预应力锚索在二滩电站边坡支护中的运用

中国农村水利水电－２００２年第２期　６ｌ　预应力锚索在二滩电站边坡支护中的运用　周昆雄　（天津大学建筑工程学院无津市３０００７２）　摘要预应力锚目技术起始于蛔工加固，后逐渐运用到闸墩拉锚、地下洞室支护、高迫坡支护噩山体加固等：介绍　了二滩电站左岸迫坡支护工程概况、锚索施工过程，并对锚索钻孔方向控制、围岩灌浆和待凝时间的选择、预应力损失等　问题进行７探讨。　关键词二濉电站预应力锚索支护　１工程概况　二滩电站左岸边坡支护工程的支护内容包括基础清理、锚　杆、锚索、挂网、喷混凝土及贴坡混凝土等，范围从左岸坝肩至原　三滩临时吊桥，高程从１　０３０—１　２００　ｒｌｌ，共分５个施工区＝大坝汛　期泄洪时，对该区域雾化影响较强，其边坡稳定与否，直接影响　大坝水垫塘及２号尾水洞出口的安全运行。虽属尾工项目，但　作为永久工程的组成部分，却具有十分重要的意义。　预应力锚索所在『４区位于２号尾水洞出口的正上游侧，　该区外露岩石为强风化玄武岩，从钻孔及取芯样情况反映，风　化层厚１０　ｒｌｌ左右，１０—２５　ｎｌ间岩石破碎，裂隙十分发育，２５～３０　ｍ范围岩体相对完整，但部分孔仍有大的裂隙。在１　０７０　ｉｎ高　锚索分两排布置在Ｖ１　０７２和Ｖ１衄０高程（地面高程为　圄＇锚索施工工艺　程有一４　ｎｌ左右的马道可作施工平台使用：　１　０３８　ｍ），间距４ｉｎ，每排９根共ｌ８根，均为非牯结全长固结性　锚索。设计参数为　①长度Ｌ＝３０　ｒｔｌ。②设计吨位Ｔ＝６００　ｋＮ。　③方向为Ｎ１０￣Ｅ。④俯角为　。⑤孔径不小于１１０　ｎ帅。⑥锚　固段长度为８　ｒｔｌ：⑦钢丝束最小极限抗拉强度为０．１７３　ＭＰａ：　内山体的完整性，利用锚索孔对山体进行灌浆处理，围岩灌浆　采用普硅５２５号早强型水泥，水灰比为０　５，藉浆压力Ｏ．５　ＭＰａ。　（３）扫孔。待水泥浆达到一定结石强度后，钻机原孔扫进，　到设计孔深＋过程中如果遇到塌孔、卡钻而影响钻孔或扫孔现　象，重新对其进行灌浆，再待凝扫孔，成孔深度不小于３１　ｎｌ。　２．４压水试验　该工程要求对锚固段作压水试验，实际施工过程中，根据　钻孔情况，若锚固段岩石情况较好，灌浆扫孔后，经工程师同意　不作压水试验，否则均需通过压水试验，对灌浆效果进行检验：　２锚索施工　２　１施工工艺　根据技术规范的要求，结合该区地质的实际情况，选择施　工工艺见图１：　２．５制锚　２．５．１下料　２．２放样　钻机就位后，由测量工程师现场测量放样，调整方位角和　按设计长度并预留不小于１　５　ｍ的余地，下料以满足锚索　张拉设备安装的要求，钢绞线用高速砂轮机裁截，钢绞线为七　丝钢性能见表１，锚索结构图见图２：　表１七丝钢绞线性能衰　俯角，以满足设计要求。　２．３造孔　（１）钻孔。钻孔采用砌ｚ一５０型旋转冲击钻，冲击器直径　＝１１０　ｎ帅，钻杆直径　＝５０　ｉｏｒｎ，采用上海英格索兰２０　空压　机供风，不取芯。　（２）围岩灌浆。由于山体岩石破碎，在钻孔过程中经常出　现塌孔、卡钻现象，为了满足成孔要求，同时加强钻孔一定范围　维普资讯 http://www.cqvip.com

预应力锚索在二滩电站边坡支护中的运用　周昆雄　—　２．５．２编锚　蓥　囤２锸索结构示意囤　拉后进行，仅填充锚索与止浆带内的空隙，浆液水灰比ｗ／ｃ为　Ｏ　４５，采用普硅５２５号早强型水泥，低压灌注，在孔口检查回浆　（１）根据设计吨位要求，每４根钢绞线编为一束，下料后对　每根钢绞线进行外观检查，确定段有质量缺陷后，在钢绞线周　厨均匀涂抹一层黄油，再套上０２０的ＰＶＣ管保护自由段。　（２）把钢绞线与锚固端的导向锚靴焊接，并用隔离架把钢　绞线分开，锚固段隔离架每１　ｍ设置１个，自由段为１　５　ｍ设置　浓度，与进浆浓度相同时，即可停灌。　２．７锚索梁的浇筑　锚索梁在锚索锚固段灌浆全部结束后开始施工，梁采用泵　送　一级配混凝土。锚索通过带有支管的钢套管顺直引到梁　处，自由段进浆管从支管中引出，梁立面与锚索钢绞线正交。　（１）张拉是使钢绞线产生预应力，从而使山体被锚固。张　拉结果也是对前面各工序施工质量的一种检验　张拉在锚索　１个，所有隔离架对正旋转，以保证钢绞线顺直。然后把２根　０＂２０灌浆管穿过隔离架的预留孔放在锚束中：自由段的灌浆　管距锚靴不超过１０　ｍ，且置于隔离架最下端的预留孔。锚固段　灌浆管离锚靴不超过０．５　ｍ。用扎丝把钢绞线灌浆管与隔离架　一梁的混凝土强度和锚固段水泥浆的结石强度满足设计要求后　进行。　起绑扎牢固形成一束整体。再把自由段套上０８０柔性ＰＶＣ　止浆带，止浆带盖过锚固段２０啪。最后在止浆带周围布置５　根０１２　ＰＶＣ小管，以防止在下锚时损坏止浆带＝　（３）在锚固端和自由端的分界线的止浆带内，旋转２个间　距１０　ｃｍ的隔离板（类似隔离架，在编锚时预先就位），把溶　（２）张拉工程采用ＯＶＭ锚固体系，使用的张拉设备是空　心多股ＹＣＷＩ５０型千斤顶和ＺＢ４ｔＳ００型电动高压油泵，锚具为　ｏ￣ｑｖＩＩ５—４型。系统能对整束钢绞线同时进行张拉。张拉机具　使用前均经过检验和率定。油泵和千斤顶的主要性能见表２：　衰２油泵和千斤Ｊ页的主要性能衰　后止浆胶灌注到止浆带内的隔离板之间，待冷却后起到止浆　作用。　（４）把制作好的锚索与锚索孔对应编号，准确测量井记录　自由段的实际长度，妥为保存。　２．６锚索安装与灌浆　（１）安装。成品锚索由人工抬到现场井送人锚索孔，下锚　深度保证古锚索梁厚度在内不小于３０　ｍ，同时，外露不小于１　ｍ　即可：　（２）灌浆。锚索灌浆分两次进行，即锚固段和自由段灌浆。　也称一次灌浆和二次灌浆。　张拉前任意选取６根，作为试验锚索进行全过程张拉，其余按　常规要求进行张拉，为保证工作荷载满足设计要求，本工程通　过１０％的超张拉，见平衡预应力损失。张拉程序图见图３。张　拉成果见表３。　表３中：　锚固端灌浆在下锚后立即进行，锚固段灌浆浆液水灰比为　０　４，灌浆压力不超过０　５＾Ⅱ　不掺外加剂，采用普硅５２５号早　强型水泥：灌浆从孔底开始，锚固段灌浦后，浆液继续填充止　浆带与壁之闻的空隙，直到孔口，在孔口封闭并引出回浆管。　检查回浆浓度与进浆浓度相同时即可。自由段灌浆在锚索张　（１）相对伸长率＝（实际伸长量一理论伸长量）／理论伸长　量×１００９￣：　维普资讯 http://www.cqvip.com

预压力锚索在二滩电站边坡支护中的运用　周昆雄　叵至　＿巨亘　厘囤　ｉＩＦ　匝　图３锚索张拉程序图　（２）理论伸长量＝ＮＬ自／（＾Ｅ）。Ⅳ为张拉力；Ａ为钢绞线计　算面积，本工程取１４０．５１／　，Ｅ为钢绞线弹性模量．本工程取　１９３　ＧＰａ；Ｌ自＝钢绞线总长一Ｌ目一其锚外露长度。　（３）相对伸长率在一５话　１Ｏ骺之间判定为合格：　（４）实验锚索的张拉过程及应力应变曲线因篇幅有限略。　２．８锚头保护　采用高速砂轮机割除超长钢纹线，保证有２—３　ｃｉｎ外露，采　用　细石混凝土对锚头进行保护：　表３锚棠张拉成果表　％　３施工中应注意的几个问题　３．１锚索钻孔方向的控制　该工程锚索布置上、下两排间距为８　ｉｎ，每排相邻两根间距　仅４　ｉｎ，所以锚索孔的方位控制极为重要。施工中通过加固施　工平台和排架，采用旋转冲击钻头，缩短围岩灌浆的待凝时间　等办法来解决这一问题，起到一定作用．但测量成孔实际方位，　仍然有一定的偏差。另外，采用加粗钻杆直径，增设导向装置　也是减少方位偏差的有效办法。方位偏差控制在一定范围内　是保证锚索工作时锚固体内的应力按设计状态分布的关键。　也是工程安全运行的重要因素之一。采取行之有效的办法，减　少岩石锚索钻孔方位偏差对锚索施工质量有重要意义。　３．２关于围岩灌浆和待凝时间　岩石锚索是否需要利用锚索孔对围岩进行灌浆，由设计根　据工程的实际情况决定。施工中通过压水试验来检验围岩灌　浆的效果。对围岩灌浆的待凝时间．也要根据岩石特性．浆液　配比等情况选择，原则上厩要保证冲击器能按原孔扫进，又要　保证浆液有一定的结石强度，不致再发生塌孔等不利成孔的现　象。本工程经过反复试验后，选择１２　ｈ龄期。基本上满足了这　６３　一要求．比规范要求的待凝时间短．加快了施工进度。　３．３关于预应力损失问题　影响锚索预应力损失的原因主要有：　（１】材料本身的流变特性；　（２）岩石（锚固介质）本身的流变特性；　（３）张拉锁定后的回缩量太小；　（４）锚索同孔壁及锚夹具之间的摩阻等：　通常平衡预应力损失的办法是通过预张拉和超张拉来实　现的＝影响岩石锚索应力损失的主要因素是岩石本身的流变　特性，而流变特性是一个时问效应，对无牯结锚索可以通过补　偿张拉来平衡：在进行锚索设计或施工前，对山体进行详细的　勘测，掌握岩石的物理力学性能，正确选择超张拉或补偿张拉　系数，以平衡预应力损失，对保证锚索的工作荷载满足设计要　求具有十分重要意义。重要的工程项目也可通过实验来确定　预应力的损失。　４结语　预应力锚索工程属于隐蔽工程，施工工序复杂，且技术性　强，影响工程施工质量的因素较多。本工程在施工中：　（１）通过加固排架，测量现场校正放样及合理选择围岩灌　浆待凝时间来保证钻孔方向和加快施工进度：　（２）通过围岩灌浆护壁来保证顺利成孔，并在孔壁周围形　成均匀的锚周介质．减少因岩石流变而产生的预应力损失。　（３）通过加密隔离架和加高隔离架支板高度来使锚索基本　居中．以减少锚索与孔壁之间的摩阻。　（４）在工地条件有限的情况下，采用隔离胶配合柔性ＰＶＣ　止浆带代替阻塞器，有效地实现了一、二次灌浆的隔离。满足　锚固段锚索最小保护层厚度，同时又保证锚索张拉效果。　以上措施有效地保证了本工程的施工质量。从该区在锚　索张拉前后的位移观测也说明锚索运用是成功的。　如何结合工程实际和已有的施工经验，积极地探索尝试新　的施工工艺和方法。对促进锚索在水利水电工程上的运用和　发展是有益的。　口　参考文献　Ｉ张强勇，向文．三维加锚弹塑性损伤模型在大型山体边坡工程中的　应用［Ｊ＿武汉水利电力大学学报，２ＯＯ０　３３（２）：６—７　２邓健，甄昔民，陈小云青溪承电站闸墩预应力锚索加固设计『Ｊ］　中国农村水利水电，２０００（８）：４９—５０　３董穗中．小浪底地下厂房顶拱锚索施工及其对工期的影响的处理　［＾］．见：黄河小浪底建设工程技术论文集［Ｃ］北京：中国水利水电　出版社，１９９７　２３５—２３６　４许本礼，刘贵嶂地下厂房顶拱支护Ｉ　５ＯＯ　ｋＮ预应力锚索的施工　［Ａ］见：黄河小浪底建设工程技术论文集［ｃ：北京：中国承利水电　出版社．１９９７．２２７—２２８　作者简介］周昆雄，男，∞岁，工程师　（收蔼日期：２０∞一０１—１０