小湾水电站泄洪洞F7断层支护施工技术

时间:2022-04-21 01:06:44

小湾水电站泄洪洞F7断层支护施工技术

摘要:小湾水电站泄洪洞F7断层开挖支护采用“新奥法”施工,开挖后及时对周边围岩喷混凝土封闭,形成初期简单的柔性支护环,超前支护及系统锚杆跟进,进一步的加强围岩的稳定,同时快速利用机械配合人工进行工字钢拱架的安装,挂钢筋网喷混凝土;成功的穿越了F7断层。

关键词:小湾水电站泄洪洞;F7断层锚杆钢支撑喷混凝土施工工艺

1、概述

1.1工程概况

小湾水电站在澜沧江中游河段,属大(1)型一等工程,该工程由混凝土双曲拱坝(坝高294.5m)、坝后水垫塘及二道坝、左岸泄洪洞及右岸地下引水发电系统组成。水库库容为149.14×108m3,电站装机容量4200MW(6×700MW)。

F7断层在有压段泄0+200左右出露[泄洪洞有压段(泄0+020.000~0+428.444)],围岩为Ⅴ类围岩。支护参数为:砂浆锚杆Φ32(Φ28)@1.0m×1.0m,L=9m(6m),外露0.5m,梅花形交替布置,视需要采用Φ32,L=9m的中空自进式注浆锚杆代替系统锚杆;过F7断层每间隔0.5m设置1榀钢支撑,其余洞段视需要设置钢支撑或挂Φ32@0.25m×0.25m的钢筋网片;腰线以上挂钢筋网φ6.5@0.2m×0.2m;顶拱270°范围喷钢纤维混凝土,厚度为0.2m。

2、主要支护施工方法

2.1锚杆施工

1、砂浆锚杆

施工措施

(1)造孔

①钻孔点由测量人员进行放样,并在岩面上做明显的标志,开孔的位置在任何方向的偏差均要小于100mm。

② 锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求。钻孔方位偏差不应大于5o。锚孔深度满足设计要求,孔深偏差值不大于50mm。

③ 砂浆锚杆的钻孔孔径大于锚杆直径。当采用“先注浆后安插锚杆”的程序时,钻孔直径应大于锚杆直径15mm以上。当采用“先安插锚杆后注浆”的程序时,钻孔直径应大于锚杆直径25mm以上。对于长度大于等于7m的顶拱锚杆应采用自带注浆管、先插锚杆后注浆的方式,钻头直径与此相匹配。

④ 钻孔完成后用高压风、水联合清洗,将孔内松散岩粉粒和积水清除干净。

(2)锚杆的安装及注浆

上倾角>45°且长度≥7m的砂浆锚杆采用先插锚杆后注浆,注浆系统满足设计要求;其余砂浆锚杆采用先注浆后插锚杆。

采用“先注浆后插锚杆”时:① 在钻孔内注满浆后立即插杆,锚杆插送方向要与孔向一致,插送过程中要适当旋转(人工扭送或管钳扭转);② 锚杆插送速度要缓、均,有“弹压感”时要作旋转再插送,尽量避免敲击安插。

采用“先安锚杆后注浆”时:① 锚杆安装后立即进行注浆,对于上仰的孔应有延伸到孔底的排气管,并从孔口灌注水泥浆直到排气管返浆为止;② 对于下倾的孔,锚杆注浆管一定要插至孔底,然后回抽3~5cm,送浆后拨浆管必须借浆压,缓缓退出,直至孔口溢出(管亦刚好自动退出);⑦ 注浆完毕后,在浆液终凝前不得敲击、碰撞或施加任何其它荷载。

2、自进式锚杆施工

施工措施

(1)锚杆的安装:① 锚杆安装前,检查自进式锚杆孔中是否有异物堵塞;若有,应清理干净;② 连接钻头和锚杆、凿岩机和钎尾、钻机连接套和钎尾、锚杆和钻机连接套等;③ 由测量人员给出设计孔位位置,然后钻进,在破碎岩石中钻进时,钻头的水孔易堵塞,因此在钻进时,放慢钻进速度,多回转,少冲击,注意水从钻孔中流出的状况,若有水孔堵塞的现象,应后撤锚杆500mm左右,并反复扫孔,使水孔畅通,然后慢慢推进,直到设计深度;④ 钻进至设计深度,将锚杆从钻机连接套上卸下,锚杆按设计要求外露;⑤ 用钢管将止浆塞通过锚杆外露端打入孔口100mm左右作为封孔进行注浆,如注浆压力较大或围岩较为破碎,也可采用锚固剂封孔。

(2)锚杆的注浆:① 检查注浆泵及其配件是否齐备和正常,水泥浆或水泥砂浆的水灰比或粒径、湿度等是否符合设计要求;② 用水或高压风检查锚杆孔是否畅通,调节水流量计使砂浆水灰比至设计值为止,从泵出口出来的砂浆,必须要均匀,不能有断续不均现象;③注浆过程应连续灌注,不停顿,一次完成,观察浆液从止浆塞边缘流出或压力表达到设计值,即可停泵;④在浆液终凝之前,不得敲击、碰撞或施加任何其它荷载。

2.2钢支撑施工

F7断层钢支撑采用工20b工字钢弯制而成。

施工措施

(1)工字钢弯曲、切割

工字钢定长6m,用工字钢弯曲机加工,并根据加工半径适当调节液压油缸伸长量。

弯好一个单元切割一个单元,工字钢切割时可采用量外弧长度、量内弦长度等办法,利用定型卡尺,控制工字钢切割面在径向方向上,然后用矢笔划线,利用氧焊切割,切割时,割枪必须垂直于工字钢,并保证切割面平整,切割完后,对切割面突出的棱角进行打磨。

(2)接头板焊接

接头板上的螺栓孔必须精确,与工字钢焊接时,必须上、下、左、右对齐固定后,方可进行焊接,焊接完成后,对螺栓孔、接头板面进行打整,减少工字钢组装连接时的误差。

(3)钢支撑安装

安装前进行断面尺寸检查,及时处理欠挖侵入净空部分,保证钢支撑正确安设,工字钢底脚必须垫实,以防围岩变形,引起工字钢下沉。

钢支撑与初喷混凝土之间要紧贴,在安设过程中,当钢支撑与围岩之间有较大间隙时安设垫块,垫块数量不大于10个,两排钢支撑间沿周边每隔0.5m用φ32连接钢筋与上一榀工字钢连接,形成纵向连接架。拱脚高度不够时设置钢板调整。钢支撑安装完成后和锁脚锚杆焊接牢固,使之成为整体结构。

2.3喷混凝土施工

F7断层喷混凝土采用“湿喷法”进行,喷混凝土与开挖、锚杆施工跟进平行交叉作业。

喷混凝土施工措施

(1)准备工作

作业区有足够的通风照明,喷前要检查所有机械设备和管线,确保施工正常。对渗水面做好处理,备好处理材料。F7断层有钢支撑喷层厚度可以以工字钢下翼缘全部覆盖为准。

(2)挂钢筋网喷混凝土

钢筋网由屈服强度为240MPa的光面钢筋(I级钢筋)加工而成。安装钢筋网要尽量紧贴岩面,对有凹陷较大部位,可加设膨胀螺杆拉紧钢丝网,再挂铺钢筋网,并与锚杆和附加插筋(或膨胀螺栓)连接牢固,最后分2~4次施喷混凝土至设计厚度。

(3)喷射要点

喷射混凝土作业分段、分片依次进行,喷射顺序自下而上,避免回弹料覆盖未喷面。分层喷射时,后一层在前一层混凝土终凝后进行,若终凝1h以后再行喷射,应先用高压风水冲洗喷层面。喷射作业紧跟开挖工作面,混凝土终凝至下一循环放炮时间不得少于4h。

为了减少回弹量,提高喷射质量,喷头应保持良好的工作状态。调整好风压,保持喷头与受喷面垂直,喷距控制在0.6m~1.2m范围,采取正确的螺旋形轨迹喷射施工工艺。刚喷射完的部分要进行喷厚检查不满足厚度要求的,及时进行复喷处理。挂网处要喷至无明显网条为止。

(4)养护

喷射混凝土终凝2小时后,应喷水养护,养护时间一般不得少于14天,气温低于5℃时,不得喷水养护。

3、结语

小湾水电站泄洪洞F7断层带支护采用“新奥法”施工,安全、快速的穿越了F7断层。

泄洪洞F7断层带施工期观测结果表明:F7断层带围岩变形观测测值呈收敛状态,没有突变现象发生;锚杆应力受力较好,观测结果稳定,说明湾水电站泄洪洞F7断层带支护方案是科学合理的。

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