宜興抽水蓄能電站重力擋墻預(yù)應(yīng)力錨索加固

徐 麗

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,成都,610091)

1 工程概況

江蘇宜興抽水蓄能電站上水庫庫容為530.7萬m3,主壩為鋼筋混凝土面板混合堆石壩,壩軸線處最大壩高75m,壩頂長(zhǎng)494.9m,壩頂寬8m,下游重力擋墻最大高度45m。大壩斷面見圖1。

圖1 上水庫主壩標(biāo)準(zhǔn)斷面

此壩型為國內(nèi)外工程界所罕見。鑒于壩型的特殊性和重力擋墻的重要性,設(shè)計(jì)采用錨索加固擋墻。部分錨索所處地層為花崗斑巖巖脈帶或其接觸帶,花崗斑巖力學(xué)指標(biāo)較低,對(duì)錨索工作的可靠性、耐久性提出了較高的要求。業(yè)主和設(shè)計(jì)、施工單位經(jīng)過調(diào)研及實(shí)地考察,決定采用新型無粘結(jié)壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索,對(duì)上水庫主壩擋墻進(jìn)行加固。

2 預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)

本工程采用按照《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》GB/T5224-2003及《無粘結(jié)鋼絞線》JG161-2004標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的高強(qiáng)低松弛無粘結(jié)鋼絞線。該鋼絞線用 7根 φ5mm鋼絲捻制,公稱直徑為15.24mm,強(qiáng)度級(jí)別為1860MPa。

2.1 錨索結(jié)構(gòu)。壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索主要由導(dǎo)向帽、錨頭、防護(hù)罩、錨板、注漿管、高強(qiáng)低松弛無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線等組成,其結(jié)構(gòu)型式見圖2。

圖2 壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)

2.2 錨頭結(jié)構(gòu)。單錨頭結(jié)構(gòu),由無粘結(jié)鋼絞線、錨板、擠壓套及密封套件組成。多錨頭結(jié)構(gòu),一根錨索由多個(gè)錨頭構(gòu)成一組錨頭,形成壓力分散型錨索的錨固段。錨頭數(shù)目及組合結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)錨索噸位大小選擇。錨頭結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 內(nèi)錨頭結(jié)構(gòu)

3 應(yīng)用情況

3.1 錨索布置

宜興抽水蓄能電站上水庫主壩重力擋墻,采用的預(yù)應(yīng)力錨索單束設(shè)計(jì)張拉力為1200kN,錨索總數(shù)為84束。其中,35m長(zhǎng)37束,45m長(zhǎng)38束,65m長(zhǎng)9束。預(yù)應(yīng)力錨索布置在擋墻0+219.5m～303.5m之間,間距3m,分兩排間隔布置。預(yù)應(yīng)力錨索布置典型斷面見圖4。

圖4 預(yù)應(yīng)力錨索布置典型斷面

3.2 錨索施工

錨索在工廠制作,將成品運(yùn)至工地直接安裝,免去在施工現(xiàn)場(chǎng)制作錨索的諸多工序。錨索在廊道內(nèi)運(yùn)輸方便,安裝也不困難。除錨孔注漿外,錨墩混凝土澆筑、錨索張拉、鎖定、外錨頭防護(hù)與傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力錨索施工相同。

3.2.1 在花崗斑巖巖脈段的錨索成孔方法。施工過程中,位于花崗斑巖巖脈地段的錨孔在鉆孔過程中曾遇到坍孔,還將2個(gè)鉆頭埋進(jìn)孔中。采用固結(jié)灌漿的方法(灌漿壓力為 0.5MPa～0.6MPa)進(jìn)行處理時(shí),由于花崗斑巖不吸漿,固結(jié)灌漿對(duì)花崗斑巖起不到固結(jié)作用,提鉆后的孔深仍然無法達(dá)到設(shè)計(jì)孔深。經(jīng)對(duì)泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)和跟管鉆進(jìn)相比較,跟管鉆進(jìn)不但造價(jià)昂貴,施工起來也很煩瑣,決定采取泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)。采用XY-2型回轉(zhuǎn)鉆機(jī),護(hù)壁泥漿采用200目膨潤土均勻拌制,靜置24h后使用,泥漿比重控制在1.2左右,成功地解決了花崗斑巖巖脈段內(nèi)錨索孔的成孔問題。

3.2.2 錨孔注漿采用全孔一次注漿工藝,較傳統(tǒng)錨索兩次灌漿,工藝簡(jiǎn)單方便,有利于保證錨固注漿質(zhì)量。

3.2.3 錨索采用單根預(yù)緊,整束張拉。在錨索張拉過程中,測(cè)量錨索實(shí)際伸長(zhǎng)量,并與理論伸長(zhǎng)量對(duì)比。錨索張拉伸長(zhǎng)量對(duì)比統(tǒng)計(jì)見表1、表2。

表1 35.5m長(zhǎng)錨索伸長(zhǎng)量記錄匯總

表2 45.5m長(zhǎng)錨索伸長(zhǎng)量記錄匯總

在超張拉力范圍內(nèi),錨索實(shí)際伸長(zhǎng)值曲線與理論伸長(zhǎng)值線較好地吻合,錨索伸長(zhǎng)變形屬于彈性變形,錨固效果良好。錨索張拉實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論計(jì)算伸長(zhǎng)值的偏差范圍在-2.3%～1.0%,符合規(guī)范的±6%偏差范圍。

4 監(jiān)測(cè)

為監(jiān)測(cè)預(yù)應(yīng)力錨索的工作狀況,設(shè)計(jì)在花崗斑巖巖脈帶內(nèi)布置了8束監(jiān)測(cè)錨索。監(jiān)測(cè)錨索布置見表3。

表3 監(jiān)測(cè)錨索布置

2005年12月錨索施工全部完成,經(jīng)過1年多連續(xù)監(jiān)測(cè),錨索測(cè)力計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表4。錨索測(cè)力計(jì)荷載過程線見圖5、圖6。

表4 錨索測(cè)力計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)單位:kN

由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知,監(jiān)測(cè)錨索預(yù)應(yīng)力損失最大值為60kN,預(yù)應(yīng)力損失率為5.11%,最小值為13kN,損失率為 1.75%,平均預(yù)應(yīng)力損失率為3.42%。監(jiān)測(cè)錨索所在地層為花崗斑巖巖脈帶或與砂巖接觸帶,花崗斑巖力學(xué)指標(biāo)較低,部分錨索預(yù)應(yīng)力損失相對(duì)較大,應(yīng)與其所處地層地質(zhì)條件有關(guān)。目前錨索測(cè)力計(jì)測(cè)值具有隨擋墻墻后土壓力增加而緩慢增加的趨勢(shì)。從錨索監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化情況來看,考慮到地層壓縮、外錨頭及錨索體自身徐變變形等因素的影響,錨索預(yù)應(yīng)力損失應(yīng)屬較小。

5 結(jié)語

5.1 壓力分散型錨索從結(jié)構(gòu)型式上解決了錨索錨固段應(yīng)力集中及錨索的防腐問題,對(duì)軟化系數(shù)較低的復(fù)雜地層錨固有較強(qiáng)的適應(yīng)性;結(jié)構(gòu)型式較為可靠,具有錨索整體全程保護(hù)、工程質(zhì)量可靠、施工方便等特點(diǎn),有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

5.2 由于錨索實(shí)行工廠加工,當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生變化需要對(duì)錨索長(zhǎng)度調(diào)整時(shí),錨索的生產(chǎn)、運(yùn)輸有一定周期,對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索連續(xù)施工可能會(huì)造成一定影響。因此,需要對(duì)錨索生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)化做進(jìn)一步研究,更好地滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要。