桐柏抽水蓄能電站下水庫壩身溢洪道泄槽底板錨固筋型式試驗研究

趙賢學

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

桐柏抽水蓄能電站下水庫壩身溢洪道泄槽底板錨固筋型式試驗研究

趙賢學

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

桐柏抽水蓄能電站下水庫溢洪道為布置在大壩中間壩段上壩身溢洪道，壩身溢洪道以堆石壩體為基礎.由于下游壩坡較陡，泄槽底板在其自重、水流拖曵力、水流脈動壓力、板頂動水壓力等荷載組合作用下，底板抗滑穩定至關重要，為保證斜坡面上的泄槽槽身的穩定，采用錨固板加錨固筋，錨固筋布置層數多，采用何種型式關系到壩身溢洪道的施工難易程度及經濟性，為此進行了錨固筋型式的試驗研究。

壩身溢洪道；泄槽底板；錨固筋；型式研究

1　前言

1.1工程概況

桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺縣嶺腳村，距天臺縣城7 km。由上水庫、下水庫、輸水系統、地下廠房洞室群、地面開關站、中控樓等部分組成；安裝四臺單機容量300MW機組，總容量1 200MW。

下水庫大壩及溢洪道均為Ⅰ級水工建筑物，大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，壩高68.25m；壩身溢洪道位于大壩河床部位，全長約200多米，凈寬26m，堰上不設閘門。

1.2混凝土面板堆石壩壩身溢洪道泄槽槽身錨固現狀

混凝土面板堆石壩壩身溢洪道以堆石壩體為基礎，由于下游壩坡較陡，泄槽在其自重、水流拖曵力、水流脈動壓力、板頂動水壓力等荷載組合作用下，泄槽抗滑穩定至關重要，為了保證在大壩斜坡面上的泄槽槽身穩定，國內外實踐證明壩身溢洪道泄槽底板采用水平錨固板加錨固筋進行固定是行之有效的措施；如澳大利亞克羅蒂壩采用錨固板長10.0m，板厚0.4m，并在每塊底板上均勻設置鋼筋錨固在壩體內（下稱錨固筋），錨固筋錨入堆石壩體內長度10m；新疆榆樹溝采用錨固板長3.0m，板厚0.6m，錨固筋直徑25mm，錨入壩體內長度10m；為了防止錨固筋銹蝕，均采用錨固筋外包混凝土即預制梁型式。

1.3錨固筋型式試驗研究的提出

國內外已建工程中錨固筋做法最多的是將錨固筋水平埋入壩體10m連接到錨固梁，為防止錨固筋銹蝕，常規做法是用混凝土包裹鋼筋，如在壩體現場澆筑則大壩填筑要等混凝土施工完成；為了避免和大壩堆石碾壓施工相互干擾，該類型錨固筋需要在預制場先行預制，混凝土達到強度后吊裝運到現場；現場要開挖鋼筋混凝土錨固筋基礎，這在堆石體上施工難度比較大，錨固筋長10m要在墊層料、過渡料及主堆石料上挖槽，特別是主堆石料因其粒徑較大（80 cm）施工困難；錨固筋吊裝就位后和錨固梁進行連接焊接，連接處鋼筋再澆混凝土防腐保護，因此還要等混凝土有一定強度后才能進行下一步施工。這種結構的施工成本高，工程周期長，安裝過程復雜；為了使壩身溢洪道錨固筋的施工能較好地和壩體施工同步，做到結構安全、施工便捷和經濟三者兼顧，筆者根據以往工程施工經驗提出了和以往不同的錨固筋型式即鋼筋外包鋼管內注水泥漿防腐的一種新型錨固筋型式，盡管設想方案是可行的，但能否滿足錨固力要求成為關鍵，為此進行了錨固筋型式試驗研究。

2　錨固筋型式試驗研究

2.1試驗方案

為了使試驗充足全面，方案采用六種錨固筋型式進行錨固力試驗。1號錨固筋：長10m，錨固端50 cm外包混凝土，直段外套3寸鋼管，管內注漿；2號錨固筋：長15m，錨固端50 cm外包混凝土，直段外套3寸鋼管，管內注漿；3號錨固筋：長10m，錨固端及直段均采用50 cm外包混凝土；4號錨固筋：長15m，錨固端及直段均采用50 cm外包混凝土；5號錨固筋：長10m，錨固端50cm外包混凝土，直段20cm外包混凝土；6號錨固筋：長10m，純鋼筋；以上6種錨固筋型式見圖1。

2.2現場試驗

2.2.1試驗位置及儀器選擇

經現場踏勘將試驗場地布置在下庫大壩趾板下游的開挖基巖面上，該場地樁號為壩0+200～0+243、趾板下游邊坡～壩上0+50，基巖面最高處高程約EL84.6m，實用平面面積43m×25m=1 075m2；根據試驗要求錨固筋最大測試拉力≥20 t，拉拔力由30 t錨桿拉拔儀施加，選用型號為SYC-35B型手動液壓錨桿拉拔儀。

2.2.2錨固試驗現場準備

（1）澆筑支墩梁。經測量放樣后確定支墩梁位置，打抗拔錨桿，綁扎鋼筋，立模澆筑支墩梁混凝土；

（2）填筑主堆石料。清除試驗場地區域內全部浮碴，試驗場地內用過渡料找平到基巖出露最高處高程（約EL84.6m）；回填一層主堆石料厚80 cm，并用25 t寶馬振動碾碾壓密實；

（3）外包混凝土錨固筋施工。以支墩梁預留槽孔為中心，在已碾壓密實的主堆石料填筑層上用1m3反鏟開槽，槽長≥11m，槽寬按反鏟最小可能開挖寬度控制，實測槽寬≥1.1m；槽深控制在50～60 cm；槽底人工鋪設20 cm厚墊層料并整平，HS22000型液壓平板夯碾壓密實；將達到100%強度的錨筋梁采用吊機吊運就位，使錨筋梁中心線和支墩梁預留槽孔中心線重合；錨固筋接頭處采用手工電弧焊槽焊焊接；

（4）外包鋼管錨固筋施工。外包鋼管錨固筋和預制錨筋梁接頭處采用C25混凝土回填，鋼筋外部安裝一根3寸鋼管，管內注漿防銹；

（5）上覆堆石料。在錨固筋梁兩側及上部20 cm范圍回填較細過渡料，25 t寶馬振動碾碾壓8遍；其上再回填主堆石料兩層(每層厚1.1m)共2.2m厚，分別用25 t寶馬振動碾碾壓8遍；至此已具備試驗條件。

2.2.3現場試驗

拉拔儀采用成都萬和工具廠生產的錨桿拉力測試儀，額定出力為0～30 t，分別測量并記錄壓力表讀數為5MPa、10MPa、15MPa、20MPa、25MPa時的錨固筋變形；分別繪制1號、3號、5號、6號錨固筋變形與錨固力關系曲線圖，試驗表明當錨固筋拉拔力為22.7 t時，錨固筋的最大變形為6mm，現場未發現錨固筋破壞現象；因此，上述四種型式的錨固筋均可滿足設計錨筋錨固力要求；經試驗1號和3號錨固筋滿足試驗要求，經研究決定取消2號和4號錨固筋的試驗。

2.3試驗結論

經現場拉拔試驗，結果如下：

（1）四種不同形式錨固筋的變形隨錨固力的增大而增大，當錨筋拉拔力為22.7 t時，錨筋最大變形為6mm；現場未發現錨筋拔出或破壞現象；因此，四種形式的錨固筋均可滿足設計錨固力要求。

（2）純錨固筋錨固力雖然滿足設計要求，但在填筑過程中大塊石容易將鋼筋砸彎，引起錨筋變形移位，且防銹問題不易處理。

（3）錨固筋為外包混凝土的錨筋梁，若采用外包50 cm混凝土或外包20 cm混凝土的錨筋梁，數據表

明，當大氣溫度在10～18℃時，C25混凝土室外養護齡期應≥14 d，方可吊運安裝，運輸就位后，接頭焊接，然后再回填混凝土。壩體填筑層面還要機械開槽等工序，施工程序復雜，且接頭處混凝土仍有等強的問題存在。

（4）端頭采用外包混凝土，直段用3寸鋼管外包，管內注漿的錨固筋型式，施工非常方便，且注漿后無需等強，可以和壩體填筑同步。

2.4運行監測情況

為監測錨固筋受力狀況共埋設了8支錨筋應力計，編號為Rym1～Rym8；日常監測數據表明除了Rym1以拉應力為主外，其余錨筋應力計都以壓應力為主，錨筋應力基本上與氣溫變化相反，溫度低時拉應力增大，溫度高時壓應力增大；目前錨筋應力已基本穩定，較大壓應力主要分布在側墻底部，最大壓應力為-90.5MPa（Rym7）（2007.7.26）；最大拉應力為55.4MPa（Rym6）（2009.6.22）；2008年6月12日進行最大流量為30m3/s過流試驗時錨筋應力測值變化不大，運行正常。

3　結語

試驗研究比較后認為：采用鋼筋外包鋼管內注水泥漿防腐的一種新型錨固筋型式是可行的；錨固力滿足要求；防腐和傳統的錨筋梁相同；錨固筋可隨著壩體填筑同時施工，基本無干擾。因此桐柏抽水蓄能電站下水庫壩身溢洪道泄槽錨固筋施工中，采用了鋼筋外包鋼管內注水泥漿的新型式錨固筋，且運行正常。2008年7月水電水利規劃設計總院在對“鋼筋混凝土面板堆石壩壩身溢洪道工程技術研究及應用”鑒定中認為，桐柏錨固筋型式在國內外工程中尚屬首例。

[1]蔣國澄,傅志安,鳳家驥.混凝土面板壩工程[M].武漢:湖北科學技術出版社,1997.

[2]姜忠見，鄭齊峰，郎玲芳.桐柏抽水蓄能電站面板堆石壩壩身溢洪道工程特點[J].水力發電，2009，（03）.

[3]趙賢學，沈益源.桐柏抽水蓄能電站下水庫混凝土面板堆石壩選用壩身溢洪道安全性和經濟性初探 [C]//第22屆國際大壩會議論文集，2006.

[4]趙賢學.桐柏抽水蓄能電站下水庫混凝土面板堆石壩和壩身溢洪道安全運行研究[J].水電站機電技術，2012，35（4）.

[5]趙賢學.桐柏抽水蓄能電站下水庫壩身溢洪道過流試驗[C] //抽水蓄能技術論文集，2010.

趙賢學（1962-）男，高級工程師，從事水電站建設及運行管理工作。

TU74

A

1672-5387（2015）11-0027-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.010

2015-07-31