盧力

中國(guó)水利水電建設(shè)工程咨詢西北有限公司 陜西西安 710061

摘要：壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索在某抽蓄電站尾水閘門井巖脈段滑塌體加固處理中的應(yīng)用，對(duì)改善洞室圍巖受力結(jié)構(gòu)和巖體穩(wěn)定取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：壓力分散型；錨索；施工質(zhì)量

1、引言

某抽蓄電站2#尾水閘門井根據(jù)揭露的地質(zhì)情況發(fā)現(xiàn)巖脈蝕變嚴(yán)重，巖塊自然塌落，坍塌范圍超出閘門井設(shè)計(jì)警戒邊線，塌空區(qū)并向頂部延伸，為防止坍塌范圍繼續(xù)擴(kuò)大，及時(shí)進(jìn)行回填砼及小導(dǎo)管灌漿搶險(xiǎn)處理。為保證圍巖穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)安全，確保工程安全運(yùn)行，對(duì)該部位增加壓力分散型錨索進(jìn)行加固處理。

2、預(yù)應(yīng)力錨索施工質(zhì)量控制關(guān)鍵

該錨索由6根?j15.24mm抗拉強(qiáng)度為1860Mpa的高強(qiáng)低松弛無粘結(jié)鋼預(yù)應(yīng)力絞線編制，設(shè)計(jì)噸位750KN，鎖定噸位600KN，入巖29.5m，錨固段長(zhǎng)9m，自由長(zhǎng)20m，與邊墻成90?，孔徑120mm。

2.1鉆孔

巖體坍塌造成該部位附壁墻后存在大面積空腔及滑塌堆渣體，鉆孔過程中出現(xiàn)塌孔、卡鉆等現(xiàn)象，及時(shí)采用0.30～0.50MPa純水泥濃漿固壁灌漿后進(jìn)行反復(fù)掃孔至設(shè)計(jì)孔深，采用高壓風(fēng)沖洗孔道后對(duì)孔口臨時(shí)封堵保護(hù)。

2.2 錨索制安

錨索按設(shè)計(jì)要求鋼絞線下料→內(nèi)錨固段與孔口段去皮洗油→鋼絞線編號(hào)→編制錨索體→安裝內(nèi)隔離支架與灌漿管→安裝導(dǎo)向帽進(jìn)行編制。

（1）鋼絞線下料

鋼絞線切斷采用砂輪切割，切口整齊無散頭現(xiàn)象，下料長(zhǎng)度為：L=孔深+混凝土邊墻厚+工作錨板厚+限位板厚+千斤頂長(zhǎng)+千工具錨板厚+20cm。

各單元鋼絞線進(jìn)行編號(hào)，鋼絞線和灌漿管平攤于工作臺(tái)上，整個(gè)鋼絞線分為三組，并在出口段用不同的顏色或掛牌區(qū)別。

（2）錨索制作

編索體：將灌漿管、各錨固段鋼絞線捆扎成一束。鋼絞線和灌漿管之間用隔離支架分離，支架間距在內(nèi)錨固段為1.0m，兩對(duì)隔離支架間綁扎一道無鋅鉛絲成棗核狀，形成束線環(huán)，綁扎時(shí)保證鋼絞線相對(duì)位置關(guān)系、不得交叉；自由段隔離支架間距按設(shè)計(jì)要求為1.5m。

安裝對(duì)中支架：在波紋管外側(cè)安置成型的對(duì)中支架，以保證錨索安裝在鉆孔中心，周圍間隙均勻，便于錨索對(duì)中就位。對(duì)中支架間距在內(nèi)錨固段為1.0m，自由段為1.5m。對(duì)中支架與錨索體之間牢固綁扎，防止錨索入孔時(shí)對(duì)中支架與錨索體產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。

內(nèi)錨頭鋼絞線擠壓套由擠壓套筒和鋼絲襯套組成，鋼絞線傳入承載體后擠壓并設(shè)置好承載體，擠壓套中鋼絞線伸入長(zhǎng)度不小于10cm，擠壓套的擠壓力為20～55MPa，并按照3%進(jìn)行抽檢。

2.3 錨索安裝

索體入孔前，用高壓風(fēng)將孔道再次沖洗，由人工將錨索體扛抬至孔位附近。采用人工將錨索送入孔內(nèi)。錨索安裝過程要注意鋼絞線自由段保護(hù)膠皮不要受損壞，下索過程中要保證進(jìn)入孔內(nèi)的索體順直以保證錨索張拉時(shí)受力均勻，索體就位后及時(shí)將錨索外露部分包裹，以防污損。

2.4 錨索孔灌漿

（1）在定制錨板、鋼墊板、外露鋼絞線PE護(hù)套表面均勻涂抹一層潤(rùn)滑油，以便于灌漿后剝離表面粘結(jié)的水泥結(jié)石。

（2）灌漿采用水泥濃漿，水泥漿水灰比為：內(nèi)錨段0.33～0.4：1施灌。

（3）采用一次性灌注全孔段灌漿，回漿排氣管上安裝壓力表，采用有壓循環(huán)灌漿法，開始灌漿時(shí)敞開排氣管，以排出氣體、水和稀漿，回漿管排出濃漿且漿液比級(jí)與灌漿漿液相近或相同時(shí)，逐步關(guān)閉排氣閥，注漿壓力0.1～0.3MPa，吸漿率小于1L/min后，屏漿30min即可結(jié)束。

2.5 錨索張拉鎖定

（1）張拉機(jī)具

為保護(hù)張拉控制力的準(zhǔn)確性，在張拉前需對(duì)張拉設(shè)備（千斤頂、油管、壓力表等）進(jìn)行“油壓值～張拉力”對(duì)應(yīng)關(guān)系的率定，經(jīng)質(zhì)量驗(yàn)收合格后方可使用。

（2）錨索張拉操作方法

因各單元錨索長(zhǎng)度不同，張拉時(shí)要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)次序分單元采用差異分步張拉，根據(jù)設(shè)計(jì)荷載和錨筋長(zhǎng)度計(jì)算確定差異荷載，并根據(jù)計(jì)算的差異荷載進(jìn)行分單元張拉。張拉采用“雙控法”即采用設(shè)計(jì)張拉力與錨索體伸長(zhǎng)值來綜合控制錨索應(yīng)力，以控制油表讀數(shù)為準(zhǔn)，用伸長(zhǎng)量校核，實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論值的偏差應(yīng)在±6%范圍內(nèi)，否則應(yīng)查明原因并采取措施后方可進(jìn)行張拉。

正式張拉前，取10%～20%的設(shè)計(jì)張拉荷載，預(yù)張拉1～2次，使其各部位接觸緊密，鋼絞線平直。張拉時(shí)應(yīng)按一定的張拉速度進(jìn)行（一般為40KN/min）。

張拉程序：安裝千斤頂→0→△P1（先張拉L1單元，補(bǔ)足L1單元差異荷載，量取L1單元錨索伸長(zhǎng)值S1）→2△P1（量取伸長(zhǎng)值S2，計(jì)算L1單元錨索0-△P1的伸長(zhǎng)值）→△P2（再?gòu)埨璍1、L2單元錨索，補(bǔ)足L1、L2單元差異荷載，量取L1、L2單元錨索伸長(zhǎng)值S3）→12.5%（預(yù)張拉，量取伸長(zhǎng)值S4）→2△P2（量取伸長(zhǎng)值S5，計(jì)算L1、L2單元錨索△P1-△P2的伸長(zhǎng)值）→25%P（量取伸長(zhǎng)值S6）→50%P→75%P→100%P→110%P（量取伸長(zhǎng)值S7）。

實(shí)際伸長(zhǎng)值計(jì)算

L1單元錨索：△L1=（S7-S4）+（S6-S4）+（S5-S3）+（S2-S1）；

L2單元錨索：△L2=（S7-S4）+（S6-S4）+（S5-S3）；

L3單元錨索：△L3=（S7-S4）+（S6-S4）。

錨索的預(yù)應(yīng)力在補(bǔ)足差異荷載后分5級(jí)按前述張拉程序進(jìn)行施加，設(shè)計(jì)張拉錨固荷載為600kN，則按預(yù)應(yīng)力25%、50%、75%、100%及超張拉110%進(jìn)行張拉。在張拉最后一級(jí)荷載時(shí)，應(yīng)持荷穩(wěn)定10～15min后卸荷鎖定。錨索鎖定48小時(shí)內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)張拉錨索工作荷載低于設(shè)計(jì)10%以下時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行補(bǔ)償張拉，恢復(fù)張拉至設(shè)計(jì)荷載。

3、差異荷載增量計(jì)算方法

因壓力分散型錨索各單元長(zhǎng)度長(zhǎng)短不一，故必須先計(jì)算各單元差異伸長(zhǎng)量和差異荷載增量，其計(jì)算公式（以三單元六束為例）如下：

①差異伸長(zhǎng)量：ΔL1-2=ΔL1-ΔL2 ΔL2-3=ΔL2-ΔL3

ΔL1=（σ/E）*L1 ΔL2=（σ/E*）L2 ΔL3=（σ/E）*L3 σ=P/A

②差異荷載增量：ΔP1=（E*A*ΔL1-2/L1）*2

ΔP2=[（E*A*ΔL2-3/L2）+（E*A*ΔL2-3/L1）]*2

其中：L1，L2，L3—分別為第一、二、三單元錨索的長(zhǎng)度，且L1>L2>L3；

ΔL1，ΔL2，ΔL3—各單元錨索在設(shè)計(jì)鎖定荷載作用下的伸長(zhǎng)量；

ΔL1-2，ΔL2-3—各單元錨索在設(shè)計(jì)鎖定荷載作用下的差異伸長(zhǎng)量；

σ—設(shè)計(jì)鎖定荷載作用下鋼絞線束應(yīng)力；

P—設(shè)計(jì)鎖定荷載作用下單根鋼絞線束荷載；

A—單根鋼絞線束的截面面積；

E—鋼絞線的彈性模量；

ΔP1，ΔP2—分布差異張拉之第一、第二步級(jí)張拉荷載增量。

4、質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

從50%設(shè)計(jì)荷載至最大檢驗(yàn)荷載之間所測(cè)量的總位移量，應(yīng)當(dāng)超過該荷載范圍內(nèi)錨筋自由段長(zhǎng)度的預(yù)應(yīng)力筋理論彈性伸長(zhǎng)量的80%，且小于自由段與1/2錨固段長(zhǎng)度之和的預(yù)應(yīng)力筋理論彈性伸長(zhǎng)值。

在最后一級(jí)荷載作用下的位移觀測(cè)期內(nèi)，錨頭位移穩(wěn)定，即在歷時(shí)10min內(nèi)位移不超過1mm，或2h蠕變量不大于2mm。

5、結(jié)語

該錨固法能有效地改善地應(yīng)力和洞室受力結(jié)構(gòu)，將荷載分散傳遞給鉆孔內(nèi)若干處于不同位置的固定段，控制了巖脈的滑塌，未發(fā)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中，確保洞室結(jié)構(gòu)安全。文中闡述的壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索施工過程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)，對(duì)破碎巖體處理錨索施工質(zhì)量控制有一定參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]水電水利工程預(yù)應(yīng)力錨索施工規(guī)范（DL/T 5083-2010）中國(guó)電力出版社。