[发明专利]无粘结环锚预应力衬砌结构锚具槽混凝土回填装置及施工方法

说明书

本发明公开了一种无粘结环锚预应力衬砌结构锚具槽混凝土回填装置以及基于混凝土回填装置实现的混凝土回填施工方法。混凝土回填装置包括浇筑模板和弯曲度调节构件。浇筑模板为用于覆盖住锚具槽槽口、可弯曲的平板。浇筑模板的固定端设有圆形固定孔，调节端设有椭圆形调节孔，固定孔、调节孔用于穿设在锚具槽槽口两端的预埋件上。弯曲度调节构件包括条型支撑板和压板，压板与支撑板两端相连，压板与支撑板的中间部分通过可调节式顶杆相连。弯曲度调节构件的两端设有用于穿设在锚具槽槽口两端的预埋件上的安装孔。混凝土回填装置对锚具槽可实现有效、快速、省力的混凝土回填，浇筑的混凝土坚固密实，新旧混凝土结合面无裂缝，与整个衬砌结构的协调一致性好。

技术领域

本发明涉及一种应用于无粘结环锚预应力衬砌结构锚具槽的混凝土回填装置以及基于该混凝土回填装置实现的混凝土回填施工方法，属于锚具槽混凝土回填技术领域。

背景技术

有压输水隧洞一般采用预应力衬砌，环锚预应力衬砌是解决“围岩条件较差、覆盖层较薄”的有压输水隧洞的新型衬砌技术。根据预应力筋与混凝土的接触关系不同，可将环锚式衬砌分为有粘结和无粘结两种形式。我国自上世纪90年代以来开始在有压隧洞中应用环锚预应力衬砌结构，并且随着国家大型工程的兴建，长大、高压隧洞施工逐渐增加，使得无粘结环锚预应力衬砌结构的应用增多。我国先后在清江隔河岩水电站、南盘江天生桥一级水电站和南水北调穿黄隧洞采用了有粘结环锚预应力衬砌结构，在小浪底排沙洞和辽宁大伙房水库工程中也采用了无粘结环锚预应力衬砌结构，目前正在修建的有引松供水预应力隧洞采用的也是无粘结环锚预应力衬砌技术。

无粘结预应力体系的实现方式是：①采用塑料PE套管包裹钢绞线；②用油脂或油性蜡填充内部空隙；③将锚索捆成束后绑扎于非预应力筋内侧；④当衬砌混凝土达到指定强度后进行张拉；⑤把锚固段和张拉段钢绞线固定于同一锚板中；⑥回填锚具槽后形成封闭的环状受力体系。目前诸多研究表明，无粘结环锚预应力衬砌结构形式较有粘结相比，其具有混凝土整体受力更加均匀、预应力损失大幅降低、钢绞线用料少、预应力薄弱区域较小和施工便捷等优势，其应用成果可推广到各种环形压力管道：如高内压输水隧洞、抽水蓄能电站的调压井、污水消化池以及输油管道等，因而无粘结环锚预应力技术具有广阔的发展前景。

但是，无粘结环锚预应力衬砌结构相对于有粘结又存在锚固体系的稳定性较差的缺点。而锚固体系保持稳定性的关键在于锚具槽的施工质量及防腐措施。为了便于张拉施工并考虑衬砌的整体受力情况，无粘结环锚预应力衬砌结构的锚具槽一般布设于衬砌结构的下半部一侧45°的位置，例如小浪底排沙洞、大伙房水库均采用此结构，但锚具槽下侧45°位置的布置，对张拉后锚具槽混凝土的回填带来很大的难度。因为锚具槽在下侧45°的位置是倾斜的，这样无法在槽内支护模板，不得不采用人工振捣的方式浇筑回填混凝土，因而目前已建工程，如小浪底排沙洞、大伙房水库等都是采用干硬性混凝土进行混凝土回填施工。然而，锚具槽内布设了锚具和钢绞线，钢绞线的分布非常密集，剩余空间有限，干硬性混凝土振捣困难，在重力作用下锚具槽内的回填混凝土会向下流动，易在锚具槽上端新老混凝土结合面形成微裂缝，待混凝土终凝后会形成初始裂缝，后期在运行水压的挤压下，裂缝会越来越大，从而导致锚具内的防腐油脂从裂缝中流出，出现锚具槽部位漏油现象，这对结构安全运行会造成极大威胁。例如小浪底排沙洞在运行期出现了921块锚具槽渗油现象，达到总锚具槽数量的21.3％。因而对于无粘结环锚混凝土施工而言，锚具槽混凝土的回填质量至关重要。

由此可见，开发出一种有效的锚具槽混凝土回填施工方案是十分必要的，这对控制无粘结预应力运行安全具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无粘结环锚预应力衬砌结构锚具槽混凝土回填装置以及基于该混凝土回填装置实现的混凝土回填施工方法，混凝土回填装置对锚具槽可实现有效、快速、省力的混凝土回填浇筑，浇筑的混凝土坚固密实，新旧混凝土之间的结合面无裂缝，与整个衬砌结构的协调与一致性好。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：