錦屏一級(jí)水電站右岸大壩U型錨索施工研究

李丹波

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川成都 610091)

1 工程概況

錦屏一級(jí)水電站大壩在導(dǎo)流底孔、放空底孔、深孔閘墩共布置U型預(yù)應(yīng)力錨索約140束，長(zhǎng)70～95 m，為3 800 kN級(jí)別，24根7φ5鋼絞線集束，主要采用φ219鋼管預(yù)埋成孔，圓弧直徑為4.7～7.9 m。由于其曲率大，錨索集束根數(shù)多，預(yù)埋管徑小，工期緊，實(shí)際施工時(shí)將制約大壩混凝土施工速度。據(jù)有關(guān)資料，洪都拉斯埃爾卡洪拱壩、二灘水電站拱壩及目前正在建設(shè)的溪洛渡、構(gòu)皮灘、小灣拱壩均為該類型結(jié)構(gòu)，但其錨固噸位、錨索長(zhǎng)度、預(yù)埋管徑大小，特別是埋管曲率的大小均不及本工程。因此，許多施工技術(shù)問題必須通過本次項(xiàng)目予以確定。

2 施工情況

按照設(shè)計(jì)要求拼裝和臨時(shí)加固預(yù)應(yīng)力管道，采用5 t卷揚(yáng)機(jī)牽引已編制錨索通過預(yù)應(yīng)力管道。

(1)管道拼裝與臨時(shí)加固。

試驗(yàn)選用彎管半徑2.61 m規(guī)格:彎管直徑φ219×6 mm，管道長(zhǎng)度為40.7 m(直線段)+8.48 m(曲線段)+39.3 m(直線段)=88.48 m;凸面帶頸法蘭緊固連接(DN200、PN1MPa)。每根管道根據(jù)其長(zhǎng)度采用3～4組錨筋與地面連接，φ28錨筋單根長(zhǎng)度1.5 m，外露0.5 m;每組錨筋各4根，分別交叉焊接在拼裝好的管道上，以防止其上抬和錯(cuò)位變形。

(2)牽引繩的安裝。

在拼裝預(yù)應(yīng)力管道時(shí)，分節(jié)段已安裝了φ13單根6×19鋼絲繩作為錨索穿索鋼絲繩的牽引用。試驗(yàn)前，采用預(yù)留的牽引繩將雙股φ13鋼絲繩拉出，與5 t卷揚(yáng)機(jī)φ20主鋼絲繩連接。

(3)錨索的制作。

試驗(yàn)采用彎管半徑為2.61 m的管道，試驗(yàn)錨索1 860級(jí)鋼絞線單根下料長(zhǎng)度為88.58 m。

下好料后鋼絞線及錨索附件(如隔離架、導(dǎo)向帽等)按照施工圖紙CD66 SG－423－4(23～27)和CD66 SG－423－1(12～13)要求編排并綁扎成束。錨索穿索后形成三段(直線段40.16 m+曲線段8.48 m+直線段39.94 m)，曲線段不設(shè)隔離架，直線段隔離架間距為2 m。錨索編制時(shí)隔離架安裝的兩端起始位置分別為35.16 m和34.94 m(中間空 18.48 m 不安裝隔離架)，向兩端外側(cè)按間距2 m排列布置，各18個(gè)(其中第17和18個(gè)隔離架間距為1 m)。編制完成后掛牌編號(hào)，同一鋼絞線兩端用同一顏色的油漆或膠帶做好標(biāo)記，以便穿索完成后檢查錨索是否扭轉(zhuǎn)、平順。

(4)錨索穿索。

安裝特制穿索牽引導(dǎo)向帽，采用5 t卷揚(yáng)機(jī)慢速牽引，人工扛抬，緩慢安裝直至錨索從另一端出頭，試驗(yàn)結(jié)束。

3 現(xiàn)場(chǎng)工藝性試驗(yàn)

由于閘墩U型主錨索長(zhǎng)度較長(zhǎng)(本工程為70～95 m)，而單閘段斷面寬度僅為18 m，因而不能在現(xiàn)場(chǎng)直接形成錨索編制場(chǎng)地。現(xiàn)場(chǎng)施工主要布置情況如下。

3.1 錨索施工平面布置方案

(1)錨索下料場(chǎng)地規(guī)劃。

鋼絞線一般單件重量約3～5 t，下車須具備起吊手段和空間;同時(shí)，因錨索鋼絞線在下料破勁過程中回彈力較大，故將錨索下料場(chǎng)地布置在施工區(qū)以外較開闊、空曠的場(chǎng)地。

(2)錨索編制場(chǎng)地。

在3～5#導(dǎo)流底孔閘墩高程1 720.08 m工作面之間架設(shè)雙線通道棧橋形成回路，單線長(zhǎng)度約66 m，以滿足錨索編制場(chǎng)地需要。單條通道棧橋長(zhǎng)10 m，凈寬1.2 m，共10條，結(jié)構(gòu)型式同“高低塊壩段交通棧橋”。

(3)主錨索施工平臺(tái)。

在施工相應(yīng)閘墩1∶0.822 9斜坡面搭設(shè)承重腳手架。腳手架寬4 m，長(zhǎng)約16 m，搭設(shè)間排距1 m，步距1.5 m，斜坡面立桿底部梅花形布置φ28，L=80 cm的插筋，外露30 cm，以滿足立桿的抗滑要求，貼坡掃地桿距墻面0.2 m，面層雙扣件抗滑移，剪刀撐按規(guī)范要求布置。連墻件采用φ14鋼筋，二步三跨布置，并與混凝土澆筑拉條采用花籃螺栓連接。工作平臺(tái)面層滿鋪4 cm厚木板，下行通道貼坡布置于排架中部。

(4)次錨索穿索平臺(tái)。

在閘墩正面高程1 714.5 m和兩側(cè)面高程1 711.5 m分別搭設(shè)懸空鋼結(jié)構(gòu)工作平臺(tái)，為次錨索施工提供通道，并為主錨索施工提供安全保障。

在混凝土施工過程中，隨倉預(yù)埋定位錐，待墻面強(qiáng)度達(dá)到20 MPa后安裝制作成型的三角支架，各三角支架之間采用5道聯(lián)梁連接成整體。三角支架采用［12.6槽鋼制作，三角支架內(nèi)部支撐梁采用［6.3槽鋼制作，三角支架上方聯(lián)梁采用［10槽鋼制作，面層滿鋪厚度為2.5 mm花紋鋼板。

在兩側(cè)穿索平臺(tái)上搭設(shè)1.5 m寬雙排腳手架，長(zhǎng)度約9 m。腳手架距墻面0.3 m，搭設(shè)間距1 m，排距1.5 m，步距1.8 m。工作平臺(tái)滿鋪4 cm厚木板，并隨施工層及時(shí)調(diào)整。其它布置同主錨索施工平臺(tái)。

(5)穿索牽引系統(tǒng)。

采用1臺(tái)10 t慢速卷 揚(yáng) 機(jī)，布 置 于 高 程1 720.08 m平臺(tái)，對(duì)應(yīng)相應(yīng)穿索施工部位，隨混凝土倉位預(yù)埋錨固鋼板。

3.2 U型錨索施工程序及施工方案

U型錨索施工程序見圖1。

圖1 導(dǎo)流底孔錨索施工工藝流程圖

閘墩混凝土澆筑時(shí)隨倉進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管道的預(yù)埋施工，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后在閘墩上搭設(shè)錨索施工平臺(tái)，進(jìn)行錨索制安、穿索、張拉及回填灌漿施工，完成后對(duì)外露鋼絞線進(jìn)行切除，對(duì)錨索外露錨頭回填混凝土予以保護(hù)。

3.3 錨索施工的主要施工方法

(1)錨索制安。

鋼絞線的下料、制作與運(yùn)輸:鋼鉸線下料擬在專用生產(chǎn)線上完成。下料長(zhǎng)度按照錨索實(shí)際孔深并滿足張拉和設(shè)計(jì)要求的最小長(zhǎng)度截取。鋼絞線下料前，按規(guī)定要求對(duì)其進(jìn)行抽樣檢查，對(duì)不合格的鋼絞線予以剔除。

①閘墩主錨索制安。

主錨索鋼絞線平行堆放于下料間操作平臺(tái)上，鋼絞線按順序平放，并對(duì)每根鋼絞線兩端噴涂不同漆色加以標(biāo)識(shí)。

將主錨索的鋼絞線卷繞在專用的錨索轉(zhuǎn)盤上，錨索轉(zhuǎn)盤直徑由閘墩預(yù)應(yīng)力錨索專項(xiàng)試驗(yàn)確定。卷盤時(shí)牽引頭的鋼絞線在3 m范圍內(nèi)用鐵皮和鋼絲綁扎牢固，鋼絞線的末端頭用鐵絲松綁，對(duì)于鋼絞線的其余部分不綁扎，以免錨索從卷盤上卸下后扭曲變形。掛牌、架空存放于儲(chǔ)料架上并加以覆蓋。

閘墩預(yù)應(yīng)力錨索采用長(zhǎng)拖車運(yùn)輸，由纜機(jī)吊至專用錨索鋼結(jié)構(gòu)工作平臺(tái)。

錨索卷盤時(shí)的牽引頭作為錨索安裝時(shí)的牽引頭。所有鋼絞線均通過梳孔器理順序，梳孔器采用尼龍制品，結(jié)構(gòu)為萬向節(jié)形式。

錨索牽引頭綁扎牢固后，系上專用鋼絲網(wǎng)罩，將網(wǎng)罩連接在錨索管道內(nèi)的牽引鋼絲繩上，牽引鋼絲繩的另一端用低速卷揚(yáng)機(jī)牽引。

對(duì)經(jīng)過梳孔器理序后的鋼絞線，在牽引過程中每2 m用鉛絲進(jìn)行綁扎，綁扎的松緊適度，以使鋼絞線在安裝過程中相互不發(fā)生交錯(cuò)扭轉(zhuǎn)且又能沿錨索軸線方向小范圍位移為度。

錨索安裝完成后，發(fā)現(xiàn)鋼絞線有嚴(yán)重錯(cuò)位或扭轉(zhuǎn)時(shí)需將錨索拉出重新安裝。

②閘墩次錨索制安。

次錨索鋼絞線平行堆放于下料間操作平臺(tái)上，鋼絞線按順序平放，對(duì)每根鋼絞線兩端噴涂不同漆色加以標(biāo)識(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)錨索施工平臺(tái)上編制。

錨索編制時(shí)，間距2 m、采用鉛絲進(jìn)行綁扎，綁扎的松緊適度，可以使鋼絞線在安裝過程中相互不發(fā)生交錯(cuò)扭轉(zhuǎn)且又可以沿錨索軸線方向小范圍位移為度。

(2)錨索張拉。

閘墩混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)張拉要求后，即可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索張拉。

張拉準(zhǔn)備:張拉前，須對(duì)千斤頂、壓力表等張拉機(jī)具與壓力傳感器按要求進(jìn)行配套標(biāo)定并繪制其標(biāo)定曲線，以作為錨索正式張拉的依據(jù)。按規(guī)范要求定期進(jìn)行標(biāo)定。

錨索張拉程序:先張拉次錨索，后張拉主錨索。

錨索張拉前，先用YDC240Q型千斤頂對(duì)錨索單根進(jìn)行初始應(yīng)力調(diào)整，然后用YCW500型、YCW650型千斤頂進(jìn)行整束張拉。

解除錨索尾端包裹物，取下定位板，清除錨索及墊座周圍的雜物。

安裝工作錨夾具，進(jìn)行初始應(yīng)力調(diào)整。

安裝限位板，使用YCW500型、YCW650型千斤頂及工具錨。

待準(zhǔn)備工作檢查合格后，即可按設(shè)計(jì)張拉程序進(jìn)行錨索張拉。當(dāng)達(dá)到錨索的設(shè)計(jì)張拉力時(shí)，穩(wěn)壓10～20 min后鎖定。

張拉按設(shè)計(jì)要求分級(jí)進(jìn)行。張拉過程緩慢、連續(xù)、勻速。張拉過程中，采用應(yīng)力應(yīng)變的雙控措施對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控。

張拉分級(jí)為:

預(yù)緊噸位為單根50 kN;

整體張拉分級(jí):0→20% ～25%σcon(預(yù)緊噸位)→50%σcon→75%σcon→100%σcon→105% ～110%σcon(超張拉)。

另外，為了補(bǔ)償預(yù)應(yīng)力損失，可適當(dāng)提高錨索的超張拉力，以減少二次張拉的消耗。

補(bǔ)償張拉:鎖定48 h內(nèi)，若錨索應(yīng)力下降到設(shè)計(jì)值以下時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。補(bǔ)償張拉一次張拉至設(shè)計(jì)超張拉力。

(3)錨索灌漿。

灌漿在錨索張拉鎖定并經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后方可進(jìn)行。

將錨具外150 mm的鋼絞線用錨索切割機(jī)割除。

封 錨:采用無收縮水泥砂漿封錨。錨板、夾片及外露鋼絞線采用砂漿全部包裹，覆蓋層厚度應(yīng)大于15 mm，封錨后24 h內(nèi)可灌漿。

檢驗(yàn)真空度:

確定抽真空端及灌漿端，安裝引出管、閘閥和接頭并聯(lián)接真空泵機(jī)組、灌漿機(jī)。關(guān)閉與真空泵連接外的所有閥門，啟動(dòng)真空泵抽真空，使真空度達(dá)到－0.08～－0.1 MPa并保持其穩(wěn)定時(shí)間不少于60 s(若不能達(dá)到，說明孔道密封不嚴(yán))。待真空度達(dá)到要求后方可灌漿，否則將密封處理好后才能灌漿。

施 灌:按設(shè)計(jì)的水泥漿配比稱量原料、攪拌水泥漿，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)漿體稠度，待其達(dá)到規(guī)定指標(biāo)后將水泥漿過濾儲(chǔ)存到儲(chǔ)漿罐中，并在進(jìn)入孔道之前一直處于攪動(dòng)狀態(tài)。

漿液由NJ600濃漿高速制漿機(jī)拌制，漿液輸送至1 m3儲(chǔ)漿桶由2SNS型灌漿機(jī)和SK－3真空泵灌漿，將灌漿壓力控制在0.5～0.6 MPa。灌漿記錄采用灌漿自動(dòng)記錄儀。

(4)外錨頭保護(hù)。

灌漿結(jié)束并經(jīng)驗(yàn)收合格后，采用0.5 m厚C35混凝土予以封錨保護(hù)。

3.4 錨索實(shí)施后的主要監(jiān)測(cè)成果

當(dāng)錨索張拉力值達(dá)到4 200 kN后，與測(cè)力計(jì)值對(duì)應(yīng)情況良好，鎖定后力值損失最大不超過30 kN，48 h內(nèi)力值損失未超過50 kN。

對(duì)閘墩進(jìn)行持續(xù)變形觀測(cè)，單壩段閘墩張拉結(jié)束后，整體變形量達(dá)0.08 mm。

4 結(jié)語

目前大壩3#和5#導(dǎo)流底孔錨索剛剛施工結(jié)束，4#導(dǎo)流底孔正在進(jìn)行緊張的張拉和灌漿工作，后續(xù)資料整理分析工作也在同時(shí)進(jìn)行，將在2013年春節(jié)后形成總體分析資料，按照計(jì)劃完成后續(xù)的總結(jié)工作。