CN207568634U - 无粘结环锚预应力衬砌结构锚具槽混凝土回填装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型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。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。

Description

无粘结环锚预应力衬砌结构锚具槽混凝土回填装置

技术领域

本实用新型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，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。

实用新型内容

本实用新型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，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，本实用新型采用了以下技术方案：

一种无粘结环锚预应力衬砌结构锚具槽混凝土回填装置，其特征在于：它包括浇筑模板和弯曲度调节构件，其中：浇筑模板为一用于覆盖住锚具槽槽口、可弯曲的平板，浇筑模板的一端为固定端而另一端为调节端；浇筑模板的固定端开设有圆形固定孔，调节端开设有椭圆形调节孔，固定孔、调节孔分别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可弯曲的条型压板，压板的两端分别与支撑板的两端相连，压板与支撑板的中间部分通过若干可调节式顶杆相连，其中，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。

本实用新型的优点是：

本实用新型混凝土回填装置对锚具槽实现了有效、快速、省力的混凝土回填浇筑，解决了原有干硬性混凝土浇筑不密实的问题，浇筑后新旧混凝土之间的结合面无裂缝，锚具槽浇筑体型与整个无粘结环锚预应力衬砌结构保持良好的协调与一致性，使无粘结环锚预应力衬砌结构可以更好地发挥其实际功能，为工程结构安全运行提供了重要保障。

附图说明

图1是有压隧洞的纵剖示意图。

图2是本实用新型混凝土回填装置设于图1所示锚具槽上时的纵剖示意图。

图3是从图2中A向看去的本实用新型混凝土回填装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型无粘结环锚预应力衬砌结构锚具槽混凝土回填装置用于对无粘结环锚预应力衬砌结构30(简称衬砌结构)上的锚具槽20进行混凝土的回填浇筑作业。本实用新型混凝土回填装置包括浇筑模板50和弯曲度调节构件，其中：浇筑模板50为一用于覆盖住锚具槽20槽口21、可弯曲的平板，浇筑模板50的一端为固定端而另一端为调节端；浇筑模板50的固定端开设有圆形固定孔51，调节端开设有椭圆形调节孔52，固定孔51、调节孔52分别用于穿设在锚具槽20槽口21两端的预埋件61上；弯曲度调节构件包括不易弯曲的条型支撑板70和可弯曲的条型压板90，压板90的两端分别与支撑板70的两端相连，压板90与支撑板70的中间部分通过若干可伸缩的可调节式顶杆80相连，相邻两个可调节式顶杆80相距一定距离，其中，弯曲度调节构件的两端(压板90两端，或支撑板70两端，或压板90与支撑板70相结合后的两端)设有用于穿设在锚具槽20槽口21两端的预埋件61上的安装孔(图中未示出)。

在本实用新型中，椭圆形调节孔52的长度方向沿衬砌结构30的圆周方向设置。椭圆形调节孔52的设计目的在于，当浇筑模板50的固定端通过圆形固定孔51固定在锚具槽20槽口21一端时，其调节端可以通过椭圆形调节孔52进行弯曲度调节。

如图3，浇筑模板50上开设有浇筑孔53，浇筑孔53配设有堵板40。

在实际设计中，一块浇筑模板50配设有至少两个弯曲度调节构件，其中：浇筑模板50上对应每个弯曲度调节构件设有一个固定孔51和一个调节孔52。另外，锚具槽20槽口21两端也要对应每个弯曲度调节构件各预埋有一个预埋件61。

弯曲度调节构件的长度方向沿锚具槽20槽口21的弧形方向设置。如图2，图中示出了一块浇筑模板50设置两个弯曲度调节构件的情形，当然还可设置一个或多于两个的弯曲度调节构件，视弯曲度调节需求而定，不受局限。

如图2，浇筑模板50的两端和弯曲度调节构件的两端穿设在锚具槽20槽口21两端的预埋件61上后，通过锚固件62与预埋件61的连接来实现弯曲度调节构件与浇筑模板50之间的连接。预埋件61预埋在锚具槽20槽口21外沿混凝土中，外露一定高度。

在本实用新型中，锚具槽20通常设置在衬砌结构30下半部一侧45°的位置上，如图2所示，锚具槽20纵截面呈现弧形结构，图2中用虚线示出了弧形槽口21，此槽口21的弧形形状与衬砌结构30的圆周重合，也即是浇筑模板50在浇筑混凝土时应达到的弧度。沿圆形纵截面的衬砌结构30的径向看去，锚具槽20呈矩形，通常为长方形。本实用新型所说的锚具槽20槽口21两端是指锚具槽20沿衬砌结构30圆周方向的两个端部。当然，锚具槽20还可以设置在衬砌结构30的底部，不受局限。

如图1，衬砌结构30的下半部一侧45°的位置上设置锚具槽20，衬砌结构30内形成有压隧洞10，衬砌结构30外部为围岩31，此隧洞结构为本领域的已有技术，在这里不再详述。

在本实用新型中，浇筑模板50的形状和面积与锚具槽20的槽口21相适配，以浇筑模板50可覆盖住锚具槽20的槽口21为准。

在本实用新型中，浇筑模板50可通过薄钢板或复合压缩板等材料制成。支撑板70可通过钢筋或钢板等材料制成。堵板40可通过薄钢板或复合压缩板等材料制成，用于混凝土浇筑初凝后封闭浇筑模板50上的浇筑孔53。可调节式顶杆80可采用螺旋式结构，其可伸缩调节自身长度，用于调节压板90弧度，使压板90与锚具槽20槽口21弧度或说锚具槽20所在衬砌结构30部位的弧度相一致。

本实用新型无粘结环锚预应力衬砌结构锚具槽混凝土回填装置实施的混凝土回填施工方法包括如下步骤：

1)浇筑衬砌结构30时，在锚具槽20槽口21两端埋设好预埋件61，通常例如要求预埋件61离锚具槽20两端边沿2cm，离锚具槽20两侧(沿隧洞10长度方向的两侧)边沿2cm；

2)衬砌结构30浇筑完后，拆卸衬砌模板(即浇筑衬砌结构30时使用的模板)，然后将锚具槽20内部及周边清理干净，以满足混凝土浇筑条件；

3)在锚具槽20槽口21上安装好浇筑模板50，使浇筑模板50覆盖住锚具槽20槽口21，并且浇筑模板50朝向锚具槽20的一面上涂抹润滑油；

4)在浇筑模板50上安装好弯曲度调节构件，其中：弯曲度调节构件的一端和浇筑模板50的固定端通过锚固件62与预埋件61的连接而与锚具槽20槽口21一端形成紧连接；弯曲度调节构件的另一端和浇筑模板50的调节端通过锚固件62与预埋件61的连接而与锚具槽20槽口21另一端形成松连接；

5)根据混凝土衬砌结构的弧度要求，通过调整可调节式顶杆80的伸缩长度，令压板90弯曲，压板90抵顶浇筑模板50，使浇筑模板50的弯曲弧度与锚具槽20所在衬砌结构30部位的弧度相一致；

6)当浇筑模板50的弯曲弧度调整好，即达到设定要求后，使浇筑模板50的调节端和弯曲度调节构件的相应一端与锚具槽20槽口21端部形成紧连接，以保持住浇筑模板50的弧度；

7)从浇筑模板50上的浇筑孔53向锚具槽20内浇筑混凝土；

8)待混凝土初凝后，通过堵板40封堵住浇筑模板50上的浇筑孔53；

9)待混凝土终凝若干天(如2天)后，拆除弯曲度调节构件和浇筑模板50，锚具槽混凝土回填施工完成。

在步骤3)中，浇筑模板50的固定孔51、调节孔52分别穿设在锚具槽20槽口21两端的预埋件61上，以使浇筑模板50的固定端固定而调节端可沿锚具槽20槽口21的弧形方向活动。

在步骤4)中，弯曲度调节构件的两端分别穿设在锚具槽20槽口21两端的预埋件61上。

在步骤7)中，混凝土优选为自流平混凝土，自流平混凝土由水、水泥、砂、石、粉煤灰和外加剂混合而成，水、水泥、砂、石、粉煤灰、外加剂的重量比为160∶315∶705∶1150∶65∶1.5。

在实际实施时，自流平混凝土中的各组分可以根据当地条件来取材，其中：

砂选用粒径在0.315mm～5mm之间的河砂。

石选用粒径在5mm～20mm之间的花岗岩小石。

粉煤灰选用I级粉煤灰，其细度小于12％，烧失量小于5％。

外加剂选用减水率不小于25％且泌水率比不大于60％的减水剂。

在某引水工程中，应用“浑河”P.MH42.5中热硅酸盐水泥、宣威I级粉煤灰、JM-PCA高性能减水剂、当地河砂和小石(花岗岩)及水，按照上述重量比搅拌得到的自流平混凝土满足工程技术和质量要求，锚具槽填充密实，长期无开裂现象。

本实用新型的优点是：

本实用新型混凝土回填装置根据无粘结环锚预应力衬砌结构上的锚具槽结构形式而设计，其对锚具槽实现了有效、快速、省力的混凝土回填浇筑，解决了原有干硬性混凝土浇筑不密实的问题，浇筑后新旧混凝土之间的结合面无裂缝，锚具槽浇筑体型与整个无粘结环锚预应力衬砌结构保持良好的协调与一致性，使无粘结环锚预应力衬砌结构可以更好地发挥其实际功能，为工程结构安全运行提供了重要保障。

在实施混凝土回填施工方法时提出了一种自流平混凝土的配比方案，自流平混凝土与干硬性混凝土相比，其流动性好，在回填过程中可自动流向锚具槽各个部位并充分填实，使浇筑后的锚具槽具有坚固密实，浇筑的新混凝土与锚具槽外沿旧混凝土之间的结合面没有裂缝等优点。

以上所述是本实用新型较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无粘结环锚预应力衬砌结构锚具槽混凝土回填装置，其特征在于：它包括浇筑模板和弯曲度调节构件，其中：浇筑模板为一用于覆盖住锚具槽槽口、可弯曲的平板，浇筑模板的一端为固定端而另一端为调节端；浇筑模板的固定端开设有圆形固定孔，调节端开设有椭圆形调节孔，固定孔、调节孔分别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可弯曲的条型压板，压板的两端分别与支撑板的两端相连，压板与支撑板的中间部分通过若干可调节式顶杆相连，其中，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。

2.如权利要求1所述的无粘结环锚预应力衬砌结构锚具槽混凝土回填装置，其特征在于：

所述椭圆形调节孔的长度方向沿所述衬砌结构的圆周方向设置。

3.如权利要求1所述的无粘结环锚预应力衬砌结构锚具槽混凝土回填装置，其特征在于：

所述浇筑模板上开设有浇筑孔，浇筑孔配设有堵板。

4.如权利要求1至3中任一项所述的无粘结环锚预应力衬砌结构锚具槽混凝土回填装置，其特征在于：

一块所述浇筑模板配设有至少两个所述弯曲度调节构件，其中：所述浇筑模板上对应每个所述弯曲度调节构件设有一个所述固定孔和一个所述调节孔。

5.如权利要求1至3中任一项所述的无粘结环锚预应力衬砌结构锚具槽混凝土回填装置，其特征在于：

所述浇筑模板的两端和所述弯曲度调节构件的两端穿设在所述锚具槽槽口两端的所述预埋件上后，通过锚固件与所述预埋件的连接来实现所述弯曲度调节构件与所述浇筑模板之间的连接。