錦屏二級水電站廠區樞紐雙錨結構裝置預應力錨索放張鎖定技術的應用

余 超

(葛洲壩集團第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 概 述

雅礱江錦屏二級水電站地下廠房系統采用主副廠房洞與主變洞兩大洞室平行布置的方式。主、副廠房洞斷面采用圓拱直墻型,頂拱采用三心圓拱。主、副廠房洞從左至右依次布置副廠房、主機組段和安裝間,呈“一”字型布置,主副廠房開挖尺寸為 25.8 m×72.2 m(寬 ×高),全長 352.4 m。設計單位在主副廠房洞室上下游垂直側墻坡面、兩端端墻坡面共布置了 15排共計 1 742束系統支護錨索。錨索設計噸位分別為 1 750 k N、2 000 k N,孔深 L=20～44.8 m,錨索布置間距為3～4.5 m。根據對主廠房頂拱開挖揭露的地質情況、圍巖變形觀測資料以及圍巖三維穩定性分析成果進行綜合分析,主廠房第Ⅵ層和主變洞全部開挖完成后,應力松弛范圍和程度有所加劇,廠房上下游邊墻、墻腳及下游母線洞附近塑性區加深,主廠房高邊墻中部的圍巖變形將加大。

因此,為了保證系統錨索具備較好的適應圍巖變形的能力,使其能夠在安全的應力條件下對地下長房圍巖起到有效的支護作用,錨索張拉到達設計噸位后放張鎖定至 0.6～0.8設計張拉噸位,項目部研究開發了雙錨結構裝置的錨索放張、鎖定新型施工工藝,施工質量滿足設計要求。

2 雙錨結構裝置

2.1 工作原理

測試階段利用后錨工作,前錨自由;測試結束后,在對錨索有效工作長度范圍內的鋼絞線不產生機械損傷的情況下,實現安全退除后錨,并使前錨同期鎖定不小于設計規定的張拉力值。

2.2 組裝順序

雙錨結構裝置在承壓墊板后依次安裝前端工作錨板——工作夾片——推錨器——后端工作錨板——工作夾片——限位板。如圖 1所示。

圖 1 雙錨結構安全退錨裝置圖

3 雙錨結構裝置的施工方法

3.1 設計噸位張拉

(1)張拉前應具備的條件。

鋼絞線材質抽樣檢查合格;張拉前各工序階段驗收合格;錨夾具合格證齊備、抽樣檢驗合格;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計要求值。

(2)張拉作業程序。

張拉設備采用 Y D C 240-Q X型千斤頂。

張拉順序按照設計編號單根分級循環;先中間、后周邊、對稱均衡的原則進行。

第一步:解除錨索尾端包裹物,清除錨索及周圍雜物并將錨索擦拭干凈;將鋼絞線外錨頭 P E套管部分用電工刀剝去,洗去油脂,按照圖 1順序組裝各部件(注意各部件對中安裝),前錨安裝工作夾片但不打緊,使其保持自由狀態,依據后錨張拉順序按設計編號對應安裝工作錨具、夾片,工作錨具及其錐形孔、夾片表面應保持清潔,然后打緊夾片。

第二步:千斤頂排氣。

第三步:使用千斤頂對鋼絞線進行單根預緊,使各根鋼絞線初始應力均勻,預緊順序亦應按照先中間、后周邊、對稱均衡的原則進行。

第四步:開始張拉錨索,在進行錨索張拉時,從預緊應力到鎖定應力共分 4級進行張拉施工,分 級 標 準 為 :0.25σcon→0.50σcon→0.75σcon→1.00σcon。

3.2 放張及鎖定

張拉至 1.00σcon后,在后錨上將鋼絞線按分組、對稱、逐根張拉的原則超張拉至1.03～1.05σcon退出后錨工作夾片,使后端千斤頂卸荷至鎖定應力值,這時,前錨夾片隨鋼絞線回縮,跟進受力退出后錨工作夾片,單根循環以上操作直至整束放張結束。退出錨索測力計后,套裝限位板,對夾片回縮不一致的鋼絞線進行循環補償張拉后予以糾正。

4 施工效果

我們在雅礱江錦屏二級水電站地下廠房錨索支護工程施工中全面推廣使用了雙錨結構裝置的錨索放張、鎖定新型施工工藝,共計張拉預應力錨索 1 742束,合格率 100%,優良率 92.3%,較好的實現了該項目施工的預期目標。

(1)通過現場安裝錨索測力器試驗測試,鎖定 48 h內實測值不得大于設計文件規定值的10%,并不得小于規定值的 3%,滿足設計要求。

(2)在錨索完工驗收測力試驗時采用雙錨結構,測試階段利用后錨工作,前錨自由;測試結束后,在對錨索有效工作長度全范圍內的鋼絞線不產生機械磨損的情況下實現安全退出后錨,并使前錨同期鎖定不小于設計規定的張拉力值。

5 結 語

在高應力狀態下,鋼絞線破斷點一般為錨夾具夾持部位,通過運用雙錨結構裝置的錨索放張、鎖定新工藝,張拉全過程不傷害雙錨之間鋼絞線表面,從根本上杜絕了常規退錨時因反復夾持鋼絞線造成鋼絞線斷面直徑減小、形成斷絲或斷根而導致可能出現的傷害事故。該項目不僅適用于水電水利工程預應力施工,同時,亦可以擴延至公路橋梁、土木建筑等領域預應力錨索、甚至預應力錨桿施工中,其發展前景令人憧憬。