預應力錨索在達開水電站廠房中的應用

陳道績

（宣威市革香河水電開發有限公司，云南 宣威655400）

1、工程概述：宣威市達開水電站位于云南省宣威市東邊的革香河下游，是革香河梯級規劃中的第三級水電站，水電站距離宣威市55km。電站采用混合式開發，以發電為單一開發目標。達開水電站裝機容量60MW，保證出力9.1MW，年平均發電量2.5517×108Kw.h。

2、施工主材及工藝流程

2.1 主材：①鋼絞線采用符合美國ASTMA416-87a標準的1860MPa15.24mm光面及無粘結鋼絞線。②水泥采用P.O.42.5MPa普通硅酸鹽水泥。③鋼墊板鋼墊板材質選用Q235鋼板。④錨具采用要任柳州歐維姆建筑機械有限公司生產的OVM15系列錨具。

2.2 施工工藝流程：鋼制錨墩預應力錨索工藝流程:錨索及鋼墊板制作→造孔→鉆孔檢查、穿索→內錨段灌漿→鋼墊板安裝→千斤頂、油表率定→張拉、測試、錨固→張拉段灌漿→外錨頭保護。

3、施工方法

3.1 鉆孔

鉆孔是錨索施工中的主要工序，錨索施工進度主要取決于鉆孔速度。根據地質條件，本工程主要采用潛孔沖擊鉆進成孔。采用YG-60型錨固工程鉆機，配VHP750型1.2MPa/21m3中風壓空壓機。對于φ1500kN錨索使用鉆具為DHD350沖擊器+直徑φ131mm鉆頭，對于2000kN錨索使用鉆具為DHD360沖擊器+直徑φ152mm鉆頭，鉆桿直徑φ89mm，鉆桿長度1500mm。頂拱上仰錨索采用QZJ100輕型鉆機進行造孔。

(1)鉆機定位。根據設計孔口高程、傾角計算鉆機實際工作高度，作為鉆孔墊層高度及腳手架工作平臺搭設高度參考依據;利用鉆機前部準心和動力頭上部準心是否與測量放樣方位線重合作為確定鉆機方位及鉆機移動依據，并采用地質羅盤儀測量、水平尺校核、鉆機微調螺桿調節;另外，為保證鉆孔時鉆機穩固及鉆孔精確，可在地面打風鉆孔，埋設錨筋或鋼管，利用鉆機支撐架加固鉆孔。

(2)鉆進過程控制。開孔時嚴格控制鉆機開孔誤差，對沖擊器和鉆頭應有一個支撐和限制，使其達到設計控制點。由于鉆桿自身重量及鉆具由多根鉆桿連接而成，鉆孔時會對精度有很大影響;因此為提高鉆孔精度，鉆孔過程中加強鉆具的導向作用，在鉆桿薄弱環節安裝鉆桿扶正器進行孔道糾偏，并隨時檢測鉆進過程中孔斜誤差。

(3)特殊地層鉆進。當鉆孔局部遇到極為破碎、基本無膠結能力破碎巖層時，鉆孔很難自穩，容易塌孔，可采用局部固結注漿措施通過碎石層:第一步，正常鉆孔，到遇到破碎層時再鉆進1～2m后停鉆，并記錄破碎層開始的位置;第二步，在達到破碎層前安裝止漿裝置，僅對破碎層部分進行0.8～1.0MPa的壓力注入速凝水泥漿，使注漿液體在破碎層內擴散范圍盡可能大，以固結碎石。第三步，在注漿4～8h后再進行鉆孔，通過碎石固結段后重復第一步和第二步，直到通過破碎巖層。

(4)洗孔。鉆孔完畢后，應將水管深入孔底，通過大流量水流，從孔內向孔外進行沖洗，回水清后再延續5～10min，結束后應觀察孔內的失水情況，若有較明顯失水的鉆孔應進行全孔固結灌漿。固結灌漿應采用全孔一次灌漿。掃孔作業在2d后進行，掃孔后應將鉆孔清洗干凈并進行簡易的壓水試驗。壓水試驗合格后，對鉆孔進行全孔高壓風吹干吹凈，做好孔口保護。

(5)鉆孔資料。鉆孔過程中應做好鉆孔施工的原始記錄，包括鉆進速率、返風情況、返巖粉情況、地質情況等。鉆孔完畢后應對鉆孔資料進行收集、整理，以作為分析孔道質量依據。

3.2 錨索制作

本工程所設計的錨索有1500kN和2000kN兩種，分別由10根和14根φ15.24mm、1860MPa鋼絞線制成。鋼絞線采用砂輪切割機切斷，要求切口整齊無散頭，下料長度為L=L孔深+L鋼墊座厚+L頂長+L錨厚+20cm。組裝時，按圖紙要求組裝鋼絞線，對中隔離支架、灌漿管和充漿膨脹式止漿環。檢查鋼絞線編號位置和隔離支架間距合格后在內錨固段兩隔離支架中間用14號鉛絲將所有鋼絞線捆扎在一起。對組裝好的錨索應妥善存放，并登記、掛牌，表明錨索編號、長度等。存放點要求嚴格防潮防水防污染。

3.3 鋼墊板制作

1500kN錨索鋼墊板采用400mm×400mm、δ=40mm鋼板，2000kN錨索鋼墊板采用500mm×500mm、δ=50mm的鋼板。墊板材質選用Q235鋼板，中心孔內壁光滑平整、無毛刺，外側孔口倒角，采用氧氣線動割加工技術。

3.4 錨索安裝

錨索安裝就位前，要重新檢查錨索各部的位置是否正確，捆扎是否牢固，是否有損壞，對損壞的地方要進行修補，經檢查合格的錨索方可向孔內安裝。錨索安裝前要求使用探孔器對巖孔重新檢查，發現塌孔、掉塊時應進行處理。錨索安裝采用人工輔以機械方式進行，錨索曲率半徑應大于3m，安裝推送過程用力要均勻，以免損壞錨索配件。如果錨索送入巖孔內困難而必須將錨索抽出時，要對抽出錨索的損壞部分進行修復。對于上仰錨索，在穿索過程中需要上頂的外力包括錨索自重和穿進過程中的孔壁摩擦力，因此必須選用機械設備進行送進。為了確保安全，可采用1.5t卷揚機做為吊運設備，但必須固定好卷揚機反力設施。另外，用的錨索導軌支架，每5m安裝一個牽引索箍連接在卷揚機鋼絲繩上，對準孔口，牽引一段用插銷固定，解開孔口的索箍，用下一個索箍牽引。依次進行直到最后一段時，用專用的鎖緊夾片配合手動葫蘆使，錨索"倒吊"錨孔中。

3.5 錨索灌漿。錨索灌漿是錨索施工的關鍵技術之一錨固段灌漿的飽，滿程度決定了錨索是否可施加設計承載力的預應力。自由段灌漿的飽滿程度以及錨固段與自由段注漿的連續性決定了錨索的使用壽命。灌漿采用普通硅酸鹽水泥，漿液P.O.42.5采用純水泥漿，漿液標號M35(7d)，水灰比為0.35～0.4，摻適量的早強劑和膨脹劑。

對下傾錨索，一期注漿采用底部灌漿法。亦即，進漿管在鉆孔底部，水泥漿由孔底壓入。灌漿漿液應攪拌均勻，隨拌隨用，漿液應在初凝前用完，并嚴防石塊、雜物等混入漿液中。灌漿壓力0.3～0.5MPa，灌漿須一次完成。回漿管置于孔口或止漿環處，開始灌漿時敞開回漿管，排出氣體、水和稀漿，當設置于錨索止漿環前端回漿管排出的漿液與注入漿液的稠度一致時，關閉出漿口，屏漿30min即可結束。

3.6 鋼墊板錨墩安裝。鋼制錨墩在安裝過程中，一定要嚴格控制好以下幾個工藝環節:

(1)孔口段必須保證錨索周圍的空間，在鋼板下加鋼套管或PVC管，保證錨索不偏心，與孔軸線一致，以保證張拉過程中鋼絞線不出現剪斷絲。(2)鋼板采用φ12～14插筋點焊固定或采用螺桿配螺母固定，鋼板與砂漿貼緊采用在鋼板上設鍵槽，增加調節余地可解決螺桿對中時精度不夠的問題。(3)板下松動或破碎巖層必須清除干凈，以免發生巖塊壓碎破壞而影響錨索的整體錨固效果。(4)采用7dM40水泥砂漿，且層厚應不小于50mm。這樣既可保證鋼筋網的保護層，也可起到應力調整的作用。(5)孔口段埋設二次進回漿管進行封孔注漿，回漿管必須布置在孔口上部，進漿管布置位置可根據孔口巖面情況進行調整，以保證孔口段砂漿飽滿。

3.7 張拉鎖定。安裝工作錨具時錐形孔及夾片表面應保持清潔，工具錨夾片可涂少量潤滑劑以便卸錨。工具錨與工作錨的孔位必須一致，不允許在千斤頂內出現鋼絞線交叉現象。

結束語：利用鋼墊板剛性錨墩代替混凝土錨墩是安全可靠的，而且完全滿足規范和設計要求，采用鋼墊板剛性錨墩對原側墻巖層擾動小，有利于保證巖壁的整體穩定性，且施工簡便，安全性高，而且可明顯節約工期，實用性較高。

[1]趙興安，杜宜兵，陳國平.自由式拉壓復合型預應力錨索在金河水電站廠房后邊坡處理中的應用.四川水力發電，2003年3期.