河床式水电站土建工程支护施工方案及技术措施.doc
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1、河床式水电站土建工程支护施工方案及技术措施1.1 概况1.1.1 工程范围xx水电站支护工程包括:明渠开挖边坡支护;闸坝、厂房基础支护;左右岸边坡开挖边坡支护、地下洞室支护等。1.1.2 支护类型本标主要包括支护类型如下:(1)锚杆(随机锚杆或系统锚杆);(2)喷射混凝土(包括喷射素混凝土、钢纤维喷射混凝土、钢筋网(或钢丝网)喷射混凝土);(3)预应力锚索(杆);(4)锚杆和各种喷射混凝土的组合;(5)钢支撑;(6)超前灌浆锚杆。1.1.3 主要工程量本标主体工程主要支护工程量主要有锚杆9460根,喷混凝土321m3,挂钢筋网11t,锚筋422m。本标段支护工程主要工程量见表12-1。表1-1
2、 主 要 支 护 工 程 量 表部位项目名称单位工程量备注消力池锚筋(25,L=6m)m422右岸边坡C20混凝土喷护m3321钢筋网(8)t1122锚杆(L=5m)根284425锚杆(L=5m)根3541进水渠 25锚杆(L=5m)根3590 尾水渠 25锚杆(L=5m)根1264进厂公路 25锚杆(L=5.0m)根501 厂房25锚杆(L=6m)根166 1.1.4 支护特点(1)支护工程与开挖紧密联系,在进行施工组织设计时,需充分考虑二者之间关系,合理组织,一般支护与开挖平行作业,滞后开挖不超过两个台阶,上层的支护要能保证下层的施工安全。(2)大部分支护工程属高处作业,作业面危险源较多,
3、需进行有效预防与控制,确保施工安全。(3)支护本身对施工安全极为重要,特别是临时支护,甚至是人员安全的保证,因此,施工质量要求严格。1.1.5 施工依据(1) GBl499-1998钢筋混凝土用热轧带肋钢筋;(2) GB50086-2001锚杆喷射混凝土支护技术规范;(3) DL/T5148-2001水工建筑物水泥灌浆施工技术规范;(4) DL/T5181-2003水利水电工程锚喷支护施工规范;(5) DL/T5123-2000水电站基本建设工程验收规程;(6) GB13013-91钢筋混凝土用热轧光圆钢筋。(7) 本工程设计文件、业主和监理工程师指示等。1.2 施工布置1.2.1 施工用风、
4、水、电施工用水:支护用水有限,采用与开挖共用水管自总布置形成的施工区域范围的供水管网中引至各施工部位。施工供风:支护供风与开挖等作业共用,采用电动空压机为主,移动柴油空压机辅助供风方式。空压机站利用开挖布置的空压站,移动式空压机根据需要设置在合适位置,根据施工需要移动。拟配置的供风机械包括20m3/min电动空压机2台,12m3/min柴油空压机1台。施工用电:直接采用专线从总布置提供的配电柜接线至各施工部位,配备一台50KW柴油发电机作为备用电源。1.2.2 施工平台边坡部位锚杆施工,根据其开挖方法和支护类型,采用脚手架钢管搭设锚喷支护施工平台,平台宽2.03.0m,临空面钢管围栏,高度不低
5、于1.2m,上铺竹夹板或脚手板,平台钢管与已有的锚杆外露端焊接固定。1.2.3 制浆系统由于本工程工作面点多面广,本支护工程供浆主要采用临时供浆的方式。在各施工部位附近设置临时制浆站提供支护施工用浆,制浆站设1台砂浆搅拌机和1台砂浆泵,布置若干锚杆注浆机或砂浆泵,在其旁设适宜的水泥平台和砂料堆放场地,制浆站占地面积为40m2。1.2.4 锚杆、钢格栅加工锚杆在钢筋加工厂内加工,加工好的锚杆采用汽车运至各施工部位,人工安装。钢格栅部件在钢筋加工厂内按施工图加工,现场组装。1.2.5 喷混凝土拌和本标段混凝土喷射部位主要分布在开挖边坡以及地下隧洞内。计划在开挖边坡合适位置和灌浆平洞内各设置一台0.
6、35m3移动式拌和机,由于喷射混凝土工程量较少,采用人工上料,水泥外加剂人工添加。本标喷射混凝土采用湿喷工艺。1.2.6 废渣废水处理施工过程中产生的废水、废浆经排水沟排至集水坑(井),经沉淀处理后,废水抽排至监理工程师指定地点或基坑废水处理系统,废渣运至指定弃渣场。1.3 施工程序(1)边坡喷锚支护工程在分层开挖过程中逐层组织施工,上层的支护应保证下层的开挖施工安全,一般滞后一个开挖梯段,最多滞后两个台阶。(2)地下洞室超前支护在布置部位开挖基岩露出后即进行施工,施工完毕后才能进行该部位开挖,超前锚杆在孔内砂浆终凝后,该部位方允许进行爆破施工。(3)每层开挖面支护一般先进行锚杆施工,然后进行
7、挂钢丝网及喷射混凝土施工,如开挖面岩面易风化时,根据实际情况可先行喷射混凝土保护;如遇破碎带及不稳定岩体,及时采用系统锚杆进行支护。喷射混凝土在锚杆安装完成后分两种形式施工:喷射素混凝土和挂网喷射混凝土,一般围岩只需素喷混凝土支护;地质条件复杂围岩段根据监理工程师指令,进行挂网喷射混凝土支护。素喷混凝土按清理锚杆喷射混凝土的顺序进行。挂网喷射混凝土支护按喷射第一层混凝土(厚5cm)挂钢筋网喷射第二层混凝土(达设计厚度)的施工程序进行施工。(4)喷射混凝土作业紧跟开挖工作面,喷射混凝土终凝至下一循环放炮时间不少于3h。(5)平洞支护施工紧随平洞开挖及时进行、分段施工,与平洞开挖平行交叉作业;不良
8、地质段施工时,加强围岩变形监测;采取钢支撑管棚预注浆、超前锚杆和锚喷支护等联合处理措施,确保围岩稳定和施工安全。1.4 支护材料1.4.1 主要材料性能要求(1)水泥:注浆锚杆以及锚索用水泥采用强度等级不低于P.O42.5的普通硅酸盐水泥,喷混凝土用水泥采用符合国家标准的32.5级普通硅酸盐水泥,进场水泥提供具有生产厂家的质量证明书。(2)砂:采用最大粒径小于2.5mm的中细砂。(3)骨料1)细骨料采用坚硬耐久的中、粗砂,细度模数宜大于2.5,使用时的含水率控制在56;2)粗骨料采用坚硬耐久的卵石或碎石,粒径不大于15mm;喷射混凝土中不使用含有活性二氧化硅的骨料,喷射混凝土的骨料级配,满足表
9、12-2的规定。表1-2 喷 混 凝 土 用 骨 料 级 配项 目通过各种筛径的累计重量百分数(%)筛径(mm)0.61.22.55.01015累计百分比17222331344350607882100(4)锚杆:锚杆材料按施工图的要求,选用级螺纹钢或变形钢筋;预应力锚杆的杆体采用热轧钢筋,其质量符合GB13013及GB1499的规定,或冷拉螺纹钢筋以及高强精轧螺纹钢筋,其质量符合有关规定。(5)水泥药卷:用于注浆和非注浆锚杆端头快速锚固的水泥卷,按施工图纸的要求,选购合格厂家生产的产品。(6)外加剂:注浆锚杆水泥砂浆中添加的速凝剂和其它外加剂,其品质不得含有对锚杆产生腐蚀作用的成分;喷混凝土用
10、速凝剂的质量符合施工图纸要求并提供生产厂家的质量证明书,其初凝时间不大于5min,终凝时间不大于10min,速凝剂掺量经试验确定,并经监理工程师批准后使用。(7)施工用水:符合JGJ63对水质的要求;拌和用水所含物质不影响混凝土和易性和混凝土强度的增长,对钢筋和混凝土无腐蚀作用。(8)网喷混凝土用钢筋(丝)网采用直径为412mm、屈服强度240MPa的光面钢筋(I 级钢筋),钢筋保护层厚度不小于50mm。1.4.2 施工配合比(1)用于注浆的水泥砂浆配合比,在以下规定的范围内通过试验选定。水泥:砂, 1:11:2(重量比);水泥:水, 1:0.381:0.45。(2)用于注浆的纯水泥浆液,其水
11、灰比为0.40.45,浆液中掺入适量的膨胀剂等外加剂,具体掺入外加剂的种类和数量根据设计要求并通过试验确定。(3)支护用混凝土标号为C20,其配合比根据设计要求须经室内试验和现场试验确定,速凝剂的掺量通过现场试验确定,拟采用如下配合比:C20标号喷射混凝土:水水泥=0.51 ;水泥砂小石=12.672.27 , 速凝剂掺量为水泥重量的4%。(4)所有施工用最终配合比试验成果报送监理工程师批准。1.5 岩石锚杆施工1.5.1 岩石锚杆类型(1)本工程明挖边坡和地下洞室临时或永久支护使用的锚杆类型:1)注浆锚杆:采用水泥砂浆全长注浆,用于永久性支护和施工临时支护的锚杆;2)非注浆锚杆:采用水泥卷进
12、行端头锚固,用于临时性支护的不注浆锚杆;3)预应力锚杆:对可能失稳的边坡或岩体施压加固,多为高强度钢材制成的预应力锚杆。用于边坡和地下洞室永久支护的预应力锚杆,全长灌注水泥砂浆。(2)本工程开挖超前支护或不良地质条件可能使用的锚杆类型:1)中空锚杆;2)自钻式锚杆;3)托盘锚杆。1.5.2 注浆密实度试验选取与现场锚杆直径和长度、锚孔孔径和倾斜度相同的锚杆和塑料管(或钢管),采用与现场注浆相同的材料和配比拌制的砂浆,并按现场施工相同的注浆工艺进行注浆,养护7天后剖管检查其密实度。不同类型和不同长度的锚杆均进行试验,试验计划报送监理工程师审批,试验结果报监理工程师审核。1.5.3 施工工艺流程本
13、工程拟采用主要施工方法的工艺流程如下:(1)注浆锚杆施工流程注浆锚杆施工根据锚杆长度以及入岩深度采用先安装锚杆后注浆或先注浆后安装锚杆工艺进行施工。浅孔锚杆(一般孔深6m以下)采用先注浆后安装锚杆的方法,其施工工艺流程如图12-1。深孔锚杆(一般孔深6m以上)采用先安装锚杆后注浆的方法,其施工工艺流程如图12-2。图1-1 浅孔锚杆施工工艺流程图图1-2 深孔锚杆施工工艺流程图(2)水泥药卷锚杆施工流程水泥药卷锚杆施工工艺流程如图12-3所示。图1-3 水泥药卷锚杆施工工艺流程图(3)自钻式中空锚杆施工流程自钻式中空锚杆施工工艺流程如图12-4所示。图1-4 自钻式中空注浆锚杆施工工艺流程图(
14、4)预应力锚杆施工流程预应力锚杆施工工艺流程如图12-5所示。图1-5 预应力锚杆施工工艺流程图1.5.4 造孔(1)钻孔设备及孔径根据不同部位与孔径要求采用YT28风钻和YQ-100B型潜孔钻造孔,孔径满足设计要求。(2)中空锚杆钻孔1)用作中空式锚杆的钢管规格、尺寸和材质均符合设计要求,由有经验的知名厂家采购。2)杆体的前端加工成不大于45的尖角。杆体的外露端可加工100150mm的管螺纹。直径较小,长度较短的中空式锚杆一般采用手风钻等冲击式风动工具将杆体打入围岩,直径较大,长度较长的中空式锚杆需要先钻孔,当成孔困难时可采用套管跟进法进行钻孔。(3)孔位、孔向和孔深控制严格按设计文件及设计
15、图纸的钻孔位置、孔向和孔深进行施工,保证孔位偏差小于100mm,孔深偏差不大于50mm。锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求。施工图纸未作规定时,其系统锚杆的孔轴方向垂直于开挖面;局部加固锚杆的孔轴方向与可能滑动面的倾向相反,其与滑动面的交角大于45。1.5.5 清孔钻孔完成后,将风管插入孔底用风将孔内岩屑吹出孔外。1.5.6 锚杆制作与安装(1)注浆锚杆制作与安装按设计图纸要求在钢筋加工场加工好锚杆。将锚杆用人工直接送入孔内。预应力以及后注浆锚杆放入锚孔前清除钻孔内的石屑与岩粉;检查注浆管、排气管是否畅通。(2)水泥药卷锚杆的锚固和安装1)水泥卷采用经过检验的合格产品,水泥卷采用塑料袋作外包装
16、,存放在干燥的仓库内,严防受潮;2)水泥卷在规定的贮存期内使用。使用前通过试验,验证水泥卷的性能,不使用受潮结块的水泥卷;3)锚杆安装前,施工人员先用杆体量测孔深,做出标记;4)水泥卷浸水后,立即用锚杆杆体送至孔底,并在水泥初凝前,将杆体送入,搅拌完毕;5)连续搅拌水泥卷的时间宜为3060s;6)安装托板和紧固螺帽必须在水泥石的强度达到10MPa后进行;7)安装托板时,螺帽的拧紧扭距不小于100Nm.托板安装后,定期检查其紧固情况,如有松动,及时处理。1.5.7 孔内注浆与围岩固结灌浆(1)注浆设备一般采用NZ130A型锚杆专用注浆泵或通用3SNS型注浆泵。(2)砂浆锚杆注浆1)先注浆的锚杆,
17、在钻孔内注满浆后立即插杆;后注浆的锚杆,在锚杆安装后立即进行注浆。2)锚杆注浆后,在砂浆凝固前,不得敲击、碰撞和拉拔锚杆。(3)预应力锚杆注浆1)当使用自由段带套管的预应力锚杆时,在锚固段长度和自由段长度内采取同步灌浆。2)当使用自由段无套管的预应力锚杆时,需二次注浆。第一次灌浆时,必须保证锚固段长度内灌满,但浆液不得流入自由段,锚杆张拉锚固后,对自由段进行第二次灌浆。3)永久性预应力锚杆采用封孔灌浆,使用浆体灌满自由段长度顶部的孔隙。4)灌浆后,浆体强度未达到设计要求前,预应力锚杆不得受扰动。5)灌浆材料达到设计强度时,方可切除外露的预应力锚杆,切口位置至外锚具的距离不小于100mm。(4)
18、中空锚杆固结灌浆1)当需要通过中空式锚杆对围岩进行固结灌浆时,注浆在围岩被喷混凝土覆盖之后进行。用来注浆的中空式锚杆,在杆体前端1/31/4杆长范围内的管壁上开孔。孔径可为6mm8mm,孔距沿管轴向可为100mm150mm,沿环向可为90,开孔宜布置成梅花型,托板上设计约12mm的排气孔。孔口处锚杆与孔壁之间的空隙进行封堵。注浆的浆液采用添加早强剂、减水剂、膨胀剂的水泥浆。注浆压力通过试验确定,一般不超过1MPa。注浆时,待排气管出浆后,封堵排气管,并继续灌注至预定压力,停止灌注,封堵钢管口。2)中空式锚杆用于管棚支护时,锚杆的仰角宜为3050;用作超前锚杆时,锚杆仰角宜小于30。锚杆的外露端
19、支承在随后安装的钢拱架上。1.5.8 锚杆张拉(1)张拉设备水泥药卷锚杆需要张拉时,使用套筒扳手进行张拉;注浆型预应力锚杆张拉采用小型液压油缸千斤顶张拉,张拉力一般为140KN。所有张拉设备在张拉及试验操作前一个月内进行核定,以后每个月重校一次。率定或重新率定证明的复印件在率定后两天内提交给监理工程师。(2)张拉有关规定1)锚杆张拉进行原位试验,通过试验确定合理的张拉工艺,验证张拉指标,避免强行张拉。2)张拉过程中保持锚杆轴向受力,必要时在托板和螺帽之间设置球面垫圈。3)按监理工程师指示方法进行张拉,张拉及注浆需监理工程师旁站。4)预应力锚杆锁定后48h内,若发现预应力损失大于锚杆设计值得10
20、%时,进行补偿张拉。5)张拉力的大小必须满足设计要求。张拉锚杆拧紧螺帽的扭矩不小于100N.m。6)托板安装后,定期检查其紧固情况,如有松动,及时处理。7)对于间距较小的锚杆群,注意锚杆张拉时的相互影响。1.5.9 质量检查与验收1.5.9.1 锚杆材质检验每批锚杆材料均附有生产厂的质量证明书,按施工图纸规定的材质标准以及监理工程师指示的抽检数量检验锚杆性能。1.5.9.2 注浆锚杆质量检查(1)注浆密实度试验:试验方法见9.5.2。试验段注浆密实度不小于90,否则需进一步完善试验工艺,然后再进行试验,直至达到90或以上的注浆密实度为止。按监理单位批准的该注浆工艺进行施工。(2)按监理工程师的
21、指示,对锚杆孔的钻孔规格(孔径、深度和倾斜度)进行抽查并作好记录,不合格的锚杆进行补充设置。(3)砂浆锚杆采用砂浆饱和仪器或声波物探仪进行砂浆密实度和锚杆长度检测。1)砂浆密实度检测:按作业分区200根为1组(不足200根按1组计),由监理工程师根据现场实际情况随机指定抽查,抽查比例不得低于锚杆总数的3(每组不少于6根)。锚杆注浆密实度最低不得低于80。当抽查合格率大于80%时,认为抽查作业分区锚杆合格;当合格率小于80%时,将抽查比例增大至6%,如合格率仍小于80%时,对作业分区内锚杆全部检测,对不合格的锚杆重新施工。2)锚杆长度检测:抽检数量每作业区不小于3%,杆体孔内长度大于设计长度的9
22、5%为合格。3)地质条件变化或原材料发生变化时,砂浆密实度和锚杆长度至少分别抽样1组。1.5.9.3 非注浆锚杆质量检查(1)本章所指非注浆锚杆指采用水泥卷进行端头锚固的锚杆。(2)质量检查采用抗拉拔力试验,200根锚杆为1组(不足200根按1组计),由监理工程师根据现场实际情况指定抽查,每组不少于3根。每组锚杆抗拉拔力平均值不低于锚固力设计值,最小值不低于锚固力设计值的0.9倍。(3)当抽查合格率大于80%时,认为抽查作业分区锚杆合格;当合格率小于80%时,将抽查比例增大至每组不少于6根,如合格率仍小于80%时,对作业分区内锚杆全部检测,对不合格的锚杆重新施工。(4)检查方法按照DL/T51
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