小浪底排沙洞后张无粘结预应力混凝土衬砌施工

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1、小浪底排沙洞后张无粘结预应力混凝土衬砌施工摘要：双圈环绕无粘结预应力锚索技术是当前世界上隧洞施工中最先进的技术，该技术成功地解决了薄覆盖层的地下洞室群密集分布与高水头压力对洞室承压要求的矛盾，最大限度地缩小了开挖洞径，减少了洞身衬砌的钢筋安装量与混凝土浇筑量，降低了成本。小浪底排沙洞无粘结预应力混凝土施工的施工程序和施工方法对类似工程有参考价值。关键词：隧洞衬砌预应力锚索无粘结预应力后张预应力施工小浪底水利枢纽1.工程概况　　小浪底水利枢纽共设有3条排沙洞，洞长均为1100m左右，分别由进口闸室、弯段、洞身段、出口闸室、下游明流槽和挑流鼻坎组成。3条洞的布置轴线相互平行。洞身长分别

2、为：1号洞850.74m、2号841.74m、3号洞831.74m。排沙洞以防渗帷幕线为界，分为上游洞段和下游洞段。混凝土衬砌均采用一次成型的方式浇筑。上游洞段，水击影响较弱，采用普通钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度为70cm；下游洞段水击影响明显增强，采用双圈环绕无粘结后张法预应力混凝土衬砌，衬砌厚度为65cm，预应力段总长度为2169米。在1号排沙洞的上游洞段，设计了两块预应力混凝土的生产性试验段，一块锚具槽轴线与铅垂线的夹角为450，另一块为600，在这两个试验段内埋设了180多个观测仪器。排沙洞的布置如图1.2.双圈锚索的布置　　锚索在衬砌块段内按12.05米长为一个单元进行布置，

3、混凝土衬砌设计厚0.65米，衬砌内径为6.5米，每块衬砌安装24束锚索，锚索间距0.5米，施工所预留的24个锚具槽间隔布置于衬砌下半圆周的两侧，其几何尺寸为：长×宽×深=154cm×32cm×25cm，锚具槽中心线与洞的铅垂半径成45°夹角，其布置如图2所示。　　每束锚索由8根公称直径为φ15.7mm、标准强度为fPTK=1860Mpa的无粘结钢绞线构成，每两根钢绞线绕两圈形成7200包角后分成内外两层布置，两层钢绞线的间距为0.13米。钢绞线两端交汇于锚具槽内，每束锚索设计控制张拉荷载为1674KN。3.主要施工设备、材料及施工程序3.1主要施工设备和材料　　根据工程施工需要和施

4、工条件选用了以下施工设备和材料：外层钢筋安装台车；内层钢筋及锚索定位安装台车；C1FA全断面针梁钢模台车（意大利CIFA公司设计制造）；混凝土泵（国产SANY60型）；混凝土罐车（国产6m3）；气动附着式振捣器（意大利CIFA公司制造）；软轴插入式振捣器；H0Z950/100型千斤顶（Dy绑扎一个点，然后顺着加工绕台转两圈。加工台需预先用红油漆标注出底拱中心线和锚具槽中心线。加工好的锚索，直径太大，无法将其运进洞内，为此将其叠成8字形，再折叠成一个小圆圈，放于运输锚索的贮存支架内。采用16T吊车将锚索贮存架吊装于由15T三菱自卸汽车改装成的平板车上，并运进洞内。4.2锚索的安装.　

5、　锚索通过托架附着在外层钢筋上，所以锚索的测量定位是在外层钢筋上完成的。其具体工序为：外层主筋安装→测量定位→托架分布筋及分布筋安装→锚索安装。一束锚索在非锚具槽范围，锚索内、外层的距离是一致的。但在靠近锚具槽的地方，锚索按渐开线的形式进行分布。在该区域根据不同断面的坐标设置了一些不同型式的托架，对应特殊断面的特殊托架有5种型式。特殊托架不完全对称，施工时要严格按方向正确就位。为了保证托架的安装精度，托架采用在场外制作，然后一个接一个严格按精度要求把托架焊接在分布筋上。锚索安装一般有两种方法：绳圈法和穿梭法，绳圈法适于一般锚索的安装，穿梭法用于钢模支腿位置锚索的补齐。4.3锚具槽施

6、工　　锚索安装完后，检查各序号锚索在特殊托架位置坐标准确无误后,开始锚具槽盒的安装与施工，其工序如下：校核锚具槽盒与支撑钢筋→在定位钢筋上铺设一层2.5mm的钢丝网，并用铅丝在钢丝网上铺设一层4mm厚的泡沫板→在泡沫板上放置锚索定位模板→分层安装锚索→安装外模边板、端板→安装边板连接杆→安装外模弧形顶模→整个外模边模、端模、顶板五个面设置2cm厚泡沫板并用封箱胶带密封。在新浇混凝土脱模并拆除锚具槽模板和清除保护锚具槽的泡沫后，采用人工使用风镐配合錾子对锚具槽各个面进行凿毛。锚具槽回填c40级无收缩混凝土，c40级混凝土是在普通混凝土的配合中掺入水泥重量的13~15%的膨胀剂,，混凝

7、土坍落度控制在9cm，最大骨料粒径控制在14mm之内，以便使Ⅱ期混凝土浇得更密实。模板采用5mm厚的开口弧形钢模板，混凝土浇完拆模后，清除超浇的三角体混凝土并打磨光滑。4.4张拉施工　　衬砌混凝土浇筑完成且强度达设计要求后，用集张拉端与固定端于一体的游动型锚具将锚索连接安装，用专用变角张拉装置对锚索进行张拉并锁定。通过锚索张拉变形挤压PE套和混凝土，使混凝土衬砌环受到径向挤压力和切向拖曳力，从而使衬砌环截面形成预应力。技术规范规定，锚索的张拉力不能超过破断力的75％，