊模数小叠于型2.宿0北的天然砂，使碌用前要过筛，顶不宜使用机制梯砂。睬(5屠)辆锚杆施工工艺浪流逝程关(讲见援图拿4渔)恒。分图近4柿野锚杆施工工艺土流程词师3忧．梁体施工盲(1狭)弯梁体钢筋混凝润土施工。岩锚永梁构造特殊，法体积大，模板册和支撑的设计旗必须进行计算惩，并考虑适度骡的安全系数。之据抖在底模和下部终支撑完工后经屿复测符合要求谢后进行钢筋绑熟扎。钢筋笼绑券扎后要与锚杆含焊接牢固，确辈保钢筋笼在混轿凝土入模时不示移位、不变形映。混凝土采用凶分段平仓、连面续灌注。垂(2品)劲预防裂缝。我阿国已经完工的衣岩锚梁，绝大健多数的梁体均汤出现不同程度凳的垂直于梁长姓方面的横向裂师缝。岩锚梁作述为一种悬臂结今构梁，梁体的非横向裂缝对梁降体的使用并无框多大影响，但耻对梁体的耐久竖性是有影响圆的由(困主要是钢筋锈监蚀独)因，需修补处理层。我们在岩锚拉梁施工的初期粉也出现过类似耀情况。岩锚梁谅裂缝是梁体混民凝土热量散失漏引起的冷缩变郊形和内外约束患条件共同作用丽的结果，这种私裂缝的特征是击有序分段开裂谈，洋呈窄“坑八烤”啊字形，远离岩涉台面一侧较宽准；洞室开挖后范地质构造产生累不均匀变形也视是产生梁体裂氏缝的一个十分史重要的原因；辣爆破震动对梁业体裂缝的形成唐也是不可忽视喝的因素。扬关泻岩锚梁梁体混瓜凝土属大体积炕的范畴，应看四作超长大体积佛且受到外界约糊束条件较强的雀结构物。裂缝炊的控制从设计妙和施工两个方带面着手，综合熟治理。光1冤)镰合理选择混凝井土配合比。在残满足设计要求侨的前提下，粗咱骨料选用二级合配或三级配，独掺入减水剂，乱控制水泥用量侍，降低水化过讲程中产生的热缝量。控制粗骨效料、细骨料的生含泥量不超墨过许1借％泰和国3为％。哀2衬)左改善内外约束滴条件。改善约银束条件的有效棵途径是：合理跑配筋，加大对军混凝土的内在因约束力，改变竭内外约束的力伸量对比，控制引混凝土拉应力猜裂缝产生。梁饰体混凝土不出到现拉应力开裂辽的最大允许长艳度可用下心式湖(愈傅温主编《混际凝土工程新技嘱术》，中国建膀筑工业出版社霉，播199丧8拢年版秤，博15羽6敬页践)皱计算：墙滩拔式涛中冷形E词—挡—否混凝土弹性模箱量尾，搜C2轰3刷级混凝土怪：厨E=2.9×绑104MP隶a壁；轻拖H赵—狠—锤基础混凝土厚川度，岩锚梁不爹等同于基础，洽它在竖直方向筛和水平方向跟耻岩面接触，受为到约束力偏大屡，计算恒中逝"宝应扣除水平方系向与岩面接触旁的高度；内C店X百—庭—戴约束系数，魂取适CX=1开50×10册姓–射2土N勒／帆mm龟3条；傻塘裹α—易—震钢筋混凝土线陪膨胀系数，丽取活α粥=10×呼10翠丰–登匪6m坚／期m仰；资坟T宿—分—的约束体与被约筛束体温差；其财倡ε谋P妈—旋—偿钢筋混凝土极餐限拉伸，已考材虑配筋，郑取补ε较P=1.纤2×10肾哀–界4穗浴。委3获)哥尽量降低入仓而混凝土的温度熊。混凝土内部判温度是水泥水转化热的绝热温随度、灌注温度悬和混凝土散热句温度三者的叠颤加。灌注温度络降低后，就能扇适当降低混凝吐土内部温度。祸尽量避开气温肢较高的日子，临必要时采取洒谦水降温等措施暂。访4效)糖改善养护条件赵。保持表面不滋干燥即可，不歼宜过量洒水，吧以至混凝土表伟面降温过快，辱加大内外部温须差。驴5陡)苏控制爆破振动烈对梁体混凝土桨的影响程度。粗梁体内部存在惜拉应力时，爆员破振动导致梁负体出现裂缝的透可能性大大增啊加。下层边墙散在梁体施工前勒进行预裂爆破筹，可以降低地羞震波的传播范唇围。因为爆破促产生的冲击违波辉9摄5直％以上在预裂杏分界面返回开妥挖区。采用微朵差控爆技术，迫使相邻炮眼起躺爆时差不小偿于圾50m那s存，控制一次起润爆药量。棚6抬)凝合理设置临时佩变形缝。在施趟工条件和工期稿允许的情况下什，设临时性变唇形概缝宋(垒即后浇许带烛)密是控制裂缝的撞有效方法，能跑使施工期间较涂高温差产生的牛收缩应力得到转有效的释放。坦需要说明的是僻后浇段一般在素先浇段完成后者不小脏于恋40狡d僻施工，时间过画短将失去作用物，因此在抢工木期的前提下意向义不大。凉抚牧另外，控制地告应力引起的梁凡体裂缝较为困旦难，通常借助洋量测技术进行督观测、分析判屈断，确认稳定蛮后再作处理，会或者采用深层裳岩体预应力锚悠固技术限制岩嫩体的变形。真富掘五、机具设翠备甩(技见蛮表初1)份表照1谜忠机具设备植鹰酒六、劳动组体织素(土见层表葡2)鉴表姑2蚊井劳动组织占凭痛七、质量控制妥事1放．岩台开挖光梦面爆破和预裂倡爆破的炮痕率驾，整体性好的侨岩唤体窑9蚀5测％以上，其他盐岩体不低粉于读9灾0后％。岩台上边固墙和岩台台面呼超挖不得大撒于剖5c见m冷，不得欠挖，康岩台下边墙不而得超挖，欠挖液不得大横于涂10c赚m陈。爆破后原有产裂隙不得有明载显扩展，不增扮加新的裂隙。退虚2姓．锚杆施工允订许误差：孔掠位盆±5c猎m仿，深挨度低±5c助m容，锚杆偏慌角些≯透3凝º港，抗拨力达到雹设计强度姨的善9脉5飘％以上，注浆草密实度达到设齐计注浆长度么的射9造5匪％以上。乌茂声八、安全措施屯竖1夕．进入施工现饲场的人员，必盗须戴安全帽。乔雨2笼．洞内爆破时衣，所有人员必转须撤离安全地抵带。元糟3斯．洞内施工机堆械、车辆较多读，加强现场调子度指挥，注意焦安全。穴斑4死．非专业人员茧不得操作施工蝴机械和洞内的逐其他设备。灶炊5惕．注浆压力表惨或安全阀如发蝶生损坏或失灵漂，立即更换，汇注浆管前严禁慨站人。百俊保九、效益分析玉武1饺．施工方法针拐对性强，技术吐可靠，施工质糊量容易得到保持证。晃侄2留．降低劳动强叛度，工效高。银但岩锚梁施工浴仍然是一项费侄工费时费用较王高的项目，加矩上现在还没有境配套定额对比山分析，其经济豆效益很难估算误和比较。里洪3饺．岩锚梁施工抽是地下厂房土睡建工程核心部慢位最重要、最摩关键的技术。参岩锚梁施工效忽益体现在社会肿效益方面。谁膜掌握了该项新逢技术就意味着嫁谁有资格参与脏该工程项目的党竞争。睁谦锐十、工程实例雹隔过湖南省江垭水怎电站地下厂房邀和尾调室均设套有岩锚梁。主灰厂房岩锚梁高诊2.33m真，宽桨2.05m锹，朽单侧梁长备83.0m饶，设计荷载以为毯5000k洋N慎；尾调室岩锚扫梁高浩1.50m蜂，宽午1.45m匆，单侧梁长株56.0m榜，设计荷载称为鼻2000k外N总。二者断面形础状、配筋情况服、锚杆布置相旅似，采用相同归的施工方法。纹茂1渗．岩台开挖。春主厂房和尾调爆室岩锚梁岩台秤部位的岩体不导同程度存在断孝层、层间错动予挤压破碎带等膜不良地质情况范，增加了岩台锐成型的难度。省为确保岩台开武挖一次成优，悬针对不同的地智质情况，选取闪不同的爆破参山数进行优化试扰验比较，然后馅确定合理的爆姨破参数和开挖番方法。杯篇杠经试验优化后亿确定的参数见祸表售3橡。认表兆3呜胡试验比较优化陕后确定的爆破症参数总注：导爆索的菌炸药量已换算享到线装药量中冬。柏久啊通过岩石模拟狮开挖对比试验恰，确定岩台上冬、下边墙采用梢竖向孔，岩台竿台面采用水平贩孔。岩台开挖底炮痕率酿在豆9浴8张％以上，超欠对挖满足规定值悄，岩台成型规旧则，大面平顺智，棱角分明，别开挖质量优良距。叮旺2介．锚杆施工。绣岩锚梁锚杆参季数见絮表睛4灌。壤昆荡受拉锚杆采用罢双管注浆，辅灾助锚杆和受压杨锚杆采用单管闻注浆，砂浆密便实度猪在皆9嗽6喉％以上，抗拔扛力均超过设计丈要求，锚杆施绩工质量优良。绩表裹4角漏岩锚梁锚杆参爪数系已3啊．梁体施工。颜由于设计、施犬工上的认识不拴足，未采用综顿合防治措施的跌地段，出现了杆混凝土拉应力意裂缝，裂缝多坟数在混凝土浇绵注秩后闹8持～法14溉d烂出现，杏每贪6段～诱8胶m肉就出现一条。舱柳权尾调室和主厂鲜房岩锚梁混凝较土施工配合比边、灌注方式相浅同，施工季节细也大体相同。赌表跳5旅为梁体混凝土与内部实际温度沾计算和温差比纵较。只表仙5痰演岩锚梁混凝土著内部温度与温衫差比较搭宋杀主厂房岩锚梁俭不出现裂缝最爆大允许长度由巾岩锚梁梁高唤为稼2.33鼠m苍，岩锚梁混凝膨土与岩台水平州方向的接触长龟度透为既0.75最m誉，故普取奔H=2.足33堪歪–村0.75裤=1.58堵m滑。庄旨搂计算可得：且净侵由计算可知，颗主厂房梁体混咬凝土浇筑段在丝当时施工条件骨大焰于腹7.95巷m啊就出现开裂。搞如果每段木取至7.5牛m评施工，可以避族免出现混凝土康拉应力裂缝，核但工期要延长吹。江垭电站地嘉下主厂房的岩牧锚梁配筋如沟图询5弊。其纵向钢筋分为瑞Φ眯1标6性光面钢，对混娇凝土的约束力普为摩擦力，同掉混凝土接触面内积假为筒2.16m龙2舟／石m镰，钢筋单根梯长嫩82.9娘m决，两端慨设占180钥º腐弯钩，中间采凤用搭接焊。混威凝土与岩台壁挠接触面理论面垮积池为弯2.654m舍2喝／技m挽，考虑其凹凸生情况，实际面贺积不小尼于闭3m搂2泰／脑m赵，而岩台壁与遮混凝土之间的急约束力以咬合右力为主，出现仗混凝土开裂是逮必然的。躬盘牲施工中为克服劣岩锚梁混凝土铜开裂，在配筋什方面增加内部蜓约束，即梁体桥远离岩台一侧盈增米加爽Φ桃2巴5萌螺纹钢代替外沉侧唱Φ编1芬6衬光面钢，见素图沈5腰，原来光面钢酿采用搭接焊，蠢改为两端增艳加毫18