深厚碎石土覆盖层预应力锚索施工技术研究.pdf
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1、S i c h u a n H y d r o p o w e r 5 5 深厚碎石土覆盖层预应力锚索施工技术研究高 强,舒 媛,林 思 波(中国水利水电第十工程局有限公司,四川 成都 6 1 0 0 3 6)摘 要:基于国道G 3 1 7线狮子坪水电站改线公路之沙坝路段应急抢险治理工程区中后部区域预应力锚索施工,对深厚碎石土覆盖层预应力锚索施工中的难点、技术方案、施工工艺及安全监测进行了详细分析,制定出切实可行的技术方案并予以实施,取得了较好的效果。阐述了对深厚碎石土覆盖层预应力锚索施工技术进行的研究。关键词:深厚碎石土覆盖层;预应力锚索;技术方案;施工工艺;应急抢捡治理工程;狮子坪水电站;
2、改线公路中图分类号:U 4 1;U 4 1 5;U 4 1 9文献标识码:B文章编号:1 0 0 1-2 1 8 4(2 0 2 3)0 4-0 0 5 5-0 5R e s e a r c h o n C o n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y o f P r e s t r e s s e d A n c h o r C a b l e s i n D e e p a n d T h i c k O v e r b u r d e n w i t h S t o n e a n d S o i lGAO Q i a n g,S HU Y u a
3、n,L I N S i b o(S i n o h y d r o B u r e a u 1 0 C o.,L t d.,C h e n g d u S i c h u a n 6 1 0 0 3 6)A b s t r a c t:B a s e d o n t h e e x a m p l e o f p r e s t r e s s e d c a b l e s c o n s t r u c t i o n i n t h e m i d d l e a n d r e a r a r e a#I o f t h e e m e r g e n c y r e s c u e
4、t r e a t m e n t p r o j e c t i n t h e S h a b a s e c t i o n o f S h i z i p i n g H y d r o p o w e r S t a t i o n r e r o u t e d h i g h w a y o f t h e G 3 1 7 n a t i o n a l h i g h w a y,t h e p a p e r a n a l y z e s i n d e t a i l t h e d i f f i c u l t i e s,t e c h n i c a l s c
5、h e m e s,t e c h n i q u e s a n d s a f e t y m o n i t o r i n g i n t h e c o n-s t r u c t i o n o f p r e s t r e s s e d a n c h o r c a b l e s i n d e e p a n d t h i c k o v e r b u r d e n w i t h s t o n e a n d s o i l,f o r m u l a t e s a n d i m p l e m e n t s f e a s i b l e t e c
6、h n i c a l s c h e m e s,w h i c h h a v e w o r k e d e f f e c t i v e l y.T h e p a p e r i n t r o d u c e s t h e r e s e a r c h o n c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o-g y o f p r e s t r e s s e d a n c h o r c a b l e s i n d e e p a n d t h i c k o v e r b u r d e n w i t h s t o n e
7、a n d s o i l.K e y w o r d s:D e e p a n d t h i c k o v e r b u r d e n w i t h s t o n e a n d s o i l;P r e s t r e s s e d a n c h o r c a b l e s;T e c h n i c a l s c h e m e s;C o n-s t r u c t i o n t e c h n o l o g y;E m e r g e n c y r e s c u e t r e a t m e n t p r o j e c t;S h i z i
8、p i n g H y d r o p o w e r S t a t i o n;R e r o u t e d h i g h w a y1 概 述 国道G 3 1 7线起点为四川成都,终点为西藏阿里地区噶尔县。G 3 1 7线狮子坪水电站改线公路K 2 3 0+9 7 0 K 2 3 1+3 5 0路段边坡由于其自身地质条件较差,在暴雨等因素影响下,该段边坡近年来持续变形、已经严重危及到其下方G 3 1 7国道的畅通及附近居民的人身财产安全。建设方最终决定采用“预应力锚索+框架梁+排水孔”的方法对其进行加固治理。设计单位在区中后部区域分2级增加了6排锚索,单根锚索由6束 1 5.2 mm
9、、1 8 6 0 MP a级无粘结钢绞线组成,锚索设计吨位为7 5 0 k N,锚索长度分为6 0 m和6 5 m两种,共计5 7 6根。框架梁采用3 m3 m形式。根据现场情况酌情增加了坡面仰斜式排水孔,用于疏导地下水。该工程合同计划工期为3个月。本次待加固区域的坡体略有起伏,两侧略高,收稿日期:2 0 2 3-0 3-3 0中间略 有 下 凹,强 变 形 区 坡 体 顺 直,坡 度 约 为4 4。斜坡上岩体厚度极大,成分以崩坡积碎石土为主,渗透性较好,其岩土界线相对较陡,约为3 2,覆盖层下部发育角砾层且该层粉粒含量较高,力学性能相对较差。本文阐述了锚索施工遇到的难点及采用的施工技术。2
10、锚索施工的难点2.1 成孔施工难度非常大该工程锚索设计长度为6 0 m和6 5 m两种,锚固段长1 0 m,属于深孔锚索。对于边坡覆盖层锚索钻孔主要采用跟管钻进,根据以往多个类似工程的施工经验,覆盖层锚索的跟管深度一般在4 0 m以内最为合理、经济。但因该工程的跟管深度超过4 0 m且含有大量、分布不均的孤石,极大程度地增加了跟管施工的难度。孤石的存在容易导致跟管过程中出现卡钻、管靴断裂等孔内事故,进而造成施工工效降低、成本增加,甚至影响到工程质量。2.2 锚索施工安全风险高第4 2卷第4期2023年8月四 川 水 力 发 电 S i c h u a n H y d r o p o w e r
11、o l.4 2,N o.4A u g.,20235 6 S i c h u a n H y d r o p o w e r根据设计文件,本次待治理坡体长期处于匀速变形状态,变形量约为51 0 mm/d,其后缘及两侧已经形成贯穿性裂缝,坡体在天然工况下已处于欠稳定状态,暴雨工况下处于欠稳定与不稳定状态。锚索施工期间将投入大量的人力及设备物资,由于荷载的增加,将进一步恶化边坡的稳定性。因此,确保锚索施工期间的安全是该工程的重点和难点。2.3 锚索施工工期紧、任务重由于该工程属于应急抢险工程,合同工期仅为3个月,考虑到前期施工准备、框格梁施工、质量检查及工程验收,其有效施工时间仅为7 5 d,锚索日
12、钻孔强度达4 7 6 m。在实现成本控制目标的前提下,如何快速、有效成孔是实现该工程节点工期的关键。3 施工技术方案的选择传统的覆盖层锚索成孔施工多采用偏心锤跟管钻进1辅以固壁灌浆2成孔,但该方法工效低、灌浆量大、卡钻及套管起拔困难、废孔率高。为解决上述难题,通过引入勘查工程中常用的多级钻孔3工艺、厚壁内外粗丝螺纹套管、同心跟管钻具及爆破工艺,实现了深厚碎石土崩坡积覆盖层锚索快速成孔。该技术方案采用“孤石静态爆破4+地层预判+覆盖层多钻具(偏心锤与同心钻具)跟管联合钻进+基岩段钎头钻进+分体液压三顶式顶管机顶拔套管”核心工艺,先进行地层钻探,再根据钻探情况预判地层,大致掌握地层内孤石分布的深度
13、与数量以确定覆盖层采取偏心锤跟管钻进或同心跟管钻进工艺,进入基岩面后,更换钎头钻进,直至终孔。4 预应力锚索的施工4.1 地层预判在大面积锚索钻孔施工前,采用大扭矩的锚固钻机按照3 0 5 0 m2的范围选取一个锚索孔兼做勘探孔,采用偏心锤跟管钻进。若能跟管至覆盖层与基岩面交接处,则该区域内的锚索首选偏心锤跟管钻进工艺;反之,选用同心跟管钻进5工艺。4.2 浅表层孤石解小钻孔前,对裸露在外的浅表层孤石进行解小处理,以减少后续锚索跟管施工的难度,同时为修建锚墩或框架梁提供一个较为平坦的建基面。由于该边坡为蠕动体,采用常规炸药爆破将进一步恶化边坡的安全稳定性,故选用静态爆破方法解小孤石。表层孤石现
14、场解爆情况见图1。爆破孔布孔前需要先确定至少一个临空面,图1 表层孤石现场解爆照片 钻孔方向应尽可能做到与临空面平行。临空面越多,单位破石量越大。切割岩石时,同一排钻孔应尽可能地保持在一个平面上。孔距与排距的大小与岩石硬度有直接关系,硬度越大,孔距与排距越小;反之则大。根据边坡外露岩石的单轴饱和抗压强度设计出的炮孔布孔间距为2 03 0 c m,呈一字型布置。爆破孔采用Y T-2 8手风钻风动冲击成孔,孔径为5 0 mm,岩石钻孔深度为待解小孤石体厚度的7 5%8 5%。成孔后,在孔内装入静态爆破高强,等:深厚碎石土覆盖层预应力锚索施工技术研究2 0 2 3年第4期S i c h u a n
15、H y d r o p o w e r 5 7 剂,按水药剂=13的配比拌制药剂,迅速倒入孔内。药剂下入孔后立即在孔口加上3 0 c m长的膨胀钢楔堵孔,堵孔一定要密实。每次装填药剂时都要观察并确定岩石、药剂、拌和水的温度是否符合要求。灌装过程中,对于已经开始发生化学反应的药剂不允许装入孔内。4.3 钻孔(1)测放孔位。锚索孔孔位采用G P S测量仪定位,锚索孔位的偏差不得大于设计要求的允许偏差。钻机方位角采用D QY-1 A地质罗盘测量,钻机倾角采用WR 4 0 0数显角度尺控制。(2)钻孔要求。锚索孔方位角的偏差不得大于2,孔斜度不得大于孔深的2%,终孔孔深不得欠深且不大于设计深度3 0
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