水电站预应力锚索施工技术措施.doc

预应力锚索施工技术措施
1、概述
1.1、工程概述
水电站大坝及进水口土建工程的高边坡高程范围为EL2240m～EL1985m，右坝肩边坡开挖支护最大高程EL2235.0m，开挖最大高度235m。左坝肩边坡开挖支护最大高程约EL2240.0m，开挖最大高度240m。主要坡比为1：0.1，30m高差设置一道马道，马道宽3.0m。边坡系统支护采用浅层与深层支护相结合，支护类型有挂网喷护、锚杆、锚索等。锚索主要布置在左岸EL2226.5～EL2151.5高程、右岸EL2231.50～EL2151.50及DR2危岩体支护EL2375.00高程以上。
1.2、工程量
锚索施工主要工程量表
工程名称
部 位
高程范围
吨位（KN）
长度（m）
数量（根）
备 注
预应力锚索
右岸边坡
EL2231.50～EL2156.50
1500
46
62
无粘结
38
58
左岸边坡
EL2226.50～EL2151.50
1500
46
53
38
49
DR2危岩体边坡
EL2375.50～EL2400.00
1500
46
11
38
11
合 计
244
2、编制依据
① 设计图纸：《大坝开挖边坡锁口锚索布置图》GY137B-0944-41-04-1/7～7/7；
② 大坝开挖边坡锚索施工技术要求；
③ 水电水利工程预应力锚索施工规范（DL/T 5083-2004）。
3、施工布置
3.1、施工道路布置
根据业主提供的施工主干道和A部分修建的临时支线公路及本工程地形特点，结合本工程布置特性及施工总平面和存弃渣场的布置，按照各施工时段各部位支护施工的材料运输需要，分别布置了以下支护材料运输道路：1#便道、2#便道、 3#便道、3-1#便道、3-2#便道、3-3#便、4#便道等进入施工面的通道。
3.2 、施工辅助设施布置
① 施工用电、用水从系统供电供水主干管线上就近接用，同时为保证注浆或灌浆
质量，在开挖边坡马道上设钢制水箱储水作为备用。
② 由于场地限制，左岸供风系统布置在1#便道1#空压站供风（120m3/min）。右岸供风系统布置在2#交通洞洞口3#空雅文站供风（260 m3/min）。空压站主供风管采用φ219钢管，各工作面供风采用φ159钢管，供风管路200m。
③ 预应力锚索制浆系统分别设置右岸1#公路上Y1#制浆站及左岸2#便道上Z1#制浆站，根据工程制浆规模需要，搭设制浆平台80m2,锚索灌浆通过制浆站采用φ50mm高压浆管接入工作面进行灌浆施工。
3.3 、砼供应
左岸锚墩砼供应由施工现场布置的一台搅拌机拌制，然后人工供料入仓。右岸锚墩砼供应由于施工场地狭窄，现场拌制，然后人工供料入仓。
3.4 、运输
所有锚索配件均由项目部营地库房用1.7T小货车运至施工区域。
3.5、锚索制作、施工平台
① 锚索制作平台分别布置在1#公路及2#便道的施工平台上，制作完成后人工运输在施工平台；
② 为方便于施工设备的摆放、钻进和下锚，锚索施工采用前期浅层支护搭设的脚手架、木板搭设的施工平台上进行。脚手架施工根据开挖提供的工作面及支护总体进度搭设，排架步距1.5m，纵距2.0m、横距2.0m，立杆落地基岩面打设锚筋，立杆直接套入地锚拉杆上，间距为3m，立杆采用对接，两端立杆对接紧密。小横杆一端固定在边坡锚杆上，另一端用扣件固定在内外层脚手杆件上。纵向扫地杆采用直角扣件固定在距基岩面不大于20cm处的立杆上。杆件自由端头伸出扣件10cm以上。开挖边坡前期浅层支护施工平台已经满足锚索施工整体施工要求。
4、施工工艺
预应力锚索的施工程序为：钻孔→内锚固段取芯评价→锚墩浇筑→锚索制作安装→内锚固段安装→待凝张拉→张拉段注浆→孔口防护处理。锚索施工工艺流程如图1-1所示。
5、施工措施
5.1、预应力锚索的孔位及造孔
测放孔位，采用全站仪进行锚孔测放定位。严格检测开孔钻具与设计锚孔轴线方位保持一致并用红油漆在所测放的孔位处标明锚孔中心点及编号,并在具有代表性的点
位上用人工打入钢筋作为永久性参考点，用以核查锚索孔施工孔位。
锚索施工工艺流程如图1-1

5.1.1、一般造孔
预应力锚索钻孔采用YXZ-50A潜孔钻机钻进；预应力锚索的位置、倾角、方位角、孔径及孔深，钻孔的倾角、方位角应符合施工图纸要求。钻孔的开孔孔位偏差不大于10cm；在钻进20cm～30cm后及时测量孔斜及时纠偏，终孔孔轴线偏差不得大于孔深的2%，钻孔入口倾斜度及方位角偏差不得大于±3度；锚索孔超深不宜大于20cm；若孔深已达到预定深度，而锚固段仍处于破碎带或断层等软弱岩层时，及时上报监理理工程师,并根据其书面指示，延长孔深，继续钻进，直至监理工程师认可为止。

5.1.2、特殊地质条件下造孔
若在锚固段发现软弱岩层，出水、落钻等异常情况或者孔深已达到设计要求孔深，而锚固段仍处于破碎带或断层等软弱岩层时，出现漏风、不返渣、或塌孔现象时，在取得监理人和发包人同意前提下，优先采用跟管造孔。使用φ168偏心钻具配φ110冲击器，连续钻进至较好岩石为止后退出偏心钻具改用φ110冲击器配φ135合金钻头继续钻进。若采用跟管措施后遇到破碎带则经监理工程师同意采用卡塞定位固壁灌浆措施。固壁灌浆起灌水灰比为0.5：1,结束标准为回浆管返浆为止。灌浆量用自动记录仪记录。
5.3、内锚固段取芯检查
锚索孔内锚固段取芯检查作出锚索孔柱状图及地质编录，未锚索孔质量缺陷处理提供依据。
5.4、锚孔固结灌浆
在钻孔过程中若发现有塌孔现象或因地质条件复杂节理裂隙发育，岩石破碎时，应及时对锚孔进行固结灌浆处理，固结灌浆采用纯压式分段进行灌浆，段长控制在8m以内，灌浆压力0.2～0.5 MPa，固结灌浆必须单钻单灌，逐个灌浆，并严格控制灌浆压力，注意观察灌孔周围岩体有无漏浆情况。如发现严重串孔，应会同设计及监理采取有效补救措施。灌浆结束1～2天后进行扫孔，扫孔不得破坏缝内充填好的水泥结石，而后继续钻进至规定孔深；钻孔完毕时，根据现场监理意见冲洗钻孔，冲洗干净的钻孔内不得残留废渣和积水；在安装锚索前，将孔口堵塞保护。
5.5、锚索制作
（1）、锚索制作采用高强度低松弛PE防护管无黏结钢绞线；钢绞线使用经检验符合《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-1995的f15.2mm的1860MPa高强度低松弛无粘结钢绞线。锚索在锚索制作平台制作完成，钢绞线用型材切割机按下列尺寸下料，锚索体的长度L=实测孔深+锚墩高+垫板厚度+压力传感器（部分锚索）+工作锚长度+限位板+千斤顶工作长度+工具锚的长度+必要的安全长度（取0.3m）。剥离设计锚固段（8m长的PE防护管），采用人工将每束钢铰线退散开，用锯末将钢铰线上的油脂擦除后，再使用棉纱将每根钢丝清洗干净并对钢丝进行回位编制。
（2）、锚固段钢铰线清洗结束后，按照设计要求绑扎编制成束：在内锚固段每隔1m放一架线环，架线环之间采用铅丝捆紧，在锚固段端头安装锥形导向帽，锚固段组装成枣核状；锚索锚固段沿锚束轴线方向每隔2.5m设置对中隔离架，使钢绞线可靠分离，使钢绞线之间的净距≥5mm,且使隔离架处的锚索体的注浆厚度大于10mm；张拉段
按2.0m设置一隔离架，端头2m区段内加密到1m将钢绞线理顺后进行绑扎，隔离架采用钢管加工制作。采用φ20mm塑料软管做进浆管和排气（返浆）管，排气（返浆）比钢绞线短8m，进浆管距孔底100mm并与束体牢固绑扎。
（3）、每根钢绞线长应对齐一致、平顺放在距离地面20cm以上的支架或垫木上，并采取有效的临时保护措施防止钢绞线污染或锈蚀；锚束制作、验收完毕后登记编号、挂标示牌，注明生产日期、使用部位、孔号，以防装错孔位。
5.6、锚索运输与安装
锚索体制作完成并通过监理工程师检查合格后，直接采用人力抬运至各施工平台，安装前对锚索体进行详细检查，仔细核对锚索孔牌号与锚孔孔号、孔深与长度，并对损坏的配件进行修复和更换。锚索安装在开挖临时平台上或在固定的脚手架上采用2T手拉葫芦配合人力下锚。推送锚索时用力要均匀一致，防止在推送过程中损坏锚束配件。推送锚索时不得使锚索转动，在将锚索推送至预定深度后，检查注浆管及排气（返浆）管是否畅通，否则拔出锚索体，排除故障后重新安放。
5.7、锚索灌浆
锚索推送就位后，即可进行锚索灌浆。锚索灌浆分为内锚固段灌浆和张拉段的灌浆。内锚固段注浆用的砂浆标号为M35，张拉段水泥砂浆强度等级为M10，水泥采用P.042.5普通硅酸盐水泥，水泥必须符合规定要求的质量标准，经试验确定的监理批复同意的水灰比。灌浆采用的水泥和砂都应过筛，筛孔径为2.5～3mm。灌浆采用3SNS型灌浆泵灌浆，为缩短等强时间浆液中可掺入减水剂、膨胀剂、早强剂，其掺量及浆液的水灰比应按室内试验结果推荐的配比并经监理工程师同意后执行，并保证锚固段浆液28天的抗压强度等级不低于设计要求。
内锚固段灌浆过程中，应观察出浆管的排水、排浆情况，当排浆比重与灌浆比重相同时，方可进行屏浆，屏浆是将为20～30min，屏浆压力一般为0.3～0.4MPa。待灌满内锚固段将一次注浆管和一次排气管（返浆管）拔离内锚固段待凝，待内锚固段达到设计强度开始锚索张拉。内锚固段灌浆注浆量可按钻孔体积准备、通过实验确定或按1.15～1.20倍的理论注浆量进行注浆。
锚索张拉段注浆在锚索张拉完毕至少28天后，张拉段注浆每灌1m注浆管和返浆管向上拔1m。直至锚索孔口返浆为止，以保证自由段注浆饱满、密实，达到保护锚体的作用。
5.8、外锚墩施工

锚索造孔及内锚固段取芯评价结束后，进行外锚墩砼浇筑，该工作施工程序为： 清面→钢筋制作安装→导向管及锚垫板→立模→冲仓→浇筑→养护。采用风钻清除外锚墩范围内杂物。并在锚墩范围内安装Φ22mm，L=1.0m注浆插筋便于固定钢垫板，垫板与导向管（导向管长≥100cm）正交焊接，保证导向管与锚孔的同心度，其误差不得大于0.5度。导向管深入孔内至少40 cm。按设计要求布筋立模，所用钢筋在钢筋加工厂制作成型，钢筋其搭接、主筋数量、钢筋间距都必须符合设计图纸及规范要求；模板采用自制定型模板，模板及支架都必须具有足够的稳定性、刚度和强度，能承受混凝土、钢筋、浇筑设备、振捣动力及施工人员等各种荷载，以保证混凝土浇筑后的外形尺寸满足设计要求。锚墩砼采用C30混凝土，混凝土配比按室内试验结果推荐并经监理工程师批准的配比执行。入仓前先对仓号进行清洗，入仓后用软轴振捣器振捣密实。
5.9、锚具安装
锚具进场后应经过外观检验、硬度检测。锚具一个批次数量较多时外观检验随机抽取其总量的10%进行外观检验；锚具一个批次数量较少时外观检验随机抽取10套进行外观检验。硬度检查从锚具总量中随机抽取5%，且锚板不应少于5件，夹片不应少于5副，按照厂家提供的硬度范围进行检测，验收合格后方可入库。
工作锚板、夹片安装时，必须清洗钢铰线、锚板的锥孔和夹片牙形，不得有油圬、铁屑和泥砂等杂物。钢铰线应按相应的编号和位置穿过工作锚板，依次安装好工作夹片，并轻轻打齐。工作锚板与千斤顶之间的钢铰线一定要保持顺直，不能相互扭结，以保证张拉的顺利进行。
5.10、张拉
5.10.1、张拉准备
当锚索内锚固段注浆和锚墩混凝土达到28天龄期后才可进行张拉工序。锚索张拉前张拉设备和仪器必须配套标定，并绘制压力表读数—张拉力关系曲线，以指导现场张拉作业，未经标定或标定不合格的张拉设备和仪器不得使用，标定间隔期不得超过6个月。所使用的张拉设备及仪表必须与锚索级别相配套，出力应满足超张拉的要求。现场张拉用的压力表精度不得低于1.5级，并用精度不低于0.4级压力表标定。对率定和校验过的机具妥善保管，以免影响精度，机具率定或校验合格证书必须经监理验收合格后方可投入使用。
5.10.2、张拉
锚索的张拉采用超张拉持荷稳压、超载安装施工方法，超载系数为110%。

a、预应力锚索的张拉作业应按下列程序进行：机具率定→计算理论伸长值→外锚墩砼及锚固段浆液强度检查→张拉机具安装→预张拉→分级张拉→锁定→外锚头保护。同一批次的锚索张拉，必须先张拉监测锚索。张拉平台可利用钻孔施工平台或采用脚手架管重新搭设，张拉机的起吊及调整可通过手拉葫芦。
b、锚索（预紧时采用单股进行预紧，单股预紧应进行两次以上，预张拉力为0.2～0.3倍的设计值，且两次预紧值之差应在10％内）预紧实际伸长值应大于预紧理论值，以使锚索各股钢铰线均匀受力，并起到调直对中作用，再进行分级整束张拉。
c、整束张拉分六个量级进行，即张拉荷载分别按设计张拉力的20％→25%→50%→75％→100％→110％P（其中P为设计张拉力）逐级依次进行。最后一次超张拉要求静载持荷10分钟，其余每级加载后的稳压时间为5分钟，同时作好张拉现场记录。张拉采用应力控制及测量钢铰线伸长值校核的操作方法。应力控制时，每一级加载到压力表规定值的过程中速率应平稳，张拉各级加载稳压前后，采用刻度尺测量钢铰线的伸长值，当实际伸长值大于理论伸长值10%或小于5%时，应暂停张拉，查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。松弛损失一般为锁定张拉力（不包括锁定损失）的10％，对有补偿张拉要求的锚索在补偿张拉前，应注意检查，发现异常张拉力时要查明原因并进行及时处理。
d、张拉段灌浆前锚索应力损失大于10%，应进行补偿张拉；已完成锚索中传感器80%以上应力损失大于10%，应对已完成所有锚索进行补偿张拉。对有补偿张拉要求的锚索，应在张拉锁定后3天至7天内进行，补偿张拉的张拉力为超张拉力。
锚固段水泥结石、外锚墩砼的承载强度未达到施工图纸的规定时，不得进行张拉。
5.11、外锚头保护
锚索张拉结束、内锚固段灌浆结束后，锚具外的钢绞线除留存30cm外，其余部分用切割机切除。按施工图纸要求采用C30微膨胀混凝土对锚头封闭保护。施工部位在锚索张拉注浆14天内不允许爆破，14天后爆破产生的质点振动速度不得大于1.5cm/s。
5.12、验收
水平流水作业施工中，上一道工序不合格或未经验收的施工阶段成品，不得进入下一道施工工序，在施工的全过程中，认真做好施工记录和施工日记，将各种参数填入记录表中，并作为竣工验收资料必备内容的一部分。当发生质量事故时，施工单位应及时提出事故报告，并与监理、设计人员共同拟定处理措施。
6、试验与观测
锚索试验即非破坏性试验，在锚索正式施工前，对Zs—1~4、ZQ—2、Ys—3、Ys—7、Ys—8、Ys—13、YQ—6共10束锚索进行非破坏性试验，试验锚索的施工条件与实际施工相同，张拉结束后提交锚索锚固力非破坏性试验报告。
为了更全面的掌握锚索的工作情况及边坡的稳定性，监测设计布置了部分监测锚索，在锚索施工过程中须与监测施工人员相互配合，完成监测仪器的埋设，在后续施工过程中，对其张拉应力进行监测并对检测设备进行保护，并由专职监测工程师进行观测。
7、机械配置、人员配置及材料计划
机械设备配置表
序号
设备名称
型号
单位
数量
备 注
1
汽车起重机
8t
辆
1

2
载重汽车
1.7t
辆
1
锚束等材料运输
3
手 风 钻
Y-28
台
3
插筋钻孔
4
潜孔钻机
YXZ-50A
台
4
D=80-120；H=40
5
空 压 机
阿特拉斯
台
4
Q=40m3/min； P=0.8MPa
6
灌 浆 泵
3SNS
台
4
Q=100L/min；P=10mpa
7
张拉千斤顶
YCW-150
台
2
F=150T
8
电动油泵
ZB4-500
台
2
P=50mpa
9
电 焊 机
30KW
台
2
500A
10
砂轮切割机

台
2
D=500
11
手拉葫芦
2T
台
2

12
高速制浆机
NJ-600
台
4

13
搅 拌 槽
立式双层
台
4

14
灌浆自动记录仪
HT-Ⅱ
台
2

锚索施工主要材料表
序号
名 称
型号规格
单位
数量
备 注
1
钢 绞 线
f15.2mm
T
125
带PE护套无粘结式钢绞1860N/mm2
2
工作锚具
HVM15-10
套
244
新购（厂家定型产品）
3
锚 垫 板
400×400mm
δ=20mm
块
244
制作平台现场加工
δ=40mm
块
244
δ=50mm
块
25
4
导 向 管
φ108
根
244
制作平台现场加工
5
塑料软管
φ20
m
9800
新 购

主要人力资源配置
工种
管理人员
技术人员
作业队长
钻工
浇筑工
其他
合计
数量
2
3
2
35
15
20
77
8、质量保证措施
8.1、质量教育
加强全员质量教育工作，使职工提高质量意识，牢固树立质量第一的思想，加强技术培训，做好施工技术交底，使全体人员在施工中严格执行国家和行业有关技术规程、规范及设计、监理颁发的技术要求。
8.2、质量检查
（1） 工序严格执行验收“三检制”。在施工全过程，对锚索的测量放线、钻孔、冲洗、压水试验和各段灌浆等关键工序由班组初检，初检合格后由现场值班员复检，复检合格后由项目部质检人员进行终检，检查合格并签字认可后方可转入下一道工序。
（2） 施工现场由专职质检员随班连续检查监控，项目部质量管理领导小组负责定期或不定期对现场进行质量抽检。
（3） 物资部负责对施工所用的原材料的质量检查和验收。保证施工中所采用的各种材料都是符合质量要求的。
8.3、施工过程质量保证措施
配备足够数量和满足工程质量需要的人员。
配备足够数量和满足工程质量需要的机械和检验测量仪器设备，并保证设备的性能。
在施工过程中，经常检查施工组织设计及施工方案落实情况，以确保施工生产正常运行。
8.4、施工原材料控制
（1）水泥等甲方供货材料合格证、检验证齐全，进场后按规定抽检，合格后方可使用。
（2）其他灌浆使用材料先调查料源，取样试验，试验合格并经监理工程师同意后方可进货。
（3）施工过程中若发现不合格材料及时清理出现场。
9、安全保证措施
（1）建立以工程项目经理为第一责任人、以岗位责任制为中心的安全生产责任制。
项目经理部设安全领导委员会，各作业队设一名兼职安全员，构成覆盖整个工程的安全管理体系。
（2）安全生产一票否决，坚持“三不放过”原则，实施安全生产奖惩制度，做到层层落实。
（3）坚持“安全第一，预防为主”的方针，加强全体施工人员的安全生产意识，定期举行安全会议和安全检查，及时发现和处理安全隐患，把各种不安全因素消灭在萌芽状态。
（4）加强各类机械设备的“管、用、修、养”，禁止机械设备带病工作，防止意外事故的发生。
（5）机械设备操作运行人员、电工、焊工、现场指挥人员等，必须持证上岗。
（6）工地上所用的各种材料堆放有序，分类标识。
（7）施工现场按有关法规、制度和规定配备必须的安全防护栏，劳保用具，消防灭火器材，信号与标志，防触电装置和充足照明灯具。
（8）锚索下料应通过专用放线架，以防钢绞线弹力伤人；人工抬锚下锚及卷扬吊运锚索时要设专人指挥步调一致。
（9）锚索张拉时，应在张拉锚索两侧设置警戒，避免张拉出现异常时伤人。
（10）施工区特别加强水环境、生态环境、施工弃渣处理、环境污染防护、植被、绿化保护等。
（11）施工人员不得捕猎、购买野生动物及其制品，不得滥砍滥伐
10、环境保护、职业健康保证措施
（1）施工机具，工具摆放整齐，有序。
（2）施工器具布置合理，不得影响车辆及行人进出。
（3）钻孔时作好除尘工作,减少应钻孔所排除的粉尘对施工场面的污染。
（4）施工所生产的废水泥浆液必须进入排污池,施工面不得随意排放废弃水。
（5）做好施工面安全防护工作。
（6）作业面完工后及时做到“工完、料尽、场地清”达到文明施工要求。