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1、三峽永久船閘高強錨桿的應用與研究
2、第1?。?006-6349(2002)08-0010-03摘要：在三峽雙線五級船閘主體段的4面直立墻上實施的9.3萬根高強錨桿,是錨固技術(shù)上的一大發(fā)展。它解決了直立坡巖體與薄襯砌鋼筋混凝土墻的連接和襯砌墻的穩(wěn)定，同時解決了巖體與襯砌墻間因溫度變形差異而引起的剪切變形問題。對高強錨桿的結(jié)構(gòu)特點、相應的工藝技術(shù)及效果研究作了介紹。關(guān)鍵詞：三峽船閘；高強錨桿；施工技術(shù)；效果；研究中圖分類號：U641.5文獻標識碼：A1概述長江三峽水利樞紐工程雙線連續(xù)五級船閘，位于長江左岸壇子嶺北側(cè)，其軸線方向為110°，主體段長1607m。船閘修建在花崗巖山體
3、中深切開挖的深槽之中，開挖最大邊坡高176m，上部為斜坡段，下部閘首及閘室為直立坡段，直立坡最大坡高68.5m，雙線船閘間保留寬60m、高45~68m的直立坡巖體隔墩。閘室采用薄襯砌鋼筋混凝土墻結(jié)構(gòu)，厚1.5~2.4m，墻體混凝土通過高強錨桿與巖體連接。雙線五級船閘四面直立坡總面積約25.6萬m2，布置9.3萬根高強錨桿，這些錨桿具有加固直立坡巖體、維持閘室段薄襯砌鋼筋混凝土墻的連接作用；并在船閘運行期，當襯砌墻在閘室泄水后或檢修工況下，承受水壓力時，保證其穩(wěn)定。在閘首部位，錨桿兼有控制巖體變形，以確保人字門擋水功能的作用。因此，高強錨桿的應用能否滿足工程要求，是備受關(guān)注
4、的問題，也是工程施工的難題之一。2高強錨桿的結(jié)構(gòu)及布置2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計高強錨桿鉆孔為水平孔，孔徑為76mm，桿體為32mm的Ⅴ級高強精軋螺紋鋼筋，其結(jié)構(gòu)由灌注于巖體內(nèi)的內(nèi)錨段、澆筑于混凝土內(nèi)的外露段以及兩者之間的自由段等三部分組成。內(nèi)錨段設(shè)10mm鋼筋的圓圈托架，外露段端部設(shè)置錨墊板，自由段經(jīng)防腐處理安裝橡膠套管保護。高強錨桿結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖1。圖1高強錨桿結(jié)構(gòu)設(shè)計圖2.2錨桿布置高強錨桿的布置形式是根據(jù)水壓力的分布形態(tài)布置的，總體原則是上疏下密、上長下短，沿垂直向分3檔布置。閘首按高度的不同有兩種布置形式，第1種為與下閘室相接部位，錨桿長度為9m、11m和13m，排距1.5m
5、，孔距1.5m，外露端長為2.5m；第2種為與上閘室相接部位，錨桿長度為8m、10m和12m，排距1.2m、1.5m和1.5m，孔距2.0m，外露端長為1.45m、1.75m和2.05m。閘室錨桿長度為8m、10m和12m，排距1.35~1.5m、1.5~1.8m和1.8~2m，孔距1.3~2m、2m、2m，外露段長為1.45m、1.75m和2.05m。3受力特點及材質(zhì)性能3.1高強錨桿的受力特點3.1.1抗拉強度高強錨桿在船閘運行期，當襯砌墻在閘室泄水后或檢修時，受透水壓力、溫度及自重荷載作用，單根錨桿可能要承受600kN抗拉荷載。3.1.2適應剪切變形船閘高強錨桿是錨
6、固直立坡巖體，連接和加固薄襯砌混凝土墻的桿體。在直立坡巖體和薄襯砌混凝土墻間，存在著溫度荷載作用下的差異形變所形成的剪切應力和變形，最大剪切位移5mm。因此，高強錨桿必須具有適應剪切變形功能。3.2材質(zhì)性能根據(jù)錨桿在控制工況下，滲透水壓力的作用強度計算分析，單根錨桿應具有承受340MPa荷載的能力，再加上溫度變形差異而引起的剪切變形，錨桿要承受的荷載承受荷載更大。因此普通鋼材的錨桿桿體已很難滿足穩(wěn)定船閘結(jié)構(gòu)的要求。經(jīng)調(diào)研論證，設(shè)計采用32mm的Ⅴ級高強精軋螺紋鋼筋作為桿體，其力學性能指標為：屈服強度≥800MPa，極限抗拉強度≥1000MPa，伸長率≥6%，冷彎90°不出
7、現(xiàn)裂紋，鋼筋表面不得有結(jié)疤和橫向裂紋。4施工工藝4.1造孔雙線五級船閘，直立坡高45~68.5m，高強錨桿布設(shè)于直立坡上，月生產(chǎn)強度7000余根，高峰期強度高達13000余根。為解決高直立坡、高強度的鉆孔條件，采用搭設(shè)鋼管排架的方案。高強錨桿鉆孔為水平孔，終孔孔徑為76mm，孔斜率為2°~4°，孔深和孔位誤差小于10cm。解決高強錨桿鉆孔技術(shù)，關(guān)鍵是解決鉆孔的設(shè)備問題。國內(nèi)現(xiàn)有鉆機雖能滿足鉆孔的要求，但進尺慢、耗風量大，很難適應高強度、高速度施工的需要。針對錨桿鉆機的現(xiàn)狀，我們研制了一種新型的DCZ型錨桿鉆機。DCZ錨桿鉆機與其它錨桿鉆機有兩大改進，一是用孔外頂錘代替孔內(nèi)
8、潛孔錘，增大了單次沖擊能1~3倍；二是用電馬達代替了風馬達，降低了耗風量。經(jīng)多次試驗比較鉆孔進尺由原來2~6m/h提高到7~10m/h。在錨桿鉆孔施工中采用以DCZ型鉆機為主，其它鉆機為輔的施工方案。4.2自由段防腐處理4.2.1防腐技術(shù)要求 1）自由段范圍內(nèi)表面除銹達到的標準表面清潔度達到《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》（GB8923-88）中規(guī)定的Sa2等級，表面粗糙度應在60～80μm的范圍內(nèi)。2）噴涂材料及涂裝道數(shù)和厚度噴鋅材料的粒徑為2～3mm，純度為99.99%。封閉材料采用BPa。除銹后，表面清潔度及粗糙度均
