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水利枢纽工程洞室混凝土喷锚技术

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  • 更新时间2021-05-13
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摘要:近些年我国基础设施建设力度逐渐加强,水利枢纽工程作为其中的重要部分也有了飞速发展。在水利枢纽工程中,导流洞是最为重要的组成部分,其施工情况直接影响着整个工程的效用。本文主要以黄藏寺水利枢纽工程为例,阐述了导流洞洞室混凝土喷锚技术,希望能够为类似工程施工提供一定参考


关键词:水利枢纽工程;导流洞;混凝土喷锚


1案例基本概况


黄藏寺水利枢纽坝址位于黑河上游东西两岔交汇处以下11km的黑河干流上,距青海省祁连县约25km,祁连县现有公路与宁~张公路(227国道)相连,至西宁市距离约299km,至张掖市距离约223km;该枢纽对外交通条件较为便利。导流洞进口高程2530.00m,出口高程2525.00m,洞长620.00m,综合纵坡0.806%。根据需要,导流洞轴线设置了2个转弯段,进口直线段长58.93m,第一个转弯半径为70m,转弯角度60°,弯段长73.31m,中间直线段长329.53m;第二个转弯半径为70m,转弯角度40°,弯段长48.87m,出口直线段长109.36m。


2导流洞洞室混凝土喷锚技术


2.1混凝土拌制


混凝土初始拌制主要由混凝土搅拌站操作,具体型号为HZS50K。


2.2岩石锚杆施工


2.2.1工艺流程锚杆施工工艺流程见图1。


2.2.2锚杆施工2.2.2.1主要材料。该工程所用锚杆主要采取的是II级螺纹钢;填孔锚固使用锚固剂药卷,药卷符合规范要求及施工质量。2.2.2.2施工方法。一般情况下在钢筋车间根据具体设计图纸实施锚杆的加工,并且要确保其表面的清洁性,之后运到施工现场进行安装,首先通过三臂凿岩台车或者手风钻机进行锚杆孔的钻制,保证其位置、深度、孔径等满足图纸标准,控制位置偏差≤10cm,孔深偏差≤10cm,再通过先装药卷后插锚杆的方式进行施工。2.2.2.3检验和试验。第一,锚杆材质检验。要加强锚杆所用钢筋、锚固剂、外加剂等原材料的检验,确保合格后才可以使用。第二,对锚杆实施拉拔力试验,可以在施工区域选择具有代表性的岩体,在对锚杆进行必要的养护(28d左右)后,通过张拉千斤顶对其实施逐级张拉,且对拉力进行准确记录,明确此岩石锚固强度。在喷锚支护中的锚杆拉拔力满足规定值后要立即停止试验。为了确保试验的准确性,每一组所用锚杆拉拔力平均值要满足设计标准,要保证拉拔力≥80%设计值。如果无法满足设计标准,需要重新对其进行检验。


2.3钢支撑施工


洞室围岩破碎、软弱地段除常规支护外,施工过程中要求备足钢支撑进行支护。


2.3.1钢支撑安装在钢支撑支护的部位,可以将钢支撑设置在衬砌断面外部,如果不能防止进入衬砌断面之内,就一定要得到监理人员许可之后执行。遇有危险情况应及时增强钢支撑和采取其他措施。为保证钢支撑置于稳固的地基上,施工中在钢支撑基脚部位预留0.15~0.2m原地基,架立钢支撑时挖槽就位。钢支撑平面应垂直于平洞中线。为了确保钢支撑能够准确装设,平洞开挖时需要在钢支撑连接位置留有连接所用凹槽,并且在两拱脚位置、两边墙脚位置留有安装钢支撑的凹槽。混凝土喷射初期,可以在凹槽位置打入木楔,同时也为设置钢支撑设置连接板位置。要严格遵照设计位置设置钢支撑,若是安装时钢支撑和初喷层间存在比较大的间隙,就需要用骑马垫块进行设置,有效控制钢支撑和围岩间距≤50mm。钢支撑及附件安装就位后,用焊接和螺栓将其连接牢固以防松动;浇筑混凝土时,将钢支撑及其附件留在其中。


2.3.2钢支撑连接固定为加强固定钢支撑、防止施工过程中洞室围岩吊块危及施工人员及设备安全。钢支撑之间采用钢筋网制成挡网。可以顺着钢筋网设置φ22~25cm的纵向连接钢筋,同时环向间距控制在1~1.2m。为了提升钢支撑的整体稳定性,避免岩石掉落伤人,可以在钢支撑间设置钢筋网,可以通过焊接或者螺栓连接等方式将其和钢支撑连接。在设有锚杆的部位,钢支撑与锚杆之间采用焊接的方式连成一体。为避免钢支撑在受力情况下下沉,钢支撑下端加设底板;若基础松软,则安装钢支撑时在基脚处设槽钢等垫板以增加基底承载力,必要时用混凝土加固基座。完成钢支撑的架设后要立即喷射混凝土,一定要完全将钢支撑进行覆盖,保证钢支撑和混凝土一起受力。进行混凝土喷射时可以从拱脚或者墙脚位置开始向上进行,避免上部喷射混凝土的不密实而影响强度。为确保混凝土衬砌最大限度地填满空隙,在混凝土衬砌之前,按监理人的指示拆除一定范围内的钢筋网。


2.4喷射混凝土施工


2.4.1主要材料2.4.1.1水泥。首要选择性价比较高的普通硅酸盐水泥,若是施工中存在较为特殊需求(例如防腐等),要在得到监理工程师批准之后才可以采取特殊水泥。正常情况下水泥的标号要在32.5MPa以上,并且要具有质量合格证明文件。2.4.1.2骨料。粗骨料可以采取碎石或者卵石,一般情况下粒径保持在15mm以下;细骨料可以采取粗、中砂,一般情况下细度模数控制在2.5以上,实际使用时含水率控制在5%~7%左右。2.4.1.3外加剂。所用外加剂务必要得到监理工程师的书面批准,其质量一定要满足标准规定,生产厂家需要提供质量证明文件。要将其凝固时间控制在5~10min。2.4.1.4钢筋(丝)网。采用屈服强度不低于240MPa的光面钢筋(丝)网。


2.4.2喷射混凝土施工程序在开挖之后要立即进行混凝土喷射,一般情况下将混凝土终凝到下次循环放炮时间控制在3h以内。喷射混凝土施工程序见图2。


2.4.3喷射混凝土施工方法2.4.3.1清理杂物。首先要将开挖区域和坡脚位置的杂物清理干净,确保其不会存在松散杂物。对于某些容易受到水溶解的泥化岩层来说,可以通过压力风将岩面清理干净。受喷面检验合格后要在锚筋上设置标志。设置标志过程中,要保证外端头在喷射混凝土表面之下3~5mm,完成混凝土喷射后一定要确保其表面的平整性。2.4.3.2混合料的制备。根据施工图纸要求,在喷射混凝土前45d,通过室内试验和现场试验选定喷射砼配合比。喷砼配合比根据设计要求的强度等级,优先选择有利于节约水泥和减少回弹率的配合比,并报送监理工程师审批。速凝剂的掺量通过现场试验确定,喷射砼的初凝和终凝时间应满足施工图纸和现场喷射工艺的要求。2.4.3.3混合料的拌制。在混凝土混合料拌制过程中一定要严格遵照施工配合比进行不同材料的配置,控制搅拌时间在2min之上。为了确保混合料的有效性,在运输以及储存过程中避免被雨水淋湿或者杂物进入,投入到喷射机之前一定要过筛,且保证随拌随用,控制存储时间在20min之内。2.4.3.4喷射混凝土。首先要对喷射设备和所用管路等进行仔细检查,在正式喷射前进行试运行,完成拌和、运输以及喷射系统的准备后实施喷射作业。在实际操作时要按照通风—送电—投料的顺序确保混合料供应的连续性和均匀性。混凝土喷射过程中要采用助风管,确保管道的通畅性。采用TK961混凝土湿喷机喷射砼。作业顺序采用自下而上分段分区的方式进行,喷射距离控制在0.6~1.0m,妥善处理区段间的接合部和结构的接缝处,避免存在漏喷部位。素喷混凝土厚度10cm,一次喷至设计厚度。对于特殊要求的施工位置需要采取分层的方式进行喷射,一般在首层喷射之后对回弹物料进行清理,之后才可以实施下层喷射施工。在上层终凝后进行下层喷射,如果在终凝1h之后实施喷护,就要采取压力风水清洗喷面。喷射过程中要确保供料的连续性,一旦由于特殊原因中断,一定要将喷射机和料管内部的积料清理干净。在温度较低季节施工时,要采取必要措施保证喷射区温度在5℃以上,且要控制混合料进入喷射机的温度在5℃以上。


2.5混凝土养护


一般在喷射混凝土终凝2h后对其进行洒水养护,控制养护时间在7d以上。一旦所处环境温度在5℃以下,要使用塑料薄膜对其进行覆盖。在喷射混凝土抗压强度未达到10MPa前,用保温材料加以覆盖,防止其受冻。


3结束语


导流洞是水利枢纽工程中的重要组成部分,本文以黄藏寺水利枢纽工程为例,分析了导流洞洞室混凝土喷锚技术,对于进一步推动水利工程发展具有现实意义。


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