水利水电工程施工质量通病防治导则(第2、3、4、8章节)(共21页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上一、 开挖共分三章,即岩土明挖和地下洞室开挖。其质量通病共列16条,质量通病有共性,主要通病为:爆破效果差,起伏差超标,表层岩体松动,进而造成岩体失稳,产生滑坡、倾倒等事故。(一) 起伏差超标,爆破效果差目前开挖施工中不做控制,随意性大,开挖轮廓不符合设计要求十分普遍。为防止此类通病,要特别注意以下几点:1. 进行爆破试验水工建筑物地下开挖工程施工规范(SL3782007)第613条水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范(SL4794)3.2.1条,DL/T5389-2007第8.6.3条,均规定在爆破开挖前进行爆破试验。2. 进行爆破设计SL4794第3.3.1条规
2、定“钻孔爆破施工前,施工单位应进行爆破设计并报主管部门”、“钻孔爆破施工,应按爆破设计要求进行”。 DL/T5389-2007第8.2.1条规定“应根据设计图纸、地质情况、爆破器材性能及施工机械等条件进行钻爆设计”,并绘制爆破图;SL378-2007第6.1.4条也有类似规定。3. 施工过程中,应及时进行爆破参数调整SL378-2007第6.1.5条规定“地下洞室开挖过程中,应根据地质条件和实际爆破效果进行参数调整;SL4794第3.3.4条规定”爆破后应及时调查爆破效果,并根据爆破效果和爆破监测结果,及时调整爆破参数。(二) 关于爆破效果的质量标准1. 基础面的开挖,超挖值的规定SL4794
3、第2.1.10条规定“水平建基面高程的开挖偏差不应大于20cm。”DL/T5389-2007第7.0.9条规定“水平建基面高程的开挖允许超挖20cm,欠挖10cm”。SL3782007第5.1.6条规定“一般情况下,地下洞室不应欠挖,且应尽量减少超挖,其开挖半径的平均径向超挖值,平洞不应大于200mm,竖井不应大于250mm。”在地下洞室开挖质量评定表中还有一项不平整度的规定,一般不大于100mm。注意:平均超挖值200mm不是一个点的超挖值,而是在同一断面中若干个测点的平均值。而不平整度不大于100mm,不是指某相邻两点的起伏差,而是同一断面中大于平均超挖值点数超挖值之和的平均值与小于平均超
4、挖值点数超挖值之和的平均值之差。2. 关于爆破效果的判定(1)SL4794和DL/T5389-2007的第3.4.1条和8.4.1条都规定:在开挖轮廓面上,残留孔痕迹应均匀分布,残留孔痕迹保存率,对节理裂隙不发育岩体,应达到80%(85%)以上,对节理裂隙较发育和发育的岩体,应达到80% 50%(60%);对节理裂隙极发育的岩体,应达到50% 10%(20%)。此外还规定相邻两炮孔岩面不平度不应大于150mm,孔壁不应有明显的爆破裂隙。对地下洞室而言,SL3782007第6.2.7条规定,“残留孔痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布,炮孔痕迹保存率,完整岩石等于或大于80%,较完整和完整性差的岩石不小
5、于50%,较破碎和破碎岩石不小于20%;相邻两孔间的岩石面应平整,孔壁不应有明显的爆破裂隙;相邻两荐炮之间的台阶或预裂爆破的最大外斜值应小于200mm;预裂爆破后应形成贯穿连续性的裂缝。(三) 关于围岩失稳和塌方问题1.围岩失稳或塌方的主要原因(1)由于对地质条件未查十分清楚,设计支护参数不合理,支护抗力不足。(2)爆破参数不合理,炮孔少、间距大、药量大,对围岩扰动严重,松动圈范围过大。(3)开挖方式或开挖进尺过大。(4)支护不及时(后面讲)。2.开挖方式,循环进尺为保证围岩稳定、顺利,按计划施工确定开挖方式和选择循环进尺十分重要。开挖方式的确定与围岩类别、洞室尺寸、施工机械有关。循环进尺与围
6、岩类别和洞室尺寸有关。SL3782007第5.3.1、5.3.2、5.3.3条规定了采用全断面开挖和分部开挖的条件,而5.3.4条则规定了开挖循环进尺的条件:(1)类围岩,采用手风钻造孔时循环进尺为2.0 4.0m;采用液压单臂钻或多臂钻造孔时,循环进尺宜为3 5m。(2)类围岩,循环进尺宜为1.0 2.0 m。(3)类围岩循环进尺为0.5 1.0 m。(4)循环进尺应根据监测结果进行调整。许多工程实例证明,这几条规定是保证施工按计划有条不紊进行开挖施工的关键。 二、 锚喷支护锚喷支护的质量通病安排在第四章,分别为锚杆支护(4.1)、喷射混凝土(4.2)、格栅与钢拱架(4.3)和预应力锚索(4
7、.4)四节。(一)锚杆支护锚杆支护是经常使用的支护方式,它的主要作用是悬吊、加固松动岩体,提高围岩的支护抗力,其质量通病共列5条:主要为入岩深度不足;孔位、孔向偏差大;间距误差超标;注浆不饱满、密实度不足和不进行拉拔力;检测或检测频次不足。其中经常出现的质量问题,影响加固效果的通病为:1.锚杆的方向问题(1)系统锚杆一般垂直开挖面布置,其方向角垂直开挖轮廓线。(2)随机锚杆一般垂直结构面布置。2.产生锚杆方位偏差大的主要原因为(1)设计锚杆过长,施工困难。目前,锚杆设计一般较长,锚杆长度与洞室开挖尺寸有关,国标锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB50086)第4.1.5条建议锚杆长度与洞室开挖尺寸
8、的关系见表一,20世纪7080年代,水利水电工程地下洞室断面较小,又受到锚杆施工机具限制,锚杆长度均较短,仅为地下洞室开挖跨度的0.15倍,见图1曲线(a)。近10年中,由于地下洞室开挖断面不断扩大,锚杆施工机具也有了很大发展,地下工程中系统锚杆的长度有所增大。经对龙滩、二滩、小浪底等20多个工程统计,系统锚杆的长度与开挖跨度之比为0.25左右,见图1曲线(b)。表 一 锚杆长度统计表世界上很多国家对系统锚杆的长度也都做了相应的规定,例如美国工程师协会规定,顶拱部位的锚杆最小长度为0.25B,拱线以下部位锚杆长度宜为0.20H(H为洞室开挖高度);日本经验,系统砂浆锚杆长度L=20,张拉锚杆L
9、=50 (为围岩允许变形值);澳大利亚雪山工程公司规定L=6+0.044B2(单位以英尺计,1英尺=0.3048m)。参照国内工程和国际工程经验,考虑到水利水电工程的实际情况,将国标规定的系统锚杆长度略作调整并适当加长。SL377-2007规范所规定的锚杆长度与国标规定之比较见表2。类围岩开挖跨度大于25m;类围岩开挖跨度大于15m;类围岩开挖跨度大于10m,锚喷支护在水利水电工程中只作为临时性支护,所以表4.1.5中未列出支护参数。上述范围地下洞室临时支护的锚喷参数按表二注1的规定选取,再根据监测结果确定。图1 部分工程锚杆长度与开挖跨度关系说明 :1.“O”代表20世纪7080年代修建的地
10、下工程的锚杆长度与开挖跨度关系点。2.“”代表20世纪90年代修建的地下工程中锚杆长度与开挖跨度关系点。所代表的工程有:龙滩水电站地下厂房(28.9m),大朝山地下厂房(26.4m);小浪底地下厂房(26.2m);二滩地下厂房(25.5m);十三陵地下厂房(23.0m);天荒坪地下厂房(22.4m); 龙滩尾调室(22.0m);大朝山尾调室(22.0m);东风地下厂房(21.7m);响洪甸地下厂房(21.5m);广蓄地下厂房(21.0m);太平驿地下厂房(19.7m);龙滩主变室(19.6m);江垭地下厂房(19.0m);鲁布格地下厂房(19.0m);东风地下厂房地下开关站(19.0m);天荒
11、坪主变窒(18.0m);大广坝地下厂房(15.2m);小浪底主变室(15.2m);二滩导流洞(20.5m);小浪底导流洞(19.6m);漫湾导流洞(15.0m)。主要工程,例如大型导流洞、地下厂房、调压井和主变室等,这些工程地质工作较为详细,岩石力学参数也通过试验确定,具备理论计算分析的条件,采用数值分析后还可对选定的支护参数的可靠性做出评定。表2 本规范与国标规定的系统锚杆长度比较(2)由于采用分部开挖或受钻架台车的限制,造孔空间狭小,无法按规定方向施工。(3)施工具有任意性,检查不到位。3.应采取的措施(1)根据开挖断面和开挖方式选择合适的长度。(2)严格按施工图纸施工。(3)严格质量检查
12、。4.关于锚杆注浆问题锚杆注浆有三种方法:(1)先插杆后注浆。(2)先注浆后插杆。(3)采用水泥药卷先填塞后插杆。这三种方法都存在注浆饱满程度问题。全长黏结型锚杆的质量主要取决于胶结材料与围岩的黏结强度和胶结材料在锚杆孔中的饱满程度,而胶结材料在锚杆孔中的饱满程度往往更为重要,所以,检查注浆效果仅用拉拔力检测是不够的。实际上拉拔力满足设计要求,但锚杆质量也不一定合格。如一根4m长的锚杆,钻孔直径为50mm,锚杆直径为25mm,锚杆承受的设计拉力为100kN,则有1.4m以上的胶结长度可满足拉力要求。如果这1.4m的胶结长度集中在孔口处,深部的2.6m没有黏结,锚杆也能承受100kN的拉力,此时
13、锚杆只在孔口处的l.4m有效,也就是设计锚杆有效的长度只有1.4m,这就造成对围岩加固的实际范围将由4m变成为1.4m,这是十分危险的。因此必须对全长黏结锚杆的注浆效果进行检查,保证锚杆全长有效。(二)喷射混凝土喷射混凝土也是经常采用的快速的支护措施。由于喷射混凝土都当作临时支护,所以其质量控制往往被忽视。实际上在结构设计中往往将喷射混凝土列为复合式衬砌的一部分,与混凝土永久衬砌联合承担荷载,所以必须对其施工质量进行控制。另外喷射混凝土支护往往涉及到施工期的安全问题,其施工质量更应受到重视。在该节中其质量通病主要列出4条,这4条为:喷射混凝土滞后、厚度不足、强度检测频次不足和实测强度不稳定。这
14、4条都是重要的质量通病,不按规范要求施工,可能出现较大的质量事故。1.关于喷射混凝土滞后问题:喷射混凝滞后问题较容易解决,主要做好施工组织设计,明确施工工艺流程,配备相应的施工资源,按序施工,决不能把喷射混凝土作业当做什么时候做都可以。2.关于喷射混凝土厚度控制问题喷射厚度是喷射混凝土质量的重要指标,很多工程只是在开挖面上喷上一层,厚度只有几厘米,甚至不足10mm,其危害是极大的,实际上厚度是很容易控制的,喷射混凝土往往是和钢筋网联合使用的,覆盖钢筋网,很容易做到。此外就是埋设厚度标桩,实施分层喷射。(1)喷射混凝厚度的质量标准喷射混凝土厚度合格条件有三个判据:平均厚度达到设计值;最小厚度大于
15、设计厚度的1/2,其绝对值不小于50 mm;小于设计厚度的点数一般隧洞不大于40%,大型洞室、水工隧洞和竖井不大于20%。喷层厚度检查的合格条件,考虑到围岩本身有起伏,喷层是紧贴岩面的,而且要求做到表面圆顺整齐,因此,不同部位喷层厚度相差的幅度比较大。根据一些开挖成型较好工程的实测结果统计,60%达到设计厚度,其余均不小于设计厚度的1/2的要求并不低。此时设计厚度的保证率为60%。要达到这个要求,还应配合采用光面爆破,加强施工管理。(2)喷射混凝土厚度的检查方法SL3772007第10.2.7条规定:对不过水部位可采用针探、钻孔或其它方法检查。对有压隧洞宜采用无损检测方法检查,检查断面间距,按
16、表 确定。表三 喷射混凝土厚度检查断面间距工程类型或围岩条件检查断面间距(m)一般隧洞(、类围岩)50100一般隧洞(、类围岩)2050V类围岩、大型洞室2030每个检查断面不少于5个测点,其中拱部不少于3个测点。3关于喷射混凝土强度问题(1)质量标准影响喷射混凝土质量的因素主要是材料质量和施工工艺。喷射混凝土的原材料包括水泥、砂、石、速凝剂、各种外加剂等。控制喷射混凝土的质量同普通混凝土一样,应从原材料做起。由于材料用量多,每批材料都有差异,因此每批材料进场后均应进行单项质量检查。由于材料配合比受人为因素影响,每次制备的混合料也不完全相同,因此每班作业至少应对配合比抽查两次,并详细记录配合比
17、抽查情况。抗压强度是喷射混凝的主要力学指标。一般情况下喷射混凝土抗压强度的高低,亦能反映其他力学性能的优劣,所以只要检查其抗压强度指标即可。一些重要工程当有特殊要求时,还要测定其抗拉强度、与围岩的黏结强度和抗渗强度等。喷射混凝土强度的检验试件,必须在喷射作业过程中采用喷模法制取,有特殊要求时还应在工程的代表部位钻取。喷射混凝土强度验收合格条件分为重要工程和一般工程两种情况。一般工程的规定,其设计强度等级的保证率只有50%。重要工程的规定,fck K 1 S n 0.9fc是主要条件,设计强度的保证率可达95%以上。考虑的主要方面是:采用计量抽样检验方案。使之能以较少的检验数量,得到有关产品质量
18、较多信息。采用母体标准未知的形式。这对于地下工程施工生产水平不易稳定,喷射混凝土强度质量易于波动的情况较为适用。兼顾使用者、施工者的双方利益。在限制漏判概率的同时,也适当限制错判概率。验收函数fck K1 Sn中的K 1值服从中心t分布规律。当试块组数一定时,K1值愈大则错判概率愈大,而漏判概率愈小,验收标准愈晋升,可能造成工程费用的浪费;反之,K1愈小,验收标准愈宽,可能造成对结构物安全的影响。为保证漏判概率不随试块组数而变,K1 值的取值必将随试块组数的增加而减小。本规范表10.2.3即为漏判概率限制在20%左右所取的K1值,为简便计,分为三档。fckmin K2 f c是第一条件的补充。
19、主要是控制分布曲线中,低强度一侧可能出现长尾的情况,以弥补其不足。(2)检查方法SL3772007第10.2.2条规定,“喷射混凝土强度检查,应在喷射作业时采用喷大板的方法进行,当有特殊需要时,还应采用现场取芯的方法进行检查”,检查频次为每一配合比每喷1000(含不足1000的单项工程)各取一组,每组试件为3块。(三)格栅与钢拱架格栅或钢拱架多用于围岩软弱、破碎或断层及影响带,结合锚杆和喷射混凝土联合使用,主要作用是利用其刚度抑制有害变形的发展,与锚杆、喷射混凝土及围岩形成整体结构。本节所列质量通病共5条,分别为刚度不满足设计要求;不沿实际开挖面铺设;未与锚杆焊接;底部垫墩岩体软弱、尺寸小和垂
20、直度超标、连系筋焊接不牢等。其最主要通病为不沿实际开挖面铺设,这是一条致命的通病。1.格栅或钢拱架的使用条件SL3772007第4.5.1条规定,格栅或钢拱架的使用条件为:(1)、类围岩。(2)断层带、断层影响带、卸荷带、强风化带和节理密集带等软弱地质地段,拱架在软岩、极软岩等采用人工或以人工和小型机械开挖的岩体作用最好,如极软岩隧洞、土洞、第三条或第四条的土洞、砂卵砾石等半胶结状态的洞段,例如南水北调、北京西四环暗涵等洞段,在SL3772007第4.1.5条的支护参数表中,在开挖跨度为10mB15m的类围岩和开挖跨度5mB10m的V类围岩中建议采用。2.不与围岩密贴的主要原因(1)没按规范要
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