翟興偉

（浙江華東工程咨詢有限公司，浙江 杭州 310000）

一、概況

重慶蟠龍抽水蓄能電站泄洪排沙洞位于左岸山體內(nèi)，主要起調(diào)節(jié)下水庫水量、放空和沖沙的作用，由導(dǎo)流隧洞改建而成。泄洪洞出口邊坡預(yù)應(yīng)力錨索采用的是全長無粘結(jié)壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索，每束錨索由8 根7Φ5 型（Dn=15.2）鋼絞線組成，鋼絞線采用1860MPa 高強(qiáng)低松弛無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，設(shè)計(jì)張拉荷載1000kN，初擬鎖定值750KN。EL531.00m 和EL526.00m 各布置一排，間距5m，垂直于坡面布置，共16 束，每束長40m。

二、壓力分散型錨索張拉過程簡述

錨索張拉是預(yù)應(yīng)力工程施工的關(guān)鍵工序，張拉前按照專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)出具的標(biāo)定報(bào)告中明確的壓力讀數(shù)與千斤頂噸位關(guān)系曲線，計(jì)算出單索各級張拉力相對應(yīng)的壓力表讀數(shù)；根據(jù)鋼絞線檢測的截面面積與彈性模量計(jì)算出單根鋼絞線的理論伸長值，錨索張拉控制以張拉力為主，輔以伸長值校核。泄洪洞出口邊坡預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，先后采用了“分組單根預(yù)緊→分組差異荷載補(bǔ)償張拉→整體分級張拉→鎖定”和“分組單根預(yù)緊→分組分級循環(huán)往復(fù)張拉→鎖定”兩種張拉方式進(jìn)行張拉。

泄洪洞出口邊坡錨索整體張拉采用YCW400B-200 型液壓千斤頂配置ZB4-500 型電動(dòng)油泵進(jìn)行張拉；單根鋼絞線預(yù)緊采用YCQ25Q-200 型千斤頂配置ZB4-500 型電動(dòng)油泵進(jìn)行張拉。為確保差異荷載分組補(bǔ)償張拉時(shí)不因工具錨夾片卡固程度不同而造成錨索鋼絞線不同步受力，故在每次差異荷載施加時(shí)都將上一循環(huán)千斤頂活塞退回，并將安裝的夾片卸下，然后與本循環(huán)補(bǔ)償荷載工具夾片同時(shí)安裝，敲緊，從而保證了在每一次差異荷載張拉時(shí)各工具夾片緊固程度相同。

三、差異荷載補(bǔ)償張拉鎖定損失大的可能原因分析

1.鎖定前后錨索測力計(jì)受力機(jī)理不同。張拉時(shí)千斤頂工具夾片拉伸錨索鋼絞線，千斤頂活塞頂出而施壓至錨索測力計(jì)；鎖定時(shí)千斤頂退壓卸頂，工作夾片進(jìn)入錨具錐孔鎖定，鋼絞線彈性回拉而引起測力計(jì)受力。

2.錨索鋼絞線受力后存在非彈性變形。計(jì)算錨索各組鋼絞線差異伸長量及差異荷載時(shí)將其視為完全彈性體考慮。也正因?yàn)殇摻g線非彈性變形的存在，錨索張拉時(shí)才以張拉力控制為準(zhǔn)，伸長值校核為輔的張拉控制方式（伸長值在+10%或-5%范圍內(nèi)均屬正常）。

3.壓力分散型錨索各單元鋼絞線的長度差異為均等的2m，而這2m 的差異量所產(chǎn)生的變形量很小，按照750KN 計(jì)算時(shí)，僅為7.0mm，差異荷載補(bǔ)償張拉前僅進(jìn)行了20%的預(yù)緊荷載，補(bǔ)償張拉后按照25%→50%→75%→100%→105%進(jìn)行整體張拉，同時(shí)由于整體張拉時(shí)工具錨夾片的卡固，將產(chǎn)生100mm 級的等位移變形量，故差異荷載補(bǔ)償張拉在理論上的受力平衡很容易被整體張拉時(shí)鋼絞線等位移變形后產(chǎn)生的應(yīng)力不均所打破。

4.推算鋼絞線差異荷載時(shí)，采用的計(jì)算長度未能準(zhǔn)確考慮預(yù)緊后張拉千斤頂活塞的頂出長度或鋼絞線在預(yù)緊階段所產(chǎn)生的變形量。

5.張拉設(shè)備、壓力表、測力計(jì)存在一定系統(tǒng)誤差，且壓力表——千斤頂張拉噸位校準(zhǔn)時(shí)的相關(guān)性系數(shù)亦存在一定的不確定度，在上述系統(tǒng)誤差的疊加影響下，將會出現(xiàn)必然的錯(cuò)誤而引起錨索張拉力宏觀上的不穩(wěn)定性。

四、建議張拉施工工藝

根據(jù)蟠龍電站泄洪洞出口邊坡錨索張拉時(shí)測力計(jì)的數(shù)據(jù)研究分析：錨索整體張拉時(shí)，張拉工藝自身存在的偶然誤差將積累放大，導(dǎo)致最終鎖定值低于設(shè)計(jì)鎖定力；在單根循環(huán)往復(fù)張拉時(shí)，不用通過差異荷載的補(bǔ)償而使鋼絞線達(dá)到受力平衡，故上述差異荷載張拉時(shí)可能存在的偶然誤差將相互抵消、調(diào)和，實(shí)際受力效果較好，但該張拉施工工藝繁瑣，需要反復(fù)的加卸載，以1000KN 全長無粘結(jié)壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索，每束錨索由8 根7Φ5 型（Dn=15.2）鋼絞線編束為例，當(dāng)采取五級張拉工藝時(shí)，需要張拉油泵加卸載達(dá)40 次，對夾片的磨損和鋼絞線的刮傷咬傷，以及張拉次數(shù)多引起的“壓力表—千斤頂油泵”率定誤差也是不容忽視的問題。建議張拉程序“整體張拉0.25P →0.5P →0.75P →分組單根循環(huán)張拉至1.0P →分組單根循環(huán)張拉至1.05P →鎖定”與規(guī)范規(guī)定的壓力分散型錨索“分組單根預(yù)緊→分組差異荷載補(bǔ)償張拉→整體分級張拉→鎖定”張拉程序相類似，不同之處僅在于差異荷載補(bǔ)償張拉的時(shí)機(jī)，規(guī)范規(guī)定的張拉程序中差異荷載張拉在20%P 預(yù)緊后即進(jìn)行，且差異荷載是根據(jù)預(yù)緊后剩余80%P 按照胡克定律計(jì)算的差異伸長量來反算的；建議張拉施工工藝是在75%P 的基礎(chǔ)上進(jìn)行差異荷載補(bǔ)償張拉，即先完成大部分的張拉受力，再進(jìn)行張拉受力不均勻的微調(diào)。同時(shí)建議張拉程序中張拉力不均的微調(diào)是以P/8 張拉力控制來進(jìn)行單根張拉的，計(jì)算過程無關(guān)變形伸長量（伸長值僅作為錨索張拉質(zhì)量的雙控校核），故該建議張拉程序能夠較好地解決壓力分散型錨索張拉后受力不均的難題，同時(shí)該方式比單根循環(huán)往復(fù)張拉工效高，對鋼絞線、夾片的損傷小。

五、仍需進(jìn)一步研究的問題

錨索鎖定值一般為設(shè)計(jì)張拉力的75%～85%，設(shè)計(jì)張拉力是錨索使用期間設(shè)計(jì)人員計(jì)算復(fù)核錨索功能性的最大承受力，在邊坡開挖、爆破振動(dòng)或其它外界因素影響后，邊坡巖體應(yīng)力重分布，巖體發(fā)生變形而引起錨索受力的變化，從而使得帶有測力計(jì)的錨索能夠?yàn)檫吰碌氖┕て诤瓦\(yùn)行期提供安全預(yù)警監(jiān)測?？傊?，錨索是一個(gè)動(dòng)態(tài)受力的過程。但是由于各單元錨索鋼絞線最終鎖定在一個(gè)工作錨具上，在邊坡發(fā)生變位時(shí)，整束鋼絞線的變形是等位移的，在各單元錨索鋼絞線長度不等，變形量相等的情況下，又將引起應(yīng)變不均，在鋼絞線彈性模量不變的情況下，錨索應(yīng)力的變化將是不等的，故錨索每根鋼絞線應(yīng)力將隨之發(fā)生變化。綜上，壓力分散型錨索長期使用期間鋼絞線受力不均勻系數(shù)的變化仍是值得研究的課題。