摘 要   預應力錨索通過其施加的預應力將不穩(wěn)定的山體部分穩(wěn)固地與穩(wěn)定山體組成整體，確保邊坡的穩(wěn)定，防止巖體發(fā)生位移、變形，以達到加固邊坡的目的, 在水電站高邊坡加固中應用已越來越多，文章著重對預應力錨索在天然邊坡施工中的工藝及注意事項進行了表述。
關鍵詞   預應力錨索；施工技術
1 工程概況
溪洛渡水電站位于四川省雷波縣和云南省永善縣接壤的金沙江溪洛渡峽谷中，為金沙江下游河段梯級開發(fā)規(guī)劃的第三個梯級電站，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、攔沙和改善下游航運等綜合利用效益的特大型水電站。溪洛渡水電站水庫正常蓄水位600m，總庫容126.7億m3，調(diào)節(jié)庫容64.6億m3，總裝機容量為12600MW（18臺×700MW/臺）。電站由壩高為278m的混凝土雙曲拱壩、泄洪洞建筑物及引水發(fā)電建筑物等組成。
左岸電站進水口開挖線以上至13層平臺天然邊坡，地形陡峻，坡角一般70~80度，部分地段近直立，局部呈倒懸。邊坡頂部為13層平臺，高程約770~720m，邊坡底部為電站進水口610m平臺，邊坡高度100~160m。左岸電站進水口開挖開口線以外天然邊坡巖體卸荷拉裂現(xiàn)象嚴重，坡面分布較多危巖體，特別是13層陡壁上分布的危巖體塊體較大，拉裂縫普遍張開5~10cm，邊坡穩(wěn)定性差。對左岸電站進水口開口線以上至13層頂部平臺，進水口上游樁號壩0-648.42m至下游樁號壩0-253m之間的天然邊坡采用錨索+系統(tǒng)錨噴支護措施進行加固。
2 施工范圍及施工參數(shù)
左岸電站進水口開挖線以上至13層平臺天然邊坡錨索支護參數(shù)為：13層頂開口線以下5m設置一排P=1000KN預應力錨索，長度30m，傾角15度，方位角N41042〃00〃E，間距5.0m；開口線以下20m設置一排P=1500KN預應力錨索，長度35m，傾角15度，方位角N41042〃00〃E，間距6m。在邊坡支護施工過程中發(fā)現(xiàn)，在壩0-454~壩0-454段危巖體較大，地質條件差，隨機增加預應力錨索，編號為ML-3-1~ ML-3-8。上述部位共施工預應力錨索164根。預應力錨索主要參數(shù)見表1。
表1 預應力錨索主要參數(shù)

項目
1000KN級
1500KN級
備注
設計張拉力/KN
1000
1500
 
設計超張拉力/KN
1100
1650
 
錨索設計長度/m
30
35
 
鋼絞線強度/MPa
1860
1860
 
內(nèi)錨段長度/m
6
7
 
張拉段長度/m
24.5
28.5
含千斤頂段0.5m
傾角/0
15
15
俯角
方位角/0
N41042〃00〃E
N41042〃00〃E
 
孔徑/mm
115
130
 
鋼絞線截面積/mm2
140×7
140×10
截面積×股數(shù)
彈性模量/MPa
2.0×105
2.0×105
廠家提供數(shù)據(jù)

3        施工工序流程
預應力錨索的施工工序見圖1。
圖1 預應力錨索施工工序圖
4 預應力錨索施工
通過把開裂、破碎巖體連接成整體，錨固在地層較為穩(wěn)固的巖體上，通過施加預應力，使錨索張拉長度范圍內(nèi)的破碎軟弱巖體（層）擠壓密實，提高巖層層面間的正壓力和摩阻力，防止開裂松散巖體發(fā)生位移、變形，從而達到加固邊坡的目的。這種方法的最大特點是：可保持既有坡面狀態(tài)下深入坡體內(nèi)部進行大范圍加固；預先主動對邊坡松散巖層施加正壓力，起到擠壓鎖固作用；同時，通過對錨索孔注漿，漿液充填裂隙和孔隙，又可提高破碎巖體的強度和整體性。溪洛渡水電站左岸電站進水口天然邊坡錨索為無粘結預應力錨索，圖2為預應力錨索組裝圖。
圖2 預應力錨索組裝圖
4.1 鉆孔
造孔前按設計要求用噴漆放出孔口點位，將方位控制點用噴漆標于排架橫桿上。造孔設備為100B風動鉆機，鉆桿直徑φ70mm，鉆頭直徑分別為φ115mm和φ130mm兩種。造孔時用羅盤測量鉆孔傾角，用排架橫桿上的方位控制點控制方位，當鉆進20cm后進行校核角度，及時糾偏。在鉆進至錨固段時根據(jù)返渣情況判斷巖石巖性，雖天然邊坡表面巖石破碎、完整性差，但錨索內(nèi)錨段巖石堅硬、較完整，符合錨固段巖性要求。
在遇到巖石破碎，塌孔現(xiàn)象嚴重時，采取固壁灌漿(灌漿壓力0.2 ~0.3 MPa)對孔壁進行處理，漿液水灰比為0.4:1。待注漿完成漿液初凝后,重新掃孔鉆進，直至達到設計孔深為止。
4.2 錨索編束、穿束
4.2.1 鋼絞線下料
下料前先對鋼絞線進行檢查，主要檢查外包裝完整，表面應無油漬、銹蝕、毛刺、損傷；PE護套無損傷，廠家提供的材質證明書、產(chǎn)品合格證、實驗檢驗報告等。現(xiàn)場錨索制作在13層平臺上進行，并在現(xiàn)場將防雨、防塵染材料配備到位。按照錨索長度將錨索支架擺放到位，鋼絞線采用切割機下料，將切割好的鋼絞線在支架上平順排列，一段對齊�？紤]到基礎面平整程度及千斤頂長度，實際鋼絞線下料長度比孔道長度大1.0~1.5m。鋼絞線下料長度計算公式如下：
                                         L=s+h                                      (1)
式中：L—鋼絞線下料長度，mm；
s—實測孔道長度，mm；
h—錨墊板外鋼絞線使用長度，mm。
4.2.2 錨索編制
先將錨固段及錨頭的PE套管剝?nèi)�，將鋼絞線松開成單絲，使用鋸末去除鋼絞線表面的油脂，再用清洗劑進行清洗，以確保鋼絞線干凈。然后用編簾法將鋼絞線編制成單股，錨固段與張拉段分界處用防油膠帶纏封，按照錨索相應噸位股數(shù)將鋼絞線和進回漿管穿在隔離架上，用黑鐵絲將鋼絞線、進回漿管和隔離架進行綁扎牢固，為便于識別和灌漿方便，將進漿管切成斜口。內(nèi)錨段每1.0m安裝一個隔離架，自由段每2m安裝一個隔離架。同時，在內(nèi)錨固段兩隔離架之間需綁扎一道黑鐵絲，形成一道收縮結，進漿管包裹在鋼絞線內(nèi)，防止安裝過程中受到損傷破裂。編束完成后仔細檢查PE套管，破損處纏繞密水膠布。
4.2.3 錨索穿束
錨索孔驗收合格后可進行索體穿束，穿束前，檢查索體和孔號、孔深、鋼絞線的順直性、進回漿管的位置、暢通等情況，檢查無誤后用人工進行安裝，安裝時用人工通過排架向下抬運至錨索孔處,緩慢均勻推進。錨索安裝完成后對進回漿管進行通試，確保暢通后對外露的鋼絞線和孔口進行臨時防護。
4.3 錨索灌漿
采用孔口堵塞、一次性全孔灌漿。制漿站設在13層道路內(nèi)側，處于施工錨索上方。漿液為水灰比0.4：1的純水泥漿，水泥標號P.O42.5硅酸鹽水泥。灌漿前對制漿機、灌漿泵、灌漿自動記錄儀及管路連接等情況進行檢查。制漿設備為高速攪拌機，所拌制的漿液均勻性、流動性較好。由于灌漿管路受現(xiàn)場地形影響，灌漿壓力損失較多，因此灌漿泵為活塞式，能確保灌漿壓力。灌漿時密切注意灌漿量，因邊坡巖石破碎、裂隙較多，灌漿量較大時，采用間隙式灌漿法，同時漿液中添加YSP-8速凝劑，添加比例為0.6%。
4.4 錨墩頭制作、澆筑
錨墩頭制作前先將澆筑部位的基巖面用人工清理干凈。在錨索孔口周邊打設4個插筋（φ25mm，L=0.7m），入巖0.5m，用錨固劑錨固，φ12螺紋鋼筋焊接在插筋上形成錨墩頭鋼筋。后進行孔口預埋鋼墊板（300×300×50mm）、錨索孔口套管和墩頭回填進回漿管的安裝。孔口套管與孔軸、錨索確保同心，其具體安裝方法為：首先套管下料時其軸線與鋼墊板結合面保持垂直（用角尺量測），然后把護管嵌入孔內(nèi)，將護管方位、傾角調(diào)整到與錨索孔軸方向一致時對護管進行加固，以確保護管、錨索孔、錨墊板方向準確，減小張拉時的摩擦損失或防止錨索被剪切破壞�；炷亮⒛０村^墩頭體型進行，模板縫隙用錨固劑填充。立模完畢后，進行混凝土澆筑，混凝土標號為C35，按照配合比拌制。將拌制成的混凝土運至13層頂?shù)缆�，利用懸掛在邊坡上的溜筒送至墩頭處，用人工入倉，手持式軟軸振搗棒振搗。
4.5 錨索張拉
錨索張拉是預應力錨索施工過程中的關鍵工序，張拉的好壞直接影響錨索的施工質量。
4.5.1 張拉準備
張拉前充分做好準備工作，其內(nèi)容包括：
1 張拉作業(yè)平臺的搭設。搭設平臺要綁扎牢固、影響張拉的排架桿件要移除、手動葫蘆移動千斤頂?shù)臈U（扣）件要加固牢靠。
2 張拉時的工機具。包括壓力表、千斤頂、限位板、油泵、游標卡尺、工具錨、扳手、手錘等等張拉時必須的工機具齊全、完好情況。
3 張拉中的各種合格證、文件等。包括錨夾具合格證、張拉機具已配套標定的證明文件等。
4 各級張拉時千斤頂相對應壓力表讀數(shù)計算。根據(jù)已配套標定的證明文件，千斤頂與油表之間關系方程為（校驗日期2010年3月12日）：
                                     P=0.0221F-1.33                                 （2）
R2=0.9999                                       （3）
式中：P—油表讀數(shù),MPa；
F—壓力機讀數(shù),kN。
5 鋼絞線理論伸長值的計算。預應力錨索張拉理論伸長值按下式計算:
                                      △L=PL/EA                                     （4）
式中:△L—理論伸長值,mm；
L—張拉段長,m；
F—張拉力,kN；
E—鋼絞線彈性模量,MPa；
A—絞線截面積,mm2。 
4.5.2 張拉實施
張拉前檢查油泵及錨具的安裝情況，手動葫蘆不能拉的過緊，避免千斤頂與錨墊板緊貼不密。夾片安裝要平整，由于錨具摩阻不同或錨具安裝工藝上的問題，致使夾片在張拉過程中不能平齊跟進，出現(xiàn)錯牙。這時夾片對鋼絞線的咬合面積及咬合力減小，致使錨索的張拉效果受到一定的影響，所以錨索張拉中夾片安裝時要注意錯牙不能過大。
張拉機具安裝到位后可進行張拉，根據(jù)率定報告中的數(shù)值計算出與錨索各級張拉力相對應的壓力表度數(shù)，通過控制油泵壓力表度數(shù)實現(xiàn)千斤頂對錨索的各級張拉力。預緊張拉和整束張拉中的千斤頂和壓力表必須按率定報告配套使用。單根張拉使用YCW20穿心式千斤頂，預緊力為0.05σcon（δcon為設計張拉噸位），使各根鋼絞線初始應力均勻，順序按照先中間后周邊、對稱均衡的原則，預緊過程中特別注意不可遺漏，鋼絞線全部預緊完后，即可進行整束張拉。整束張拉采用YCW250G千斤頂及ZB4－500型電動油泵。整束張拉按0-0.25δcon-0.5δcon-0.75δcon-1.0δcon-1.1δcon分級加載方式進行，張拉達到分級張拉噸位時，持荷穩(wěn)定3min，達到設計噸位的110%時，持荷穩(wěn)定20min，后鎖定。在錨索張拉過程中為了檢驗張拉作業(yè)是否正常，采取以張拉力為主、伸長值校核的雙控操作方法。張拉控制荷載以壓力表讀數(shù)和測力計顯示為主，記錄張拉各級加載穩(wěn)壓前后鋼絞線伸長值，并根據(jù)鋼絞線理論伸長值進行校核驗算，量測鋼絞線伸長值和回縮值，若實測值大于理論伸長值的10%或小于5%時，停止張拉，查明原因后在進行張拉。鎖定后在鋼絞線夾具摩擦產(chǎn)生的痕跡處用游標卡尺量測長度，封錨前再次進行量測，若應力下降到設計噸位以下時，進行補償張拉。表2為部分錨索張拉值。
表2部分錨索張拉實測值與理論值對比表
錨索
編號
實測值
(mm)
相差
率(%)
錨索
編號
實測值
(mm)
相差
率(%)
錨索
編號
實測值
(mm)
相差
率(%)
ML-1-01
144.45
5.05
ML-1-12
143.35
4.25
ML-2-05
162.86
-3.00
ML-1-02
141.75
3.09
ML-1-13
140.65
2.29
ML-2-06
172.66
2.84
ML-1-03
143.35
4.25
ML-1-14
141.45
2.87
ML-2-07
171.16
1.94
ML-1-04
141.25
2.73
ML-1-15
134.75
-2.00
ML-2-08
174.56
3.97
ML-1-05
144.25
4.91
ML-1-16
138.45
0.69
ML-2-09
174.56
3.97
ML-1-06
141.45
2.87
ML-1-17
141.45
2.87
ML-2-10
173.36
3.25
ML-1-07
139.75
1.64
ML-1-18
138.35
0.62
ML-2-11
173.96
3.61
ML-1-08
136.65
-0.62
ML-2-01
173.56
3.37
ML-2-12
172.86
2.95
ML-1-09
144.25
4.91
ML-2-02
172.66
2.84
ML-2-13
165.66
-1.33
ML-1-10
143.25
4.18
ML-2-03
173.76
3.49
ML-2-14
173.66
3.43
ML-1-11
144.75
5.27
ML-2-04
165.66
-1.33
ML-2-15
172.66
2.84
注：1 錨索實測值為設計張拉噸位110%時的伸長值；
 2 1000KN級和1500KN級理論伸長值分別為：137.5mm和167.9mm。
根據(jù)以上數(shù)值可以看出，錨索實際伸長值均在+10%~-5%理論范圍內(nèi)，符合預應力錨索張拉規(guī)范標準，充分說明預應力錨索施工質量達到技術規(guī)范要求，達到了錨固巖體的目的。
4.6 封錨
封孔回填灌漿在張拉結束7天后進行，先進行墩頭段回填灌漿，完成后用切割機對鎖具以外的鋼絞線進行切除，鋼絞線余留10cm左右長度。封錨用混凝土封閉，立模完成后入倉振搗密實。拆模后將墩頭表面清理干凈，墩頭用磁漆粉刷，1000KN級為藍色，1500KN級為黃色。
5 結束語
預應力錨索對開裂、破碎巖體施加預應力，增強被加固巖體的穩(wěn)定，改善巖體的應力狀態(tài)，提高巖體的穩(wěn)定性，從而達到加固邊坡的目的。通過在施工中揭示的問題，采取有效的施工方法和措施，達到了施工預期目的，符合施工規(guī)范標準，為今后類似工程施工積累了較豐富的經(jīng)驗，起到一定地借鑒作用。
 
作者簡介：胡禮文 男（1983-）助理工程師 中國水電四局有限公司第五分局溪洛渡項目部建工二隊總工程師
          張自東 男（1977-）助理工程師 中國水電四局有限公司第五分局溪洛渡項目部
聯(lián)系地址：云南省永善縣水電四局溪洛渡項目部
郵    編：657300