錦屏二級水電站進水口工程邊坡支護中壓力分散型無粘結(jié)預應力錨索施工質(zhì)量的控制

李陽明

(四川二灘建設(shè)咨詢有限公司，四川成都 610051)

1 工程概況

錦屏二級水電站位于四川省涼山彝族自治州境內(nèi)的雅礱江錦屏大河彎處的雅礱江干流上，利用雅礱江大河彎長達150 km的天然落差，額定水頭約290 m的優(yōu)越水力條件，通過截彎取直，鑿洞引水發(fā)電，電站裝機容量為4 800 MW，屬雅礱江梯級開發(fā)中的骨干水電站。

錦屏二級水電站進水口建筑物級別為1級，位于錦屏大河彎西端景峰橋附近，進水口攔污柵墩采用洞外岸塔式結(jié)構(gòu)布置，側(cè)向取水。進水口區(qū)域坡體經(jīng)歷長期風化、卸荷的作用和施工期的擾動，影響了邊坡的整體穩(wěn)定性。根據(jù)工程需要和設(shè)計要求，進水口工程邊坡永久支護采用了壓力分散型無粘結(jié)預應力錨索。

2 壓力分散型無粘結(jié)預應力錨索工藝原理

壓力分散型無粘結(jié)預應力錨索(以下簡稱“錨索”)的每組無粘結(jié)鋼絞線末端的承載端頭采用防護鋼套，其內(nèi)充專用防腐油脂的密封結(jié)構(gòu)，從而提高了錨固體系的防腐能力。錨固段荷載分散的壓力型錨索同時還可以將錨固段內(nèi)的集中壓應力分散開來，使錨固段上的應力分布更趨均勻，從而增強了錨索的錨固效果，錨固體系更趨合理。錨索工藝原理見圖1，錨索結(jié)構(gòu)示意見圖2。

圖1 錨索工藝原理圖

圖2 錨索結(jié)構(gòu)示意圖

3 錨索施工工藝

3.1 整體施工工藝流程

3.1.1 錨索造孔

采用全站儀測定孔位，孔位誤差不大于10 cm。采用風動潛孔鉆機造孔，應用地質(zhì)羅盤和傾角儀分別校正方位角和傾角。鉆孔完成后，采用壓縮空氣對錨索孔進行清洗。

3.1.2 錨索的制作與安裝

3.1.2.1 錨索的制作

采用砂輪切割機切割斷料。每根鋼絞線均須平順，不得發(fā)生扭曲、交叉。

錨索施工工藝流程見圖3。

圖3 錨索施工工藝流程圖

進行承載端頭的擠壓錨施工先按每組要求長度的無粘結(jié)鋼絞線等長切割并按組分別套裝承載板后，將鋼絞線末端5～7 cm擠壓錨嵌固段處去皮洗油后，采用專用擠壓機逐根進行鋼絞線與擠壓錨具連接安裝。

擠壓錨施工完成后，進行內(nèi)錨頭防腐作業(yè)。對分組等長鋼絞線末端的擠壓錨與對應的承載板組成的單組內(nèi)錨頭安裝保護鋼罩，保護罩與承載板采用細牙螺紋聯(lián)接，保護鋼罩內(nèi)灌注專用的防腐油脂填充密實。內(nèi)錨頭安裝及防腐情況見圖4。

圖4 錨索內(nèi)錨頭安裝及防腐圖

內(nèi)錨段承載體不同分組的內(nèi)錨頭在錨索外露端依次用不同顏色的膠帶進行標識區(qū)分。編制完成后掛牌編號并覆蓋保護。

3.1.2.2 錨索的安裝

錨索的下索采用人工將錨索抬至孔位附近，緩緩送入錨索孔內(nèi)。

3.1.3 混凝土外錨墩的施工

混凝土外錨墩的施工采用在施工現(xiàn)場扎筋立模后現(xiàn)澆的方式。澆筑前，清除底部的松動巖塊，按設(shè)計要求布置鋼筋。安裝孔口導向鋼管及承壓板時，其中心線與錨索孔中心線相重合，平面上與孔軸線正交。錨墩模板采用定型鋼模板。

3.1.4 錨索注漿

錨索注漿采用有壓循環(huán)式全孔段一次灌注。水灰比采用0.3 ～0.35，水泥采用 PO.42.5R 普通硅酸鹽水泥，漿液中摻入一定數(shù)量的微膨脹劑和早強劑，注漿壓力0.3～0.5 MPa。灌漿管設(shè)置2根φ25 PVC管作為進、返漿管。

3.1.5 錨索張拉

按設(shè)計要求，在錨索孔漿體及錨墩混凝土達到設(shè)計強度后，方可進行錨索張拉。必須采用分組單根預緊、分組單根的張拉方式。遵循先中間、后周邊的原則，按照承載板對應鋼絞線顏色標識對稱間隔分序進行。

4 錨索施工質(zhì)量的控制

4.1 質(zhì)量控制的依據(jù)

(1)有關(guān)錨索施工的國家規(guī)范及行業(yè)標準;

(2)設(shè)計圖紙、設(shè)計變更通知及有關(guān)設(shè)計技術(shù)要求;

(3)錦屏二級水電站進水口合同文件、錨索施工組織設(shè)計及監(jiān)理文函批復意見等。

4.2 質(zhì)量控制要點

(1)鋼絞線、張拉設(shè)備及錨具等材料進場應有出廠合格證并對其進行外觀檢查。鋼絞線每60 t抽檢一組三根檢驗其力學性能指標。

(2)孔徑、孔深、孔位和孔斜等按照設(shè)計要求和規(guī)范進行驗收。

(3)下索過程中應嚴格注意保護鋼絞線PE保護層，如出現(xiàn)破損要及時采用膠布包裹處理。

(4)將導向套管及錨墊板、混凝土墊墩鋼筋籠中心線重合，錨墩鋼筋混凝土施工應滿足規(guī)范要求。

(5)注漿設(shè)備應按期、按要求進行率定、合格后方可投入使用。注漿前應進行以下檢查:運行設(shè)備是否正常、儀器儀表是否準確、管路是否通暢，注漿過程嚴格按照規(guī)范進行。

(6)張拉設(shè)備應按期、按要求進行率定、合格后方可投入使用(率定間隔期不超過6個月)，且錨索孔漿體及錨墩混凝土達到設(shè)計強度后才能進行錨索張拉。

4.3 施工過程的質(zhì)量控制

根據(jù)國家規(guī)范和設(shè)計要求、錨索施工質(zhì)量控制要點，在施工過程中，監(jiān)理工程師主要從以下幾個方面進行施工質(zhì)量控制，發(fā)現(xiàn)問題及時糾偏，從而使進水口邊坡錨索的施工質(zhì)量得到了很好的控制，確保了邊坡的穩(wěn)定性。

4.3.1 落實完善質(zhì)量管理保證體系，強化現(xiàn)場質(zhì)量服務(wù)管理

(1)要求承包人建立并完善質(zhì)量檢驗機構(gòu)和質(zhì)量保證體系，施工前進行技術(shù)交底工作，落實“三檢”制度。

(2)監(jiān)理人員須熟悉設(shè)計文件，明白設(shè)計意圖，熟練掌握規(guī)范要求，對錨索施工進行全過程質(zhì)量控制，對關(guān)鍵工序現(xiàn)場進行旁站監(jiān)督。

4.3.2 錨索施工各工序的質(zhì)量控制

錨索施工質(zhì)量的控制以工序質(zhì)量控制為重點進行全過程跟蹤監(jiān)督，堅持前道工序檢查驗收合格后方可進行下一道工序的施工。監(jiān)理工程師嚴把質(zhì)量關(guān)，強化對承包人的現(xiàn)場施工管理，要求其按章作業(yè)，安全作業(yè)。

4.3.2.1 鉆 孔

(1)用顏色明顯的油漆在現(xiàn)場標明錨索開孔位置，根據(jù)規(guī)范要求孔位偏差不應大于10 cm;鉆機平臺要穩(wěn)固牢靠，對鉆機傾角及方位角要進行嚴格校驗，當孔位受現(xiàn)場實際情況條件限制無法施工時，須征得設(shè)計單位同意后方可擬定新孔位。

(2)在鉆孔施工過程中要及時檢測孔斜誤差、記錄鉆進速度、回風、返渣等情況。用測斜儀分段測定已成孔孔道的曲線坐標，在鉆進過程中隨時采用扶正器糾偏。鉆孔深度應大于設(shè)計孔深40 cm。

(3)確保內(nèi)錨固段處于穩(wěn)定的巖層內(nèi)。如果孔深達到設(shè)計深度，但通過鉆孔記錄的返風、返渣、鉆速等現(xiàn)象綜合判斷其仍處于破碎或斷層等軟弱巖層，則須延長孔深，直至監(jiān)理工程師認可的穩(wěn)定巖層為止。

(4)監(jiān)理人員按照設(shè)計及規(guī)范要求對造孔的孔位、孔深、孔徑、孔斜進行檢查驗收。

4.3.2.2 錨索制安

(1)鋼絞線進場后按規(guī)范要求檢查其外觀質(zhì)量，待其滿足要求后檢驗其力學性能指標。檢驗合格后方可投入生產(chǎn)使用。下料應根據(jù)配料單在錨索專用下料線進行鋼絞線定長下料，其斷料采用砂輪切割機。下料長度按照下式計算:

L下料長度= L設(shè)計孔深+L墊座厚度+L千斤頂長+L錨具厚度+L傳感器厚度(生產(chǎn)性試驗索和永久觀測索才有)+30 cm

(2)將無粘結(jié)鋼絞線靠內(nèi)錨端端頭6.5～7 cm錨頭嵌固端擠壓套安裝處去皮洗油。清洗時，采用汽油等無腐蝕性清洗劑去除防腐油脂。對鋼絞線PE層出現(xiàn)局部破損的部位，用水密性膠帶進行修補。

(3)鋼絞線及其他索體附件按設(shè)計圖紙要求編排并綁扎成束，內(nèi)錨頭承載板及自由段隔離架間距均為2 m，錨索內(nèi)錨段頂部端頭設(shè)置導向帽。將鋼絞線與錨頭嵌固端穿入到承載板相應孔內(nèi)，利用GYJA型專用擠壓機進行內(nèi)錨頭的擠壓連接。擠壓完成后將擠壓套與錨頭之間用防腐油脂填充密實，承載板上穿鋼絞線孔與鋼絞線接合處縫隙應用環(huán)氧砂漿可靠密封。

(4)鋼絞線采用無鋅鐵絲編簾，并按內(nèi)錨段承載體的分組要求，將不同組內(nèi)錨頭在錨索外露端依次用著色的膠帶進行標識區(qū)分。編制完成后掛牌編號，存放在專用場地并加以保護。

(5)錨索經(jīng)核對無誤且經(jīng)驗收合格后方可下索。穿索時各支點間距離不得大于2 m，轉(zhuǎn)彎半徑不得小于5 m。穿索完成后的錨索外露長度必須滿足張拉施工操作。

4.3.2.3 錨墩澆筑

錨墩的施工嚴格按照設(shè)計圖紙及規(guī)范的要求進行，模板采用內(nèi)拉內(nèi)撐的方式，錨墊板安裝時要保證與孔道軸線垂直，套管與孔道軸線對中，并將套管與孔道間的孔隙加以密封，鋼筋及插筋的安裝按照設(shè)計圖紙進行控制，澆筑要振搗密實，澆筑后及時灑水養(yǎng)護。

4.3.2.4 錨索灌漿

注漿是錨索施工的關(guān)鍵工序之一，其效果的好壞將直接影響到錨索的錨固效果。錨索注漿不僅是為了形成錨固段，注漿體滲入到地層的裂隙和縫隙中還將起到固結(jié)地層、提高地層承載力的作用。

(1)錨索灌漿采用純水泥漿有壓、循環(huán)式一次性全孔灌注。漿液采用0.3～0.35水泥凈漿，結(jié)石強度要求R7d≥35 MPa。

(2)觀察出漿管的排水、排漿情況，當出漿管開始回濃漿、吸漿率不大于0.4 L/min、回漿壓力達到0.1～0.2 MPa時開始進行屏漿，屏漿時間為20～30 min。灌漿采用都西易灌漿自動記錄儀自動記錄，操作人員應現(xiàn)場打印并交付灌漿記錄。

(3)施工過程中，監(jiān)理試驗工程師隨機對砂漿進行取樣做抗壓強度試驗。

4.3.2.5 錨索張拉

(1)張拉前應具備以下條件:鋼絞線材質(zhì)抽樣檢查合格;張拉前各工序階段驗收合格;錨夾具合格證及抽樣檢驗;張拉機具已配套標定并出具標定證明文件;灌漿、墊座混凝土強度均達到設(shè)計要求值。

(2)張拉前須對千斤頂、高壓油泵及壓力表測力計進行配套標定并繪制其標定曲線，以作為錨索正式張拉的控制依據(jù)。標定不合格的張拉設(shè)備和儀器不得使用，標定間隔期不超過6個月。張拉設(shè)備和儀器若遭強烈碰撞，必須重新標定后才準使用。

(3)張拉采用單根預緊、單根張拉方式。先張拉錨具中心部位鋼絞線，后張拉錨具周邊鋼絞線，按照間隔對稱分序進行。一個張拉循環(huán)完畢，進行下一個張拉循環(huán)，直至達到設(shè)計張拉力。

(4)張拉作業(yè)采用應力應變雙控分級張拉程序。在進行錨索張拉時，從預緊應力到鎖定應力分5級進行張拉施工。分極標準為(σ為設(shè)計值):0.25σ→0.5σ→0.75σ→1σ→1.1σ→鎖定。

(5)千斤頂升荷速率每分鐘不超過0.1σ，卸荷速率每分鐘不超過0.2σ，錨索張拉采用單根預緊、單根循環(huán)張拉的方式，針對每一級荷載、每根鋼絞線按照鋼絞線長度由短至長進行單根單級循環(huán)張拉。前四級每級持荷2 min，最后一級張拉后穩(wěn)壓10 min。

(6)每束張拉循環(huán)五次:第一次預緊0.25σ，第二次為0.25 ～0.5σ，第三次為0.5 ～0.75σ，第四次為0.75～1σ，第五次為1 ～1.1σ。

(7)錨索張拉以控制張拉力為主，輔以伸長值校核。錨索張拉過程中，當實際伸長值大于理論計算值10%或小于5%時應暫停張拉，待查明原因并采取相應措施予以調(diào)整后方可繼續(xù)張拉。

(8)在進行張拉施工時，認真記錄測力計讀數(shù)、千斤頂?shù)淖x數(shù)以及在不同張拉力時鋼絞線的伸長值，記錄成果應及時報送監(jiān)理工程師。

(9)與作業(yè)無關(guān)的人員不得進入錨索張拉作業(yè)區(qū)，張拉時千斤頂出力方向45°內(nèi)禁止站人。

4.3.2.6 外錨頭保護

錨具外的鋼絞束除留存10 cm外，切除其余部分。外錨頭按設(shè)計要求用混凝土保護，外錨頭(含外露鋼絞線)保護層的厚度不小于10 cm。對不同錨固類型的外錨頭用不同顏色涂料粉刷進行標識，應達到醒目和良好區(qū)分的效果。

5 結(jié)語

按照5%的抽檢比例，現(xiàn)場對該處施工的錨索進行聯(lián)合檢驗，檢測結(jié)果表明施工質(zhì)量滿足現(xiàn)行《水利水電工程預應力錨索施工規(guī)范》DL/T5083－2004及設(shè)計要求。