第十七章施工建議方案

2021-05-22 08:59:23 字數 3764 閱讀 3656

第一節預應力岩體支護技術

大跨度高邊牆的洞室,其開挖面最不利空間組合多,不穩定岩塊出現的概率也大,岩體塊度也大,洞室開挖後,岩石被節理切割,如不及時支護或支護不強,未能阻止岩體進入卸荷狀態,將會逐漸形成卸荷岩體,存在不穩定的可能。

針對該工程的特點,應認真考慮洞室的長期安全使用,為保護這一點,可以應用經典岩石理論,對洞室開挖後使圍岩產生的擾動進行分析,引入壓力圈概念,用成熟的岩土錨固技術,對跨度大於20m的洞室建議增設錨索,以錨桿結合錨索及噴射砼聯合對洞室進行支護。該支護體系將促使臨空面一定範圍的岩體形成乙個預應力雙錐體,起到加固和利用圍岩的作用,使其能夠承擔洞室圍岩應力場產生的荷載,保證大跨洞室的安全,確保長期安全穩定。

預應力岩體結構的原理是:應用預應力技術,對常規的岩體荷載物超前主動地施加預應力,使原來的荷載物轉化為能支承荷載物的結構物,極大地減少岩體開挖後形成的臨空面的變形和岩體裂隙面的錯動,岩體整體性顯著提高,能避免和減輕岩體進入受拉卸荷狀態,保證大跨洞室的長期穩定。

1. 預應力岩體定性分析

當大跨度、高邊牆洞室的圍岩內存在不利結構面組合時,岩體有可能產生坍塌和滑動,對岩體施工一定量的預應力錨桿,岩體將會因錨桿的楔砌作用和預應力的緊固作用,臨空面一定範圍內的岩體將會在預應力錨桿作用下形成乙個個預應力雙錐體。示意如下頁圖所示。

洞頂圍岩中所有的雙錐體連在一起就組成了乙個預應力岩體拱,其承擔洞室圍岩應力場所產生的荷載,岩體預應力拱結構如下圖所示。

2.預應力岩體支護的優點

2.1 抗爆能力強

爆轟波在岩體中以壓縮波的形式傳播,當該壓縮波遇有臨空面時,壓縮波將會被反射,而形成反射拉伸波,在岩體中垂直於臨空面傳播,岩體將會因該反射拉伸波所產生的高拉應力而拉裂,在透射波的作用下被拋離原岩體。預應力岩體結構由預應力錨桿承受抗拉力,因此,與無施加預應力的岩體相比,預應力岩體結構具有較強的抗爆抗摧毀能力,能確保戰時洞室的安全。

2.2 安全穩定性好

由於預應力岩體結構支護施工工藝簡單,能較快速地對圍岩進行支護,開挖後的臨空面岩體未進入解除安裝狀態時,就也被載入成加荷岩體,從而能防止圍岩在施工時產生坍塌的可能。另外,由於預應力結構的支護形式多樣化且機動靈活,可以快速地調整其支護強度,在圍岩強度低的里程段,也可以進行高強度預應力岩體結構支護。因此,預應力岩體結構及時、高強度支護能保證洞室長期使用過程中安全穩定。

2.3 施工速度快

對於寬度大於20m的洞室,施工場地開闊,且工序較少,干擾也少,施工速度快。我單位具有成熟的預應力錨索施工技術和配套施工裝置,能保證錨索的施工順利進行。錨索可採用l=10~20 m,間距4.

5~6.0 m,1000~1500kn的預應力錨索,使用高強低鬆弛φ15.24mm鋼絞線,其優點在於可一次注漿,封錨後自由段可以滑動,能長久儲存傳遞應力並可進行預應力調整。

對於防腐問題依照cecs22:90標準,並結合工程的實際的特點進行。對錨索錨固的可靠性、荷載變化進行相關試驗,待鎖定後進行長期檢測,以確保洞室的長期安全。

3.錨索的製作與施工

採用高強度鋼絞線製成的預應力錨索,分為錨固段、自由段和張拉段。

錨固段包括:導向帽、對中支架、架線環及該段的鋼絞線。

自由段包括:防鏽油脂、聚乙烯隔離套管、止漿環及該段的鋼絞線。使用套裝聚乙烯軟管,自由段的鋼絞線通過隔離套管包封而與注孔砂漿不粘結,張拉時或錨索荷載變化時,這部分鋼絞線能夠自由伸縮。

因此,這種結構能夠長久儲存傳遞應力並可進行預應力調整。套裝聚乙烯軟管,操作方便,柔韌耐用,有良好的隔離作用且成本低廉。可實現全孔一次灌注,簡化了工序。

張拉端包括:混凝土墊墩、鋼墊板、球絞墊片、錨具及該段鋼絞線。

3.1 錨索施工工序

3.2 錨索施工

⑴ 定孔位

按設計進行孔位測量、標記,鑽機準備就位後,保證水平方向誤差不大於50mm,垂直方向誤差不大於100mm。

⑵ 鑽孔

鑽孔機具的選擇:

可視工程具體情況,選用md-50型液壓鑽機和cm351潛孔鑽車.配合使用.(md-50型液壓鑽機用於邊牆距底板較高孔位的造孔,cm351鑽車用於較低孔位的造孔;另配兩台上海—英格索蘭vhp700型20m3空壓機以提供空氣動力,配合潛孔錘(即衝擊器)進行氣動衝擊迴轉鑽進。

此鑽進工藝具有以下特點:

① 鑽進以衝擊器進入孔底實行衝擊碎岩為主,衝擊器單次衝擊功較大,(如j-150b衝擊器在0.63mpa氣壓下單次衝擊能可達400j,dh6衝擊器單次衝擊能最高可達1977j),因此鑽機速度快、效率高;

② 孔底清洗且冷卻條件好,排渣徹底,延長鑽頭壽命;

③ 要求的傳遞、扭矩和鑽壓低,除了能明顯減少孔內鑽桿磨損和折損事故外,對保持鑽孔平直度有明顯效果。

也可視情況採用礦山坑道地質鑽機或風動潛孔鑽機(如適合井巷鑽孔作業的mqt-50ⅲ鑽機)。

將鑽機所配統一定尺的鑽桿,按錨索設計長度數好鑽桿根數,排放整齊,逐根鑽進,鑽桿用完,孔深也恰好到位。鑽進過程中,嚴格注意工作風壓和所遇地質情況,工作風壓不能過低,一般不低於0.6mpa,一遇到軟弱或破碎帶深度立即調整鑽進速度,以免造成孔內事故。

⑶ 清孔

鑽孔結束後,為了保證孔內乾淨,提高孔壁與漿體的粘結強度,用高壓風管插入孔底吹孔,待孔內殘渣、粉塵吹洗乾淨後立即將錨索安裝就位。

⑷ 錨索組裝

錨索體導向帽,隔離架或對中支架材料採用φ48mm鋼管和φ6mm鋼筋焊製而成。下料長度為:錨索設計長度+張拉承臺高度+千斤頂長度+限位板厚度及張拉操作所需長度的總和。

張拉操作餘量,一般取150mm為宜。將鋼絞線插入導向帽,為保證錨索位於鑽孔中心,在內錨固段範圍內,每間隔1m安放乙個隔離架,自由段每隔3m安放乙個隔離架。將注漿管沿隔離架中心孔穿入致錨固段,兩隔離架之間用14號鐵絲捆紮,使錨索體呈波紋形或棗核狀形態。

⑸ 錨索安裝

錨索安裝前先檢查孔內是否乾淨,以使錨索安裝時孔壁無阻塞。水平錨索安裝簡單,拱部錨索安裝是採用下面辦法:

每隔1m段用尼龍繩把一根鋼絲繩綁紮在錨索索體上,用風動捲揚機通過安裝在孔口的滑輪牽引鋼絲繩,逐步把錨索送入孔內。錨索外端用於張拉的一段鋼絞線放入一端封閉的鋼管內,鋼管用兩個手動葫蘆牽引,使鋼管固定在混凝土墊墩的兩鋼筋上。

⑹ 錨索注漿

注漿裝置採用kubj1.8型砂漿幫浦。錨索灌注漿漿液為純水泥漿,所用水泥為525號普通矽酸鹽水泥,水灰比取0.

42,外加早強劑(三乙醇胺),摻量為水泥質量的0.05%。注漿管口距孔底50~100mm,可保證注漿的密實。

⑺ 錨索張拉

錨索張拉是錨索施工中最重要的乙個環節。按技術規範要求,只有當錨固漿液結石抗壓強度大於30mpa時,才能進行張拉。

採用的張拉方式為分束分級張拉,因而配備專用的小型裝置,包括一套油幫浦和張拉千斤頂。(kzb0.63/63型礦用油幫浦和ycd-23型前卡穿心式千斤頂)錨索內錨固段漿體和承壓墩混凝土強度達到設計要求後,即可開始張拉。

張拉分二級張拉,首先進行預緊張拉,初始荷載為設計荷載的10%,然後分束逐級張拉到設計荷載的110%。

⑻ 封錨

張拉鎖定後馬上進行封錨,注漿管從預留鋼管孔道插入。切斷外露過長的鋼絞線,保留3~5cm,然後用1:1的水泥砂漿或噴射混凝土封好外錨頭,免除錨固頭外露鏽蝕造成鎖定預應力的損失。

3.3 錨索檢測及措施

因錨索施工成敗將影響整個工程的順利開展。為此要進行實驗與監測。實驗的目的是確保能安全有效地施加預應力,監測錨索張拉力的變化和鋼絞線拉伸情況。通常用於實驗的孔均可作為正式預錨孔。

⑴ 錨固可靠性實驗。實驗的目的是驗證內錨固段粘結牢固性。方法是,錨索張拉前,對實驗索體中任一鋼絞線進行單獨張拉,張拉達到鋼絞線極限抗拉強度的68%後,停幫浦穩壓10min,當不出現噸位減少束體伸長值增加等異常情況,認為內錨固效能良好,可進行正式張拉。

⑵ 外錨頭墊座混凝土承壓實驗。

⑶ 錨固效果監測。主要是採用錨索測力計對部分錨索張拉過程和鎖定後的荷載變化進行監測,以了解錨索的受力情況,為設計與施工提供資訊。同時判斷圍岩和支護體系處於穩定狀態,保證工程的長期安全使用。

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