导流洞进口高边坡3#悬挑式锚索梁施工技术研究

导流洞进口高边坡3#悬挑式锚索梁施工技术研究

王左

王左

中国水电建设集团十五工程局有限公司陕西西安710000

摘要：新疆大石峡水利枢纽工程是国务院确定的172项节水供水重大水利工程之一，前期导流洞工程安全顺利施工是后续主体工程按期开展的保证。导流洞进口高边坡布置三排锚索梁，其中EL1532m高程（最高处）的3#锚索梁为悬挑式结构。3#锚索梁长40.5m、宽0.8m、高2m，采用C25钢筋混凝土浇筑，锚索梁施工综合荷载约2500KN，布设8根40m的1500KN预应力锚索。3#锚索梁采用Q345级φ89×6mm两排钢管及斜撑组成悬挑式支撑结构方案，安全顺利的完成3#悬挑式锚索梁施工。

关键词：新疆大石峡、导流洞进口、3#悬挑式锚索梁、悬挑支撑方案

1概况

新疆大石峡水利枢纽工程是国务院确定的172项节水供水重大水利工程之一，也是第一批国家层面联系的社会资本参与重大水利工程建设运营12个试点项目之一。大石峡水利枢纽工程开发任务是灌溉、防洪、生态保护和发电。水库正常蓄水为EL1700m，正常蓄水位以下库容11.48亿m3。电站总装机容量750MW，多年平均发电量19.28亿kW•h，为Ⅰ等大（1）型工程。枢纽工程由挡水建筑物、泄水建筑物和左岸引水发电系统等组成。

导流洞进口高边坡顶部高程EL1580m，河床水面高程EL1490m，垂直高度90m。高边坡自然坡比1：0.3且局部存在倒悬体，边坡岩性为薄层夹中厚层微晶灰岩，层面发育，小断层及层间裂隙发育，围岩稳定性差。3#锚索梁位于导流洞进口EL1532m高程，为C25钢筋混凝土悬挑式结构。3#锚索梁长40.5m、宽0.8m、高2m，施工综合荷载约2500KN，布设8根40m的1500KN预应力锚索。

2方案比选

3#悬挑式锚索梁施工高程为非开挖区，为确保施工安全，在施工前对3#悬挑式锚索梁的初步施工方案有3种，反复讨论和受力分析计算后确定最终方案。

2.1方案一

由导流洞进口EL1511m高程2m宽的临时施工平台向上搭设承重式脚手架，作为EL1532m高程3#悬挑式锚索梁的支撑系统。经实地查勘和断面图模拟分析后，发现由于导流洞进口天然坡面较陡且起伏较大，局部有倒坡，不具备搭设承重式脚手架的条件。

故方案1不可行。

2.2方案二

借鉴桥梁施工中穿钢棒法施工盖梁的方法。在锚索梁底部采用100B造孔，孔距3m，孔径120mm，造孔完成后安装一排单根6m长的A45型φ90或φ70钢棒，入岩5m，外露1m，最后灌注0.8：1～1：1纯水泥浆进行锚固，形成悬挑式支撑系统。

经分析，单根6m长φ90钢棒重约301kg，单根6m长φ70钢棒重约182kg，钢棒重量较大，施工安全风险、难度、成本都较大。同时经受力分析计算，采用单排A45型φ90或φ70钢棒作为纯悬挑支撑系统，抗剪强度满足要求，但抗弯强度不满足要求。

故方案2不可行。

2.3方案三

采用Q345级φ89×6mm两排钢管及斜撑组成悬挑式支撑结构方案。100B钻机造孔，孔距3m，排距1.5m，孔径120mm，上层钢管入岩5m，外露1m，下层钢管入岩2m，外露0.5m，人工安装完成后灌注0.8：1～1：1纯水泥浆进行锚固，形成悬挑式支撑系统。

经分析，单根6m长φ89钢管重约73kg，有利于施工，同时经受力分析计算，Q345级φ89×6mm双排钢管及斜撑组成的悬挑结构抗剪强度和抗弯强度均满足安全稳定要求。

故方案3可行。

3锚索梁钢筋混凝土施工

利用导流洞进口EL1520m临时平台，搭设EL1520m～EL1532m范围双排脚手架，作为锚索造孔和锚索束安装的施工作业平台。利用脚手架作业平台，采用100B钻机造锚索孔并清孔，然后进行锚索束的安装及锚索内锚段的灌浆作业。

锚索安装完成后，利用现有脚手架开始双排φ89钢管及斜撑的悬挑支撑施工。采用100B钻机造孔，孔距3m，排距1.5m，孔径120mm，上层钢管入岩5m，外露1m，下层钢管入岩2m，外露0.5m，人工安装完成后灌注0.8：1～1：1纯水泥浆进行锚固，上下两排钢管之间两道钢管斜撑支撑，最终形成悬挑式支撑系统。在悬挑支撑上纵向安装3排I18工字钢并焊接牢固，然后铺设12mm厚高强竹胶作为底模，人工安装钢筋及侧模，模板加固完成后使用混凝土泵分层浇筑锚索梁混凝土。为确保施工安全，悬挑支撑结构不与施工脚手架连接，互相独立各自承担相应的荷载。悬挑式支撑结构安装，详见图1。

图1φ89钢管悬挑式支撑结构安装示意图

3.1φ89钢管悬挑式支撑结构

（1）钻孔

φ89钢管悬挑式支撑结构布设两排钢管，造孔时先造上排孔，后造下排孔。上排孔布置在3#锚索梁底部下侧18cm处，间隔3m布置。考虑锚索梁附近的岩石表面破碎，上排造孔深度为5m，在上排钢管下部1.5m处对应布设下排孔，孔深2m。100B钻机造孔时须注意各孔位应布置在同一水平面上，造孔深度偏差不大于5cm，孔口周围50×50cm面积内清理整平。造孔完成后随即将孔内岩屑冲洗干净，然后将孔口封堵密实，防止在施工过程中石硝等杂物落入孔中。

（2）注浆及钢管安装

采取先注浆后插钢管的方法进行施工，先灌注上排孔，后灌注下排孔，灌注作业时将注浆管插至距孔底50~100mm，随水泥浆的注入匀速拔出，孔内注满水泥浆后及时将钢管插入，将钢管调整至孔位中间，并进行水泥浆的补注。上排钢管仅注入岩段，下排钢管需将整段钢管灌注密实。注浆完成后，在水泥浆凝固前不得敲击、碰撞和拉拔钢管。

（3）斜撑钢管的制作与安装

斜撑钢管作为辅助支撑结构，应保证钢管的长度和稳定性，钢管同样采用φ89钢管制作，长度根据现场实际情况确定。为保证斜撑钢管与上下排钢管连接的牢固性，采用焊接连接，连接前使用切割机等工具，将斜撑钢管两端加工成与上下排钢管有良好契合度的截面。焊接应牢固，焊缝光洁均匀，无漏焊、无焊穿、裂缝、咬边、溅渣、气孔等现象，焊渣应清理干净。

3.2底模施工平台安装

（1）纵向Ⅰ18工字钢安装

在悬挑式支撑结构上排钢管靠近岩体侧0.8m范围内铺设3排I18工字钢。工字钢采用Q235材质，每根长9m，通过人工转运至EL1532m脚手架平台，然后进行铺设作业。工字钢铺设时接头采用焊接，在同一跨内，工字钢接头不应大于2个。铺设完成后沿工字钢纵向间隔2m使用φ20连接钢筋将三排工字钢连接，工字钢与φ89钢管之间采用电焊焊接固定。工字钢安装，详见图2。

4.5结论

采用上下两排Φ89×6mm的Q345级钢管及斜撑组成悬挑式支撑结构和3排I18工字钢的支撑结构，满足安全稳定要求。

5结语

导流洞进口高边坡3#悬挑式锚索梁施工的重点和难点就是确保施工方案的安全性和可靠性。在反复对比论证和受力分析计算后，最终确定了既能保证施工安全，又能最大限度的降低施工难度，节约施工成本的方案。以理论受力计算分析为基础，通过合理的规划和现场严格的控制，确保了导流洞进口高边坡3#悬挑式锚索梁安全、顺利完成，也为类似工程起到借鉴的意义。

参考文献

[1]袁媛，梁峰.新疆北部某水电站导流洞进口高边坡塌方处理[J].西北水电，2011（04）：20-21+25.

[2]程可，王善武.深溪沟水电站导流洞进口高边坡锚索排架施工安全控制[J].四川水力发电，2009，28（01）：18-20.