大朝山但水电站排砂泄洪底孔闸墩预应力锚索施工.doc
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1、大朝山水电站排砂泄洪底孔闸墩预应力锚索施工原文地址:大朝山水电站排砂泄洪底孔闸墩预应力锚索施工作者:石行唐大朝山水电站排砂泄洪底孔闸墩预应力锚索施工李国良(中国水电八局基础工程分局)1.前言大朝山水电站位于云南省西部云县和景东县交界的澜沧江中游河段,是漫湾水电站下游的一座大型梯级电站,以发电为主,正常蓄水位899m,总库容8.9108m3,6台水轮机组发电,装机总容量为1.35106KW。拦河坝共分为23个坝段,坝顶轴线总长460.38 m,其中1#9#坝段为右非溢流及发电机组进水口坝段,10#坝段为排砂孔及1#泄洪排砂底孔坝段,11#15#坝段为表孔溢流坝段,16#、17#坝段分别为2#、3
2、#泄洪排砂底孔坝段,18#23#坝段为左非溢流坝段。1#、2#、3#泄洪排砂底孔尺寸(宽高)均为7.5m10m,底板高程为840.00 m,其弧形工作闸门单铰推力为3.3104KN,闸室采用梁式预应力闸墩结构,弧门支臂传递的推力由支承大梁向边墩和中墩传递。泄洪底孔边墩厚5.25m,每个泄洪底孔均布置有预应力主、次锚索35束,其中主锚索30束(左、右边墩对称布置,各15束),水平次锚索5束,3个泄洪底孔共计布置105束锚索,各束锚索均使用19根标准号为ASTMA416-98的钢铰线组成,设计永存力均为3103KN/束。2.锚索设计与布置主锚索沿弧形闸门推力方向呈幅射状分为3排5层,左、右边墩各1
3、5束呈对称布置,在水平面上其方向与上、下游方向夹角为28.50,上游端在边墩的外边墙处,下游端在支承大梁的下游面上,各束锚索的长度不尽相同;为承担沿着支承大梁轴线方向的横向拉应力而设置的水平次锚索,分5层平行布置,并贯穿布置在底孔两侧边墩上的主锚索,各束次锚索的实际受力段长度均为17m。主、次锚索均采用先装后张法施工,锚固端使用P型锚具,锚固段长0.8m,张拉端使用JVM15-21型工作锚具,锚索的自由段在170mm5mm的钢管内;各束锚索的P型锚具、锚索0.8m锚固端、170mm5mm钢管及张拉端32032050mm锚垫板均被浇筑在闸墩及支撑大梁混凝土内,一端张拉。3.施工措施及工艺3.1锚
4、索施工流程锚索管道钢排架制做搭设编索平台钢铰线下料编索吊入锚索排架管道内安装锚固端螺旋筋及P型锚具锚索排架就位校正锚索排架达到精度要求校正锚固端P型锚具锚索锚固端管道端头封堵环氧砂浆浇筑混凝土安装张拉端螺旋筋及锚垫板浇筑混凝土安装应力计安装工作锚具安装YC-200D型千斤顶预张拉直钢铰线安装限位板安装YCW-500型千斤顶安装工具锚张拉注浆防护切除超长部分钢铰线浇筑二期混凝土。3.2编索锚索排架管道制做及下料编索工序均在6#公路上进行,在公路面上下料,在用11/2钢管搭设的编索操做平台上编索。先在公路面上拉直钢铰线,用皮尺量测其长度,然后用砂轮切割机截断,截断后的钢铰线长度即为锚索长度,钢铰线
5、切割与编索同时进行,以防混用钢铰线编错。按照3000KN预应力锚索结构图进行编索,并使用12#无镀层铁丝捆扎,锚索编制好后挂牌标示,在锚索下入钢管内之前用彩条雨布遮盖,以做临时防护。4.3往锚索管道内穿索编制好后的锚索经设计、监理、质检、施工等四方人员共同验收后即可往锚索管道内穿索,先用自制夹板在距锚索上端2.0m处将锚索夹持紧,以栓钢丝绳起吊,使用8t汽车吊车起吊锚索至管口,并下入锚索管道内,下索时锚索挂牌号要与钢管编号一致,以防下错,锚索下入管道后将夹板卡于管口,然后用彩条雨布包裹钢管两端外露部分锚索做临时防护。4.4安装锚固端P型锚具安装锚固端P型锚具工序如下:装入锚固端弹簧螺旋筋(螺旋
6、筋直径20mm、螺旋直径270mm,间距60mm共8圈)安装锚固端P型锚板(32032020mm)安装挤压套量测P型锚板至钢管端部距离0.8m后固定。锚固端P型锚具由锚板(32032020mm)、挤压套、挤压簧及钢铰线组成。安装挤压套使用ZB4-500型电动油泵及GYJ型挤压机,安装挤压套时先在挤压模和挤压套上涂上润滑油脂,开启电动油压泵供油给挤压机,挤压机顶压头挤过挤压模即可回程,顶压头将挤压套、挤压弹簧及钢铰线从挤压模内挤出后,挤压套、挤压弹簧及钢铰线即被挤压成整体,即完成锚固端P型锚具安装。同一钢排架的15束锚索的锚固端P型锚具安装完成之后,用缆机整体吊至相应坝段泄洪排沙底孔闸墩就位并校
7、正好方位精度后,再校正锚固端P型锚具使之精度满足设计要求,最后使用R14800#环氧树脂砂浆封堵锚固端钢管端口25mm,以防止在浇筑混凝土时其水泥浆液流入锚索管道内。R14800#环氧树脂砂浆配合比见表5。表5:R14800#环氧树脂砂浆配合比表设计标号环氧:乙二胺:二丁脂:砂:水泥R14800#1:1.0:0.08:3.0:2.0按以上配比的R14800#环氧树脂砂浆强度试验结果达到92MPa,按配合比在现场拌和成膏泥状的R14800#环氧树脂砂浆随拌随用,将钢管端口处的隔离钢板调整到距钢管端口25mm后,用类似拌面的方法封堵钢管端口。4.5锚索张拉张拉部位顺序依次为:1#底孔次锚索2#底孔
8、次锚索3#底孔次锚索1#底孔主锚索3#底孔主锚索2#底孔主锚索。4.5.1同底孔锚索张拉顺序1)先张拉次锚索后张拉主锚索,2)次锚索张拉顺序先张拉安装有测力计的k5#锚索,然后按k3k2k1k4的顺序进行张拉。3)主锚索张拉顺序同一泄洪底孔先张拉左边墩上安装有测力计的c1主锚索及右边墩上安装有测力计的h1主锚索,然后按由中心向四周对称张拉的原则,同一底孔主锚索的张拉顺序依次为:c1h1c3h3c2h2b2g2b1g1b3g3d2i2d1i1d3i3a2f2a1f1a3f3a2j2e1j1e3j3。4)同一束锚索预张拉时,先从中心钢铰线开始张拉,再对称张拉内环上的各根钢铰线,最后对外环上的钢铰线
9、对称张拉。4.5.3张拉时间要求当安装有锚索部位的混凝土强度达到30Mpa后即可对锚索实施张拉。4.5.4锚索张拉施工流程:安装测力计安装工作锚具及夹片使用YC-200D小型千斤顶将钢铰线逐根张拉绷直安装限位板安装YCW500型千斤顶安装工具锚及夹片张拉锁定注浆封孔做永久防锈切除工作锚以上超长部分钢铰线浇筑二期混凝土。4.5.5张拉1)预张拉为保证锚索在张拉过程中,各根钢铰线能够均匀受力,在正式张拉之前,首先使用YC-200D小型千斤顶对各根钢铰线对称预张拉使之充分绷直,各根钢铰线的预张拉力均为15KN。2)对锚索的各根钢铰线先预张拉使之充分绷直之后,再使用YCW-500型千斤顶对锚索进行整束
10、张拉,锚索张拉采用超载持荷稳定及超载安装锁定相结合的张拉施工方法。各锚索的设计永存预应力为3000KN,超张拉力为3600KN,超张拉系数为1.2,大于国家行业标准:水工预应力锚固施工规范(SL46-94)中规定的超载安装施工方法的超载安装系数1.05。3)张拉时分阶段增加荷载,张拉过程中分为300KN、600KN、1200KN、2100KN、3000KN及3600KN等6个拉力阶段进行张拉,增载至每个张拉力级时,均需持荷稳压2min,张拉至超张拉力3600KN时,持荷稳压5min后卸荷锁定。4)锚索张拉锁定后的拉力330t时,即可不做补偿张拉;锚索张拉锁定后的拉力330t时,必需进行补偿张拉
11、。5)锚索的张拉力以安装在油泵上的压力表指针所指示的中值压力为准,张拉过程中,在每级拉力下持荷稳定时,用钢板尺量测钢铰线的伸长值,以用于校核锚索的张拉力,实际量测的钢铰线伸长值须与理论计算的伸长值基本相符,当实际量测的伸长值大于理论计算值的10%或小于理论计算值的5%时,应暂停张拉,待查明原因并采取相应措施,予以调整后方可恢复张拉;用胡克定律做为计算钢铰线理论伸长值的计算式,钢铰线理论伸长值的计算式如下:L=L(k-0)/E或:L=L(Pe-P0)/nAE式中:L-钢铰线伸长值,单位:mm;L-钢铰线自锚固端(钢管底部)至工具锚夹片中心之间的有效张拉长度,单位:mm;k-钢铰线张拉应力,单位:
12、MPa;0-钢铰线预张拉应力,单位:MPa;E-钢铰线的弹性模量,单位:Mpa;取E=1.91105Mpa n-钢铰线根数,单位:根取n=19 A-钢铰线的截面积,单位:(mm)2取A=140.5(mm)2 Pe-钢铰线的张拉力,单位:N P0-钢铰线的预张拉力,单位:N钢铰线的实际伸长值与理论计算伸长值基本一致。4.6锚索防护4.6.1钢铰线临时防护自锚索编制至张拉历时长达6个月以上,最长达12个月之久,且中间需经过7、8、9三个月的汛期,采取往管孔内定期灌注PH值10的碳酸钠碱水溶液浸泡锚索、管孔以外的外露部分钢铰线涂刷油脂并缠裹彩条雨布等措施以做临时防锈处理。4.6.2钢铰线永久防护预应
13、力锚索张拉完毕后,即往锚索孔内注浆做永久防护。具体施工技术措施如下:1)注浆材料为525R水泥,水灰比(重量比)为0.4:1的浓水泥浆液。2)注浆前应先行通过预留在锚索孔内的塑料注浆管对锚索孔进行冲洗,以将原注入锚索孔内的碱水溶液及钢管、钢铰线上的锈蚀物冲洗出孔外,直至孔口返水澄清且不滑腻为止。3)主锚索及水平次锚索在注浆前先用干硬性水泥将工作锚具孔眼与所穿钢铰线之间的间隙堵死以实现压力注浆,待凝24h后即可注浆封孔。使用灌浆泵将0.4:1的水泥浆液通过输浆管路及预留在锚索孔内的塑料注浆管泵送至锚索孔底,注浆压力0.3MPa,待排气管管口排出的浆液比重达到1.9g/cm3时,间歇5-10min
14、再次注浆,如此反复,以将锚索孔内的积水及空气充分排除即可停止注浆。待凝24h之后,即待锚索孔内的水泥浆液干缩之后,再将孔口不满部分填满,注浆工作即可结束。4.6.3锚头永久防护各锚索孔注浆结束24h之后即可使用手持切割机将工作锚具外的超长部分钢铰线切除,切除超长部分后的钢铰线在锚具外的外露长度不小于20mm。切除超长部分钢铰线后即可浇筑该部位的二期混凝土做永久防护。5.施工情况3个泄洪底孔坝段的主、次锚索超张拉力均已达到设计要求的3600KN,锚索锁定时的损失应力与其张拉段长度成反比,即张拉段长度越小损失应力越大,张拉段长度越大损失应力也就越小,由于各锚索张拉段长度不尽相同,锁定后的拉力也不相
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