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，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。 （转载自http://zw.ＮＳＥaＣ.com科教作文网）

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（Dywidag公司生产）；DSI 77-159A型电动油泵；锚索张拉台车；天津市第一预应力钢丝有限公司生产的无粘结高强度低松驰钢绞线；柳州欧维姆（OVM）建筑机械有限公司生产的OVM·HM15－8型环锚锚具；DSI公司的防腐材料，包括PE防护套、防护帽、橡胶板及防腐油等。
3.2 施工程序
　　排沙洞的后张双圈无粘结环锚衬砌结构,在施工中没有更多的现成经验可以借鉴,经过探索，形成了一套渐趋成熟的施工工艺流程,如图3所示.

4. 主要施工方法
4.1 锚索的制作和运输
　　锚索加工采用在锚索加工厂集中加工制作。锚索加工厂内设一条放样通道、两个加工台和两个转盘，将锚索盘卷用16T吊车吊放于转盘上，然后将锚索顺着放样通道上的放样标志进行放样，用砂轮切割机切断。将切割好的锚索两根为一组用18号铅丝绑扎，每隔0.6m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.

　　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。

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