一种用于地下厂房的锚拉板结构及其施工方法与流程

本发明涉及水利水电工程，具体为一种用于地下厂房的锚拉板结构及其施工方法。

背景技术：

1、水利水电工程的建设，最关键的问题是根据实际水文、地形、地质等条件，考虑结构安全、经济节约的需要，合理布置主要的水工枢纽建筑物。其中，水电站厂房是水利水电工程中最重要的水工建筑物之一，其设计和建设需要充分考虑多种因素，以确保其安全、稳定、高效地运行。目前，由于坝址地形条件的限制，或工程枢纽总体布置的要求，部分水电站厂房需要远离河床，不能采用河床式水电站厂房结构将其布置在河床内，其通常在地面开阔，地基承载力较好的地段，采取布置地面厂房形式，形成地面式水电站厂房结构；而在高山峡谷区，地形陡峭，地面建筑物布置困难，则多采取布置地下厂房形式，形成地下式水电站厂房结构。

2、目前，现有的地下式水电站厂房结构在施工过程中面临着如下问题：

3、1)厂房位置围岩整体性差，不同岩石层之间的连接性较弱，岩石层之间存在空隙和裂缝，给地下厂房的施工带来了一定的不确定性。因此，在进行开挖时，岩层的坍塌和滑移的风险增加，安全问题突出，使得对地下厂房的支护工程提出了更高的要求；

4、2)地下厂房岩壁吊车梁成型困难，无岩台基础；且开挖后凹凸不平的基岩面使得锚拉板的厚度分布不均匀，而锚拉板的厚度不均匀将使得整个结构的受力分布不均匀。上述问题使得地下厂房结构在施工搭建的过程中，经常存在调节施工、多次加固施工等，施工过程困难、成本高。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种用于地下厂房的锚拉板结构及其施工方法，在开挖形成的岩壁吊车梁上浇筑有混凝土喷护层，在混凝土喷护层的外侧通过锚筋桩和预应力锚索连接锚拉板，其锚筋桩的锚杆外漏，且多件锚杆相间均匀布置，得到的支护结构稳定性好，而且可一次性完成施工，施工过程简单，解决了背景技术中记载的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于地下厂房的锚拉板结构的施工方法，包括以下步骤：

4、s1、支护施工

5、s1.1砂浆锚杆施工

6、在锚拉板上增加砂浆锚杆，边墙锚杆采用先注浆后插筋施工工艺，其施工工艺依次为：搭建工作平台、测量放样、造孔、冲洗孔、机械注浆、安插钢筋、砂浆回填孔口灌浆、孔口固定、待凝保护；

7、s1.2预应力锚索施工

8、在锚拉板上增加预应力锚索，钢锚墩位于锚拉板外，张拉后采用混凝土封锚，其施工工艺依次为：施工准备、测量放线、钻孔、锚索安装、锚固段及张拉段注浆、钢制锚墩安装、张拉、封孔灌浆、锚头防护处理；

9、s1.3锚筋桩施工

10、在锚拉板上增加锚筋桩，与系统锚杆及锚索间隔布置，其施工工艺依次为：测量定位：钻机就位、造孔、冲孔或洗孔、安装锚筋桩、灌注水泥砂浆；

11、s2、岩壁处理

12、要求锚拉板最小厚度不小于30cm，若局部锚拉板厚度小于30cm，根据实际情况对喷砼及壁岩进行人工凿除处理，以确保锚拉板混凝土30cm厚度及满足结构边线；

13、s3、锚拉板混凝土施工

14、s3.1基面清理及验收

15、清除锚拉板混凝土浇筑范围内的浮石、墙脚石渣和堆积物，保证岩面清洁湿润、无欠挖、无松动岩石进行基础验收；

16、s3.2测量放样

17、采用全站仪或水平仪进行精确测量放样，将岩壁吊车梁下部锚拉板体型的桩号、高程控制点线标示在明显的固定位置，并在便于度量的地方放出高程点，确定钢筋绑扎、立模边线以及梁顶高程，并做好醒目标记及保护措施；

18、s3.3排架搭设

19、施工脚手架采用标准型承插型盘扣式钢管支架进行搭设，全锚拉板范围一次性投入，整个工作面一次搭设完毕；

20、s3.4钢筋施工

21、锚拉板钢筋在场外制作完成后，按照地下厂房的分仓图及规划的分段、分仓施工顺序进行绑扎安装；

22、s3.5模板安装

23、模板安装前根据结构线位置间隔设置模板内侧混凝土垫块，并将模板面清理干净，涂刷脱模剂；

24、s3.6清仓验收

25、在混凝土浇筑前清理仓内的杂物，并冲洗干净，排除积水，检查钢筋、埋件；施工缝缝面及键槽槽面在混凝土浇筑时应凿毛处理并用水冲洗干净，经自检、复检、终检合格后验收，验收合格后进行混凝土入仓准备；

26、s3.7混凝土运输

27、混凝土水平运输采用混凝土罐车运输至工作面，垂直运输采用混凝土输送泵机入仓，插入式振捣器振捣；

28、s3.8混凝土浇筑

29、混凝土采用常态混凝土，岩壁吊车梁下部锚拉板混凝土使用混凝土运输天泵作为主要入仓手段，吊车吊罐入仓辅助；砼浇筑采用中薄层铺料，平铺法分层浇筑；锚拉板混凝土按照分段分仓规划，各段采用自下而上分层浇筑，浇筑分层厚度为30～40cm，采用自制铁皮溜管伸至仓内上下料，控制混凝土下料高度，防止混凝土出现离析现象；

30、s3.9收仓抹面

31、混凝土浇筑结束后及时平仓，平仓后要求锚拉板顶平整、高程准确，在高程浇筑完毕初凝前按要求在缝面预埋插筋；

32、s3.10混凝土养护及脱模

33、混凝土浇筑收仓后12h～18h开始进行洒水养护；侧模及端模脱模后对岩壁吊车梁下部锚拉板进行不间断喷水与养护，保证锚拉板混凝土连续湿润状态；

34、封头模板在混凝土终凝后拆除，侧模在混凝土达到75％强度后拆除，底模在达到规范及混凝土设计强度100％以后拆除；

35、s3.11成型混凝土保护

36、锚拉板浇筑时，不得进行围岩的开挖爆破；围岩的开挖，需待锚拉板混凝土强度达到28d龄期设计强度后方可进行，且爆破安全质点振动速度小于7cm/s；

37、模板拆除后设置木模板、竹跳板、废旧轮胎进行覆盖保护，爆破后对被砸坏的竹跳板及时进行修复，确保锚拉板混凝土不被砸坏。

38、进一步地，在s1.1中，砂浆锚杆的施工步骤为：

39、s1.1.1准备材料：锚杆为螺纹钢筋；水泥为强度等级不低于42.5级的普通硅酸盐水泥；砂的最大粒径小于2.5mm、细度模数在2.4～2.8之间的中细砂，使用前过筛；水泥砂浆的强度等级不低于m25；预应力锚杆的水泥砂浆的强度等级不低于m30；

40、s1.1.2造孔：锚杆孔采用搭设施工脚手架及垫渣填筑施工平台登高的方式进行施工，其孔位偏差不大于10cm，断层加强锚杆的孔轴方向与可能滑动面的交角大于45°；钻至规定深度后，用高压风吹孔，清除孔内碎屑，并且在注浆前，孔内岩粉先吹洗干净，排出积水；

41、s1.1.3锚杆安装及注浆：水泥砂浆采用现场拌制，并且采用“先注浆后插锚杆”的方式进行施工；

42、s1.1.4养护：注浆后的锚杆，在砂浆强度达到设计强度70％前，保护锚杆不被敲击、碰撞、拉拔和被爆破振动破坏；

43、s1.1.5锚杆质量检测：锚杆注浆7d后采用无损检测方法对锚杆进行砂浆密实度和锚杆长度检测；

44、s1.1.6不合格处理：采用无损检测法检测锚杆的长度比例，常规部位永久锚杆检测比例不小于施工总数的10％，杆体孔内长度大于等于设计长度的95％为合格；

45、其中，在s1.1.3中，“先注浆后插锚杆”的方法为：

46、注浆前先将注浆管端头削成斜口，在注浆管上按锚杆的入岩深度作出标记，以检查注浆管是否送到孔底；注浆时，注浆管插至孔底，然后拔出50～100mm开始注浆；注浆管随砂浆的注入缓慢匀速拔出，使孔内填满浆体；

47、插杆在加工时，用喷漆在杆体上按设计锚固长度作出标记，并在杆体1/3处安装钢筋制作的对中环，保证锚杆保护层；采用先注浆的永久支护锚杆，孔内砂浆注满后立即插杆，插杆时对插孔做临时封堵，以免砂浆外溢太多，当杆体深度达到设计锚固长度时，固定锚杆；杆体插入后，若孔口无砂浆溢出，应及时查找原因并补注；

48、在s1.1.6中，抽查合格率大于90％时，抽查作业分区锚杆合格，对检测到不合格的锚杆重新布设；合格率小于90％时，先增大抽查比例，如合格率仍小于90％，再全部检测，并对不合格的进行重新布设。

49、进一步地，在s1.2中，锚索孔采用搭设施工脚手架及垫渣填筑施工平台登高的方式进行施工，并采用液压履带锚索钻机钻孔，对于地质破碎带塌孔严重、无法成孔的，采用跟管辅助成孔不拔管工艺施工。

50、进一步地，在s1.3中，锚筋桩的施工步骤为：

51、s1.3.1制作锚筋桩：锚筋桩采用多根热轧钢筋及进浆管和回浆管组成；

52、s1.3.2钻孔、清孔：采用锚固钻机钻孔；钻孔完成后，用压力风将孔内岩屑吹出孔外，并将孔口作临时性封堵以防异物掉入孔内；

53、s1.3.3锚筋桩安装及注浆

54、采用先插锚筋桩和灌浆系统后立即进行注浆的方式进行施工，利用汽车吊、随车吊配合，人工安装；造孔完毕一根，安装一根，注浆一根；

55、其中，在s1.3.1中，制作锚筋桩的具体方法为：

56、锚筋桩制作前对钢筋进行调直、除锈和去污处理；锚筋桩接长采用螺纹套筒连接；锚筋桩相邻钢筋间隔150cm利用电焊连接；锚筋桩进、回浆管采用钢管，钢管与相邻钢筋每间隔150cm电焊连接；为保证锚筋桩在孔内居中，锚桩体上每隔200cm设置一圈对中钢筋，并与锚桩体钢筋电焊；

57、在s1.3.2中，锚筋桩钻孔采用搭设施工脚手架及垫渣填筑施工平台登高的方式进行施工；钻孔的钻头直径大于锚筋桩的直径2.5cm以上，孔径不小于90mm，允许偏差为100cm，孔深允许偏差为±50mm；孔轴方向垂直于基岩面，当钻孔方向与明显存在的构造面夹角减小时，调整部分锚筋桩方向，以增大二者之间的夹角，对裂隙发育的岩体采用特殊组合钻具，以保证成孔；

58、锚筋桩安装前，检查锚筋桩孔的清孔情况，排除孔内积水和岩粉；注浆前，孔内岩粉先吹洗干净，排出积水；注浆后，在砂浆凝固前，不得敲击、碰撞和拉拔锚杆；未注浆以及只在孔口用砂浆封口的锚筋桩均视为废锚筋桩；

59、锚筋桩注浆的水泥砂浆中水泥与砂的重量比为1:1～1:2，水泥与水的重量比为1:0.38～1:0.45；其中，骨料为中、细砂，最大粒径小于2.5mm，使用前经过筛分和清洗干净，拌制水泥砂浆均匀，防止石块或其他杂物混入，随拌随用，在初凝前使用完毕；

60、锚筋桩注浆的方法为：注浆管牢固地固定在锚筋桩上并保持畅通，随钢筋一起插入孔内，注浆管距孔底20cm，对于俯角小于30°的锚筋桩需安装排气管，并在注浆前对孔口进行封堵，注浆须待排气管出浆管或不再排气时停止。

61、进一步地，在s3.3中，施工脚手架的排架采用定制产品现场拼装的方式搭建，排架作为混凝土浇筑施工平台，其表面满铺双层竹跳板，并用铁丝将竹跳板与钢管脚手架绑扎连接，以防竹跳板发生滑动；立杆间排距为120cm×120cm，步距为150cm；在施工排架外侧每50m设置一道标准件安全旋转爬梯供人员上下，排架和爬梯临空面挂安全网封闭，保证施工作业人员安全。

62、进一步地，在s3.4中，钢筋施工的步骤为：

63、s3.4.1钢筋加工与运输：钢筋加工工艺依次为：钢筋对号、放样、检查、切断、弯曲、成品样、编号；加工完成后的钢筋的表面洁净无损伤，油漆污染和铁锈在使用前清除干净，带有颗粒状或片状老锈的钢筋不得使用；

64、加工成型的钢筋半成品通过吊车装卸，平板运输车运至施工现场，再经人工搬运至作业面，并按照钢筋类别及型号摆放整齐；

65、s3.4.2钢筋安装：钢筋的焊接在场外完成，运入场内直接安装；其中，钢筋在绑扎安装前，先将各预埋件位置由测量放线并标示在岩台上，钢筋在此部位错开各预埋件位置；钢筋安装按“先下后上，即先底部再上部；先内后外，即先绑扎靠岩壁侧钢筋，再绑扎远离岩壁侧的钢筋；先弯后直，层次清晰，相互配合”的原则进行；

66、钢筋焊接的接头满足在同一连接段内的接头面积不超过50％的要求，搭接长度根据设计要求及相应的规范施工；其中，纵向钢筋及环向钢筋接头焊接时，接头相互错开布置，钢筋过施工缝；锚拉板外侧钢筋网片与系统锚杆、锚筋桩外露端采用l型连接弯钩钢筋筋焊接牢固，连接弯钩钢筋与锚拉板外侧网片及锚杆、锚筋桩外露焊接时，双面焊缝长度均不得小于15cm；l型连接弯钩钢筋下料长度满足锚杆、锚筋锚固焊接长度，根据现锚拉板实际厚度下料加工后安装。

67、进一步地，在s3.5中，模板包括木模和木方；模板浇筑采用内撑外拉的形式固定模板，外部采用钢管作为大梁，内部在结构钢筋上焊接钢筋进行支撑，模板纵向小梁方木，间距不大于150mm；横向大梁为钢管，间距为500mm，大梁通过蝴蝶卡扣与拉模锚杆相连接，确保模板安装稳固。

68、进一步地，在s3.8中，混凝土浇筑过程中，人工平仓后采用插入式振捣器振捣，若干振捣器前后交叉梅花形插入振捣，快插慢拔，振捣器插入混凝土的间距不超过振捣器有效半径的1.5倍，距模板的距离不小于振捣器有效半径的1/2倍；振捣按顺序垂直插入混凝土：单个位置的振捣时间以15～30s，以混凝土不再下沉，逐层振捣，不出现气泡，并开始泛浆为止，杜绝漏振、欠振、过振现象，确保砼密实；上面一层在下面一层初凝前铺料浇筑，振捣时，插入式振捣棒插入下一层5cm。

69、进一步地，在s3.10中，混凝土养护的时间不少于28天；养护时，锚拉板顶部采用土工布覆盖，设自动喷淋配合人工洒水进行养护，保证锚拉板混凝土始终处于连续湿润状态；

70、侧模拆除仅拆除直立面木模板，拉模锚杆及拉杆仍保留在混凝土面上，用于岩锚梁混凝土浇筑时承重支架的连墙固定。

71、上述的一种用于地下厂房的锚拉板结构的施工方法得到的地下厂房锚拉板结构。

72、技术方案的有益效果是：

73、1.本发明提供的一种用于地下厂房的锚拉板结构的施工方法，其支护施工采用砂浆锚杆、预应力锚索和锚筋桩的组合方式，可以有效增强地下厂房的整体稳定性和抗震性能；

74、2.本发明提供的一种用于地下厂房的锚拉板结构的施工方法，其岩壁处理过程中，通过凿除不符合要求的局部岩壁厚度，确保了锚拉板的混凝土厚度不小于30cm，有效的满足结构边线的要求；

75、3.本发明提供的一种用于地下厂房的锚拉板结构的施工方法，其锚拉板混凝土施工过程中，采用精确的测量放样和模板安装工艺，以确保锚拉板的形状和尺寸符合设计要求；

76、4.本发明提供的一种用于地下厂房的锚拉板结构的施工方法，其在混凝土浇筑前进行仓内清理和验收，确保仓内没有杂物和积水，钢筋和埋件也经过检查，以保证混凝土浇筑质量；

77、5.本发明提供的一种用于地下厂房的锚拉板结构的施工方法，其混凝土浇筑后的养护和脱模工作，包括洒水养护和持续喷水保持锚拉板混凝土的湿润状态，同时在混凝土终凝后适时拆除封头模板，并在混凝土达到规定强度后拆除侧模和底模，以保护和维护锚拉板混凝土的完整性；

78、6.本发明提供的一种用于地下厂房的锚拉板结构的施工方法，其锚拉板混凝土浇筑后，为上部岩壁吊车梁混凝土施工提供了岩台基础，有利于岩壁吊车梁质量和后期运行的稳定性。

79、综上可知，利用本发明提供的施工方法对于“厂房位置围岩整体性差，不同岩石层之间的连接性较弱，岩石层之间存在空隙和裂缝；开挖后基岩面的凹凸不平”工况下搭建的地下厂房，其锚拉板结构的稳定性、强度和耐久性，保障整个工程的安全和可靠性。