雙錨結(jié)構(gòu)安全退錨施工工法

雙錨結(jié)構(gòu)安全退錨施工工法完成單位中國葛洲壩集團第二工程有限公司主要完成人張臣余超童光海譚明軍吳琴鳳目錄TOC\o"1-3"\h\u1.前言 頁共10頁雙錨結(jié)構(gòu)安全退錨施工工法中國葛洲壩集團第二工程有限公司張臣余超童光海譚明軍吳琴鳳1.前言預應力技術(shù)在我國水電水利工程、道路交通工程、土木建筑工程中已廣泛使用，并積累了大量的施工經(jīng)驗。如何直觀有效的監(jiān)控重要建設(shè)工程預應力施工質(zhì)量一直是國內(nèi)工程施工成本控制的一道難題,為了促進施工技術(shù)的發(fā)展,規(guī)范施工行為,確保預應力工程施工質(zhì)量,課題組就該項目進行了廣泛的研究和科技創(chuàng)新,首先在水電水利行業(yè)進行了若干嘗試,總結(jié)出一套完整的預應力檢查驗收施工工藝方法,補充完善了現(xiàn)有的施工標準,降低了重要建設(shè)工程預應力施工直接成本和安全成本,值得在其它建設(shè)行業(yè)預應力施工技術(shù)中進行推廣應用。在預應力錨索施工規(guī)范中8.1.5條、8.1.6條要求，“錨索受力性能試驗的張拉力值以測力計讀數(shù)為準?！薄ⅰ膀炇赵囼瀾丛O(shè)計要求隨機抽樣進行，其抽樣數(shù)一般為5%，但不得少于3束。驗收試驗的合格標準應由設(shè)計確定”。而較多的建設(shè)單位招標技術(shù)條款規(guī)定，“①對高邊坡預應力錨索驗收試驗應在張拉后、封孔灌漿前及時進行。②預應力錨索驗收試驗：預應力錨索施工中，應按施工圖紙和監(jiān)理人指示隨機抽樣進行驗收試驗，抽樣數(shù)量為5％，并且不少于三束。③驗收試驗：驗收試驗的合格標準，應以應力控制為準，實測值不得大于施工圖紙規(guī)定值的110%，并不得小于規(guī)定值的97%。當驗收試驗與完工抽樣檢查合并進行時，其試驗數(shù)量應為錨索總數(shù)量的5%。傳統(tǒng)的驗收試驗中主要采用二種方式進行：1、采用應力－應變雙控的方式對張拉過程進行監(jiān)控，最終鎖定應力值利用鋼絞線張拉的總應變與錨固效率系數(shù)的乘積獲得；存在的問題在于，錨索安裝實際成果不能直接有效的反應。2、采用在張拉承壓墊板后安裝錨索測力計，并直接讀取力值的方式；其存在的問題在于，張拉過程中，工作錨具反復夾持鋼絞線表面，當拆除工作錨具下的測力計時，由于鋼絞線斷面尺寸減小，影響鋼絞線的力學性能，從而可能造成鋼絞線的斷絲或者斷根，甚至出現(xiàn)飛出的安全風險，因此測力計不能反復使用。為了保證施工順利進行，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供了一種解決鋼絞線斷面減小的技術(shù)工藝方法，以達到使錨索測力計得以安全拆除并實現(xiàn)重復使用的目的。中國葛洲壩集團第二工程有限公司針對特定工程的具體情況成立了科技攻關(guān)小組，經(jīng)過不斷地摸索、總結(jié)，形成一套預應力錨索退錨施工工法，規(guī)避了因鋼絞線斷面直徑減小，形成斷絲或斷根，而造成測力計不能周轉(zhuǎn)使用?！袄秒p錨結(jié)構(gòu)安全退錨裝置技術(shù)推廣應用”獲中國葛洲壩集團公司科技進步二等獎。2.工法特點2.1解決了在高應力狀態(tài)下因反復夾持鋼絞線，形成斷絲或斷根造成的可能出現(xiàn)的傷害事故,克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供了一種解決鋼絞線斷面減小的施工方法。2.2通過運用雙錨結(jié)構(gòu)裝置的錨索放張、鎖定新工藝，解決了常規(guī)退錨后還需二次張拉，實現(xiàn)一次張拉即可鎖定至設(shè)計要求的安全退錨技術(shù)方法，以達到使錨索測力計得以安全拆除并實現(xiàn)重復使用的目的。3.適用范圍本工法適用于預應力錨索完工驗收，尤其涉及預應力錨索完工驗收抽樣檢查退錨時的安全作業(yè)。不僅適用于水電水利預應力施工,同時本技術(shù)可以擴延至公路橋梁、土木建筑等領(lǐng)域預應力錨索,甚至預應力錨桿施工中。4.工藝原理測試階段利用后錨工作，前錨自由；測試結(jié)束后，在對錨索有效工作長度范圍內(nèi)的鋼絞線不產(chǎn)生機械損傷的情況下，實現(xiàn)安全退除后錨，并使前錨同期鎖定不小于設(shè)計規(guī)定的張拉力值。圖4.1雙錨結(jié)構(gòu)安全退錨工藝示意圖5.施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程5.1.1錨索施工工藝流程如圖5.1.1所示混凝土拌制混凝土拌制排架搭設(shè)錨索安裝墊座找平及鋼錨墩安裝錨索灌漿張拉錨固及測力計讀數(shù)補償張拉鋼絞線檢查下料鉆機就位固定鋼絞線運輸鉆孔內(nèi)錨段制作、索體制作孔道驗收附件加工鋼錨墩制作漿材制作錨頭保護錨索監(jiān)測圖5.1.1錨索工藝流程圖5.2操作要點5.2.1設(shè)計噸位張拉1）張拉前具備的條件鋼絞線材質(zhì)抽樣檢查合格；張拉前各工序階段驗收合格；錨夾具合格證齊備、抽樣檢驗合格；張拉機具已配套標定并出具標定證明文件；灌漿、墊座砼強度均達到設(shè)計要求值。2）張拉作業(yè)程序張拉設(shè)備采用YDC240-QX型千斤頂。張拉順序按照設(shè)計編號單根分級級循環(huán)；先中間后周邊、對稱均衡的原則進行。第一步：解除錨索尾端包裹物，清除錨索及周圍雜物，并將錨索擦拭干凈；將鋼絞線外錨頭PE套管部分用電工刀剝?nèi)?，洗去油脂，按照圖1順序組裝各部件（注意各部件對中安裝），前錨安裝工作夾片但不打緊，使其保持自由狀態(tài)，在后錨張拉順序按照設(shè)計編號對應安裝工作錨具、夾片，工作錨具及其錐形孔、夾片表面應保持清潔，然后打緊夾片。第二步：千斤頂排氣。第三步：千斤頂對鋼絞線進行單根預緊，使各根鋼絞線初始應力均勻，預緊序亦應按照先中間后周邊，對稱均衡的原則進行。第四步：開始張拉錨索，在進行錨索張拉時，從預緊應力到鎖定應力共分4級進行張拉施工，分級標準為：0.25σcon→0.50σcon→0.75σcon→1.00σcon。5.2.2放張、鎖定張拉至1.00σcon后，在后錨上將鋼絞線按分組、對稱、逐根張拉的原則，超張拉至1.03~1.05σcon退出后錨工作夾片使后端千斤頂卸荷至鎖定力值,這時前錨夾片隨鋼絞線回縮,跟進受力退出后錨工作夾片，單根循環(huán)以上操作直至整束放張結(jié)束。退出錨索測力計后，套裝限位板，對夾片回縮不一致的鋼絞線進行循環(huán)補償張拉后予以糾正。6.材料與設(shè)備6.1材料要求主要機械設(shè)備表6.1表6.1錨索主要機械設(shè)備配置表序號名稱規(guī)格型號及功功率單位數(shù)量1工程鉆機YG80222kW臺1MZ165、222kW臺12手風鉆YTP28臺23潛孔鉆機QZJ-1000B、44.5kWW臺14高速制漿機NJ400臺25灌漿機SNS、122kW臺3JJS2000、2.22kW臺36拌和機0.1m3、77.5kWW臺27液壓千斤頂YDC15000Q-2200臺2YDC30000Q-2200臺2YDC2400Q臺28電動油泵2YBZ2--80、22.2kWW臺39機動卷揚機JM-3、77.5kWW臺210電動環(huán)鏈提升升機DHY3、00.75kkW臺311電焊機BX6、200kW臺212汽車EG140臺1東風平板臺18t汽車吊臺113移動式電動空空壓機美國壽力200m3、1866KW臺214多點電子測斜斜儀ZPX-3BB臺115灌漿記錄儀J31C-TT型臺216電動卷揚機2t，3.66KW臺27.質(zhì)量控制7.1建立健全以項目經(jīng)理為第一責任人，項目總工為主要負責人的質(zhì)量管理機制，制定完善的質(zhì)量管理規(guī)章及獎懲制度，嚴格按照ISO9000質(zhì)量體系文件要求，對錨索施工進行全過程及全員的質(zhì)量控制管理。7.2安排有豐富經(jīng)驗的專業(yè)技術(shù)人員擔任施工技術(shù)及質(zhì)量檢查工作，所有人員均持證上崗。在施工前按施工組織設(shè)計、質(zhì)量計劃、作業(yè)指導書對施工人員進行層層交底；施工中嚴格各施工程序及工藝要求,以優(yōu)良的施工工藝作風完成本標段支護工作。7.3對各道工序?qū)嵭腥壻|(zhì)檢制度，在自檢合格的基礎(chǔ)上，報請監(jiān)理人檢查驗收合格后進入下道工序施工。對關(guān)鍵工序設(shè)置質(zhì)量控制點并進行跟蹤檢查，及時整改質(zhì)量隱患，力爭一次驗收合格率95%以上。7.4施工中所有工序都須認真填寫詳細的施工記錄和驗收簽證記錄單，對施工中發(fā)生的任何質(zhì)量異常情況都要快速及時的向有關(guān)部門通報。7.5錨索施工嚴格按照有關(guān)的施工規(guī)范、規(guī)程進行。其施工方法，包括鉆孔、注漿和張拉等工藝，均須經(jīng)過監(jiān)理人的檢查和批準。7.6各種施工用材均須三證齊全，未經(jīng)檢驗的“三無”材料或產(chǎn)品嚴禁進入施工流程。張拉機具定期檢查、標定，以標定的曲線作為施工控制的依據(jù)。7.7結(jié)合施工，作好新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的推廣應用，以技術(shù)進步保證工程質(zhì)量。7.8成立QC小組，運用PDCA循環(huán)抓好關(guān)鍵部位及工序的質(zhì)量。8.安全措施8.1建立健全以項目經(jīng)理為第一責任人的安全施工領(lǐng)導小組，設(shè)置專職安全員，建立嚴格的安全管理制度及嚴格的安全獎懲措施。8.2施工前對所有參加該項目施工的人員進行安全施工的崗前培訓，并持證上崗。8.3施工人員進入施工現(xiàn)場嚴格按勞保著裝，班前進行安全施工技術(shù)交底，每日進行安全巡檢，每月進行安全考核，獎懲月月兌現(xiàn)。對不服從安全人員檢查，拒不執(zhí)行安全管理制度的施工作業(yè)人員進行嚴肅處理，對存在安全隱患的施工部位、工序等應責令整改后施工。8.4經(jīng)常檢查施工電源和線路及設(shè)備電器部分，按有關(guān)規(guī)定設(shè)置保護裝置，確保用電安全。8.5施工工作平臺，各種臨時起重設(shè)施或起重機械，在實施前須經(jīng)方案論證或受力計算，經(jīng)安全審核通過后方能施工或使用。8.6承壓設(shè)備或容器，使用前須全面檢查，滿足安全要求后再投入使用，在使用過程中如發(fā)現(xiàn)壓力表失靈和損壞，應及時更換并經(jīng)常檢查易損壞部位，發(fā)現(xiàn)后要及時處理。8.7任何情況下，錨索張拉時正前方45°范圍內(nèi)嚴禁站人，張拉設(shè)施必須牢固安全，張拉方法符合設(shè)計要求及有關(guān)規(guī)定。8.8嚴禁違章操作、野蠻施工，高空作業(yè)時搭設(shè)的工作平臺須牢固可靠，并設(shè)置攔桿、掛安全網(wǎng)，在醒目處設(shè)立安全警示標志。作業(yè)區(qū)上方安排安全員進行定期檢查巡視。8.9嚴格按照設(shè)計技術(shù)要求并經(jīng)監(jiān)理人審核的施工程序組織施工，嚴禁違反施工程序作業(yè)。9.環(huán)保措施9.1作好工完場清，保證現(xiàn)場已完部位清潔。9.2保證現(xiàn)場施工用材堆放有序。9.3對施工部位作好文明施工標識牌，責任到人。9.4采取有效措施控制施工過程中的各種粉塵，廢氣、廢水、固體廢棄物以及噪聲、振動對環(huán)境的污染和危害。9.5增強環(huán)境保護措施，生產(chǎn)用水、養(yǎng)護用水做到有序排放。10.效益分析若采用傳統(tǒng)工藝在承壓墊板后安裝錨索傳感器和工作錨具，張拉作業(yè)完成達到規(guī)定要求后，千斤頂超張拉直接退出工作夾片來實現(xiàn)退錨；其存在的問題在于，工作錨具夾持鋼絞線表面反復張拉后，鋼絞線斷面尺寸減小，影響鋼絞線的力學性能，可能造成鋼絞線的斷絲或者斷根，無法保證張拉設(shè)計鎖定噸位，甚至索體的報廢、返工。本工法采用雙錨結(jié)構(gòu)，前錨安裝工作夾片但不打緊，使其保持自由狀態(tài)，不產(chǎn)生機械損傷的情況下，實現(xiàn)一次張拉使前錨同期鎖定不小于設(shè)計規(guī)定的張拉力值，規(guī)避了因二次張拉反復夾持鋼絞線表面，鋼絞線斷面直徑減小，形成斷絲或斷根，而造成安全事故的風險。以達到使錨索測力計得以安全拆除并實現(xiàn)重復使用的目的。采用本公法后后,綜合對比情況見下表：單根錨索張拉經(jīng)濟效益對比表項目常規(guī)錨索張拉拉本工法錨索張張拉人工費(元))800400材料費(元))8210210機械使用費((元)540270合計(元)95508670經(jīng)計算，采用該項技術(shù)與常規(guī)張拉相比較，單個節(jié)約錨索張拉成本8670元，節(jié)省工期工期0.029d。綜上所述，本工法具有造價低、施工速度快，保證施工安全和質(zhì)量，對環(huán)境影響較小的優(yōu)點，取得良好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保效益。11.應用實例11.1錦屏一級水電站右岸1885m以上邊坡開挖工程11.1.1工程概況雅礱江錦屏一級水電站右岸1885m高邊坡預應力錨索加固工程，包括右岸纜機平臺、1885m高程以上右壩肩及高線混凝土系統(tǒng)、開關(guān)站、35kv施工變電站、普斯羅溝右側(cè)1885m高程以上和溝左1777m高程以上廠房進水口和泄洪洞進口等明挖邊坡的錨固。本工程的明挖邊坡分為土質(zhì)邊坡及巖石邊坡兩種，土質(zhì)邊坡主要為紅褐色含塊、碎石土層，結(jié)構(gòu)松散，自然坡度較緩（小于45o），在清除原始覆蓋層并將坡面清理整平后，根據(jù)不同部位的地質(zhì)情況，采用坡面掛網(wǎng)防護或澆筑混凝土網(wǎng)格梁，格間植草，并在網(wǎng)格梁交叉點布置預應力錨索的加固方式；巖石邊坡為大理巖，巖體內(nèi)嵌合松弛，層面、層間擠壓錯動帶、斷層及節(jié)理裂隙發(fā)育，完整性普遍較差。本工程共布置壓縮分散型無粘結(jié)預應力錨索1658索，設(shè)計安裝噸位1000KN、2000KN、3000KN，完工抽樣檢查93索。均采用1860Mpa高強低松弛無粘結(jié)鋼絞線集束。11.1.22施工情況況根據(jù)質(zhì)量檢測測及監(jiān)測資資料顯示，工工程自正式式開工直至至竣工，由由于采用本本無粘結(jié)壓壓力分散型型預應力錨錨索施工工工法施工，確確保了錨索索深層錨固固施工的正正常順利進進行，雅礱礱江錦屏一一級水電站站右岸自高高程20773.0mm~18885.0mm共計高達達188mm的邊坡始始終處于安安全穩(wěn)定的的狀態(tài)，既既有效的確確保了整個個施工期的的邊坡穩(wěn)定定安全，對對后期大壩壩主體建筑筑物的施工工及運行安安全亦有決決定性作用用。目前，雅雅礱江錦屏屏一級水電電站右岸正正在進行11885mm高程以下下邊坡開挖挖及支護施施工，邊坡坡穩(wěn)定未出出現(xiàn)異常情情況。雅礱江錦屏一一級水電站站右岸18885m高高程以上開開挖邊坡預預應力錨索索加固工程程20066年4月9日正正式開工，22008年12月月31日竣竣工。11.1.33工程監(jiān)測測及評價結(jié)結(jié)果錨索施工嚴格格按照施工工技術(shù)要求求進行施工工，完成錨錨索測力計計監(jiān)測錨索索共計933束，錨索索7d平均均預應力損損失為1..60255%，其統(tǒng)統(tǒng)計情況如如下：（1）當錨索索張拉至設(shè)設(shè)計噸位的的100%%σconn時，錨索索測力計反反映達到設(shè)設(shè)計力值的的83.88%～899.8%，觀觀測7d以以后預應力力損失噸位位在－2..38%～～－2.55%范圍之之間；（2）當錨索索補償張拉拉至設(shè)計噸噸位的1005%σccon時，錨錨索測力計計反映達到到設(shè)計力值值的86..5%～994.2%%，觀測77d以后預預應力損失失噸位在－－0.644%～－00.8%范范圍之間；；（3）當錨索索補償張拉拉至設(shè)計噸噸位的1110%σccon時，錨錨索測力計計反映達到到設(shè)計力值值的92..8%～997.0%%；（4）當錨索索補償張拉拉至設(shè)計噸噸位的1115%σccon時，測測力計反映映達到設(shè)計計力值的1102.44%～1008.1%%。從統(tǒng)計資料分分析成果看看，錨索錨錨索補償張張拉至1113％σccon時，測測力計力值值平均達到到設(shè)計噸位位的1000%。錨索索張拉錨固固能夠滿足足規(guī)范要求求。針對以以上情況，我我們采取了了如下措施施：取消原原設(shè)計規(guī)定定的補償張張拉工序，錨錨索一次性性張拉至設(shè)設(shè)計噸位的的113%%，扣除預預應力損失失后最終測測力計反映映達到設(shè)計計力值的1100%左左右，滿足足設(shè)計噸位位97%以以上的驗收收標準。完成錨索16658束，單單項合計節(jié)節(jié)支1433.75萬萬元，整體體工期提前前48.11天。11.2錦屏屏二級水電電站地下廠廠房樞紐工工程11.2.11工程概況況雅礱江錦屏二二級水電站站地下廠房房系統(tǒng)主、副副廠房洞斷斷面采用圓圓拱直墻型型，頂拱采采用三心圓圓拱。主、副副廠房洞從從左至右依依次布置副副廠房、主主機組段和和安裝間，呈呈“一”字字型布置，主主副廠房開開挖尺寸為為25.88m×722.2m((寬×高))，全