重復張拉式預應力錨索在加固工程中的應用

摘要：縱橫交錯重復張拉式無黏結預應力錨索施工工序包括：錨索孔成孔、錨索組裝和安裝、灌漿、張拉、封錨保護。

關鍵詞：重復張拉；無黏結預應力；錨索

中圖分類號：F407.9文獻標識碼：1 概述

由于在水利水電工程中縱橫交錯重復張拉式無黏結預應力錨索應用還不夠普遍，設計和施工單位對此項施工技術不夠熟悉，設計和施工規范中沒有詳細的介紹。為此，通過對磨子潭大壩加固工程中縱橫交錯重復張拉式無黏結預應力錨索工程的施工實踐進行總結、分析，介紹重復張拉式無黏結預應力錨索施工的施工技術和質量控制要點，為以后類似工程施工提供參考。

2 工程概況

磨子潭水庫地處安徽省霍山縣境內，位于淮河支流淠河東源東淠河上游東支的黃尾河上，壩址以上控制流域面積570Km2，水庫總庫容3．47億m3，是一座以防洪、灌溉為主，結合發電、供水等綜合利用的大(2)型水庫。磨子潭水庫工程于1956年9月開工興建，1960年元月竣工。原建設的主要目的是為佛子嶺水庫蓄洪削峰，提高佛子嶺水庫的防洪能力。攔河壩為混凝土支墩大頭壩，壩頂長度331m，壩頂高程204m，最大壩高82.0m，最大底寬71.5m。

大壩13#垛位于大壩右側山體上，主要存在下列問題：

1）距垛下游面底腳2m處山體基巖出現裂縫，最寬處18mm。

2）下游面垛身出現從垛底腳向上呈放射狀的裂縫，長15m，最寬處2mm。

3）下游垛身與山體基巖接觸面有裂隙水流出。

設計采取上游壩基帷幕灌漿、剁內高壓固結灌漿，對13#垛下游垛基增加了能夠“重復張拉”的無黏結預應力錨索加固措施。

3 預應力錨索加固設計要求

預應力錨索內錨頭采用拉壓分散型膠結擠壓錨頭錨固，錨固段長4.5m，錨固水泥砂漿，水灰比0.45，灰砂比1：1，抗壓強度為C35，灌漿壓力0.5MP；錨索為7ф5帶護套無粘結鋼絞線；外錨頭為OVM15A-7型錨具，采用YCW150型張拉千斤頂拉；采用1.1倍超張拉法施工，分級施加，每級持荷10min，升荷速率每分鐘不超過1/10設計應力，降荷速率每分鐘不超過1/5設計應力；灌漿后14天張拉，先行張拉安有測力計的錨索，以修正張拉參數，優化張拉程序；封錨采用鋼套桶滿注專用防腐油脂密封。

4 施工工藝

4.1 總體施工方案

做好準備工作：包括張拉千斤頂、壓力表、油泵的率定；鋼絞線復檢；配備上崗資格證書的專業技術人員；制訂張拉程序和安全措施。錨索孔定位和鉆機就位鉆孔，同時進行錨索的組裝；鉆孔完畢合格后用機械配合人工進行錨索的就位安裝；然后進行錨孔灌漿；灌漿完畢進行張拉端螺旋筋、錨具等安裝及支墩砼的澆注；灌漿完畢14天后進行張拉，并作好張拉記錄；錨頭外預留1m長鋼絞線后，用切割鋸切掉多余鋼絞線。最后進行錨頭鋼套管灌油封閉保護。

無黏結預應力鋼絞線錨索施工工藝流程：施工準備→錨孔定位、鉆孔→沖洗錨孔→錨索組裝→錨索安裝固定→灌漿→錨墊板等預埋件安裝 →支墩砼→張拉→鋼套筒安裝→注防腐油脂。

4.2 錨索孔成孔要點

首先要詳細審核圖紙，確定錨孔的位置、方向及孔深。重點是在同一高程、傾角相同或接近的縱橫交錯的錨孔，防止鉆孔時串孔。為此，對于相同高程，傾角接近的錨孔，應在全部成孔后，在進行錨索安裝，并嚴格控制成孔質量（孔位、孔深、傾角）。在縱橫交錯、孔距較小的錨索施工時，不宜組織流水施工，即“前邊成孔，后邊下索”，防止鉆孔時串孔損壞錨索。

4.3 錨索束制作、運輸與安裝

4.3.1 鋼絞線下料

選取干燥、平整的加工場地，按施工圖紙所示的尺寸用切割鋸下料，并分別編號、標識。由錨孔底向外分別為1號、2號、3號。同時將位于內錨固段內的鋼絞線4.5m（1號）、4.0m（2號）、3.5m（3號）長度范圍的塑護套剝掉（嚴禁劃損鋼絞線），并徹底清除鋼絞線上的防腐潤滑脂。

4.3.2 錨索組裝

為保證成型錨索的清潔，在工作平臺上組裝。將鋼絞線及灌漿管按照編號擺放整齊，然后進行承壓板（∮110mm）安裝，安裝順序為3、2、1號，按照同樣順序進行擠壓錨具安裝；根據設計要求的距離，用鉛絲幫扎固定。沿錨索的軸線方向每隔1～2m安設隔離架，用鉛絲幫扎固定；錨索張拉端先行臨時幫扎，以便運輸和下錨安裝；最后安裝導向帽。成型錨索由專人進行檢查驗收，按錨孔序號編號、標識。

錨索組裝流程：組裝平臺準備→鋼絞線擺放→鋼絞線護套剝離→防腐油→清洗→承壓板安裝→擠壓錨具安裝 →承壓板鉛絲固→隔離架安裝→錨索整體幫扎→導向帽安裝→錨索標識。

4.3.3 錨索運輸及安裝

根據施工現場條件，采用卷揚機提升與人工配合的方法，將錨索吊運到對應編號錨孔進行下索安裝。防止運輸過程中錨索發生彎曲、扭轉和損傷。錨索入孔過程要緩慢，當遇到障礙物時，可先慢慢轉動錨索，通過障礙物后糾正錨索；若轉動仍不能順利入孔時，則要慢慢拉出錨索處理錨孔。錨索必須在孔口定位固定，切不可完全落入孔底，防止孔內錨索產生彎曲。

4.4 錨索孔灌漿

灌漿主要保證錨固段的灌漿質量。為將孔內積水排出，從錨索中的灌漿管，由里向外進行連續灌漿，先灌入水灰比為1：1水泥凈漿，以填塞孔內裂隙；當注漿率小于1L/min后，灌入設計要求的灰砂比為1：1的砂漿，當孔口流出砂漿后，繼續灌漿10min，以排除孔內上層浮漿，保證灌漿質量。砂漿設計強度不宜低于M40。

4.5 預埋件安裝與支墩砼澆注

灌漿后，進行螺旋筋、錨墊板安裝。保證錨索束軸線與旋筋、錨墊板中線垂直、重合。保證支墩外結構尺寸和放坡角度（不大于60度，45度為宜）。混凝土設計強度不宜低于C40。

4.6 錨索張拉

當灌入的砂漿和支墩混凝土達到設計強度（一般14天）后，開始進行張拉。首先對安裝有測力計的錨索（MS2、MS11、MS14）進行張拉。為了保證在張拉時垛身受力均勻。遵循對稱張拉的原則，實施張拉順序為：MS4~MS1，MS12~MS9，MS5~MS8，MS12~MS17，MS18~MS19。升荷速率控制在每分鐘1/10控制應力，降荷速率為每分鐘1/5控制應力，不宜過快升荷及降荷。每索張拉程序為:0→0.25σcon→0.5σcon→0.75σcon→ 1.0σcon→1.1σcon(持荷10min)→卸荷至0。

4.7 錨頭及外留鋼絞線保護

錨具外的錨索束留存1m(安裝測力計的預留1.5m)，其余部分切除。鋼套筒與錨墊板縫隙用螺栓加橡膠墊（或混凝土）密封。對于安裝有測力計的錨索，在鋼套筒壁上預留檢測電纜孔，并采取橡膠套密封。全部安裝完畢后，從套管頂部預留的注油孔注油，注油完畢后封堵注油孔和排氣孔。對鋼套筒采取防銹措施。

小結

重復張拉錨索與常用的一次性錨索的主要區別在于：一是安裝測力計，用以監測錨索的應力損失，確定實施重復張拉的期限；二是封錨保護，需要預留以后重復張拉時所需的鋼絞線長度。

參考文獻

[1]田裕甲，黃善和，鄭影升.大壩混凝土裂縫預應力錨索加固[J].中國錨固與注漿工程實錄選，1995-09-01.