预应力锚索在弄另水电站中的应用

预应力锚索在弄另水电站中的应用

沙全刚

沙全刚

浙江中飞建设有限公司浙江舟山316000

摘要：预应力锚索因其可以给支护体提供预应力，锚固深度较锚杆、锚筋桩深、锚固力高，支护质量可靠，在不良地质边坡支护施工时被广泛应用，本文通过实例对锚索施工及其优点进行介绍，具有一定借鉴用。

关键词：预应力；锚索；张拉

1、工程概况

弄另水电站位于云南省德宏州龙江～瑞丽江弄另河段，电站装机容量为180MW，主厂房全长85.06m，宽22.7m，厂房后边坡最大开挖高度103.2m，设计坡度由强风化—全风化1：1.5逐渐向新鲜岩石1：0.2过渡，共设置五级马道，分六层开挖至厂区高程，原设计支护方式为4m系统锚杆的锚喷支护，但开挖过程中地质情况不断恶化，支护形式随之发生改变，由锚杆支护改为锚筋桩支护，锚筋桩也由9m逐渐增加到25m，直径由3×25mm增加到3×32mm，即使这样仍然发生了大面积滑坡，所幸滑坡发生在夜里，无人员伤亡，滑塌体清除后，经地质专家现场踏勘，滑塌体内部可能仍存在不利节理面，且深度较深，普通支护手段不足以保证边坡的整体稳定，最终从抗滑桩、系统锚筋桩、预应力锚索等方案中选择了无粘结型预应力锚索支护方案，锚索长度35-50m，等级为3000KN级，同时原系统锚杆、钢筋网锚喷保留。

2、锚索施工工艺

2.1造孔：

造孔选择锚固钻机进行造孔，孔径Ф175㎜，孔深按设计要求进行控制，钻孔角度水平下斜10°，内锚固段长度12m。

在施工过程中由于该地区围岩为粉质粘土混碎石颗粒，岩体较破碎。在钻进过程中，经常发生掉块、卡钻、埋钻事故，为此，采取了以下措施保证正常钻进。

在破碎岩体的孔段钻进中，发现掉块、卡钻、导致其机械负荷加重，立即停钻，采用超前固结灌浆处理（段长根据具体情况而定，且最大段长控制在5m以内），遇裂隙特别发育或出现架空现象时，采用在水泥浆中加一定量的速凝剂、细砂或在孔口加速凝剂进行灌浆处理，待凝8-16小时后扫孔，继续钻进至设计孔深。

2.2锚索体制作、运输与安装

钢绞线采用砂轮切割机下料，下料长度为实测孔道长度加上锚垫板外钢绞线使用长度，沿锚索的轴线方向自由段每隔1.5-2m设置隔离架；锚固段每隔1.5m设置隔离架，钢绞线沿隔离架周围均匀分布。

锚固段底部安装导向帽，导向帽固定在锚索端头的承载板上，导向帽与承载板采用焊接并要求牢固。编束时，每根钢绞线均应平顺、自然。

锚索运输采用机械及人工运输，锚索安装采用人工辅以机械方法安装。下锚前必须对锚固段进行检测，用探孔器进行探测无误后下锚，确保锚固段能满足设计要求。下锚时，操作人员要协调一致，用力均匀，只能往里推，不能往外拉，一次放索到位，避免在安装过程中反复拖动索体，保证锚索体在孔内顺直不扭曲。

下锚之后应测量锚索外余尺寸，核对下锚深度是否达到设计孔深。

2.3灌浆

锚索下入孔底后，应尽快进行灌浆。灌浆前应结合造孔情况，分析浆液灌注量，检查库存水泥是否足够；制浆设备、送浆管路、灌浆泵、灌浆管路是否正常；阻塞器性能是否良好；避免因灌浆中断而影响锚固段注浆质量。

锚索灌浆根据锚索结构形式，内锚固段及自由段的封孔灌浆一次性完成，材料均为普通硅酸盐P.O52.5水泥。采用0.4：1～0.5：1的水泥浆灌注，将制备好的水泥浆液经灌浆管灌入到锚固段，其灌浆压力采用0.2～0.4MPa。

为给锚索张拉提供依据，灌浆时对每一时段预应力锚索的灌浆浆液均应按规定要求随机取样做抗压强度试验。

2.4锚墩施工

施工前，清除岩面上松散岩层和浮动的岩石，并将基岩面凿毛，布置插筋，并安装螺旋钢筋、导向套管及锚垫板、砼垫墩钢筋笼，调整它们与钻孔的中心线重合。并将钢筋笼、导向套管及锚垫板、螺旋钢筋焊为一体，以保证其强度与整体性。

锚墩浇筑砼采用C40二级配砼，插入式振捣器振捣。浇筑完成后要抺平砼垫墩表面。

2.5张拉

为了获得油压与千斤顶张拉力之间的关系曲线，所有张拉设备仪表，如电动油泵、千斤顶、压力表在张拉和试验前都经过了率定，锚索张拉在锚固灌浆强度和锚墩混凝土等的承载强度达到设计值即28天后进行。张拉方式采用单根张拉和整体张拉两种方式相结合。

张拉设备选用ZB4-500S型电动油泵、YDC240Q-200型张拉千斤顶、YDC1500N-200型张拉千斤顶。张拉时，升荷速率每分钟为设计压力的10%，卸荷速率每分钟为设计压力的20%。

采用千斤顶间隔对称分序张拉的张拉顺序，按照设计张拉力分级为：预紧→δ/4→δ/2→3δ/4→δ→1.1δ（超载安装力）。整体张拉每级荷载持荷稳压7min卸荷回程，最后一级稳压15min。张拉时卸荷应缓慢均速。

张拉时记录每级荷载下钢绞线伸长值，并与理论伸长值相比较，绘制出锚索张拉力与实测伸长值的关系曲线图，以确定钢绞线伸长值是否正常。补偿张拉是在张拉结束2d后，根据锚索张拉力监测结果决定是否需要补偿张拉。

2.6封锚

当张拉锁定完成后，进行锚索外部保护。先用砂轮切割机按距夹片后端10cm切除多余钢铰线，然后用环氧树脂封闭，同时再用C40混凝土外包。安装有锚索测力计的锚索外锚头采用钢帽内注润滑脂保护，钢帽外浇筑C40防护混凝土。

3、预应力锚索与常规支护手段相比存在的优点

无粘结型预应力锚索在深层支护中有其特有的优势，组成锚索的单根绞线外侧涂有防腐油脂、外包PE护套，可以避免因压浆不密实而可能发生预应力筋锈蚀等危险。抗腐蚀能力强，安全可靠性、耐久性的较高，而像锚筋桩等直接与水分接触，根据经验，每三年将锈蚀1mm。预应力筋与外护套间设防腐油脂层，张拉摩擦损失小，使用期预应力筋可补张拉。与灌浆体纵向可相对滑移，使用阶段应力幅度小，无疲劳问题。当地震荷载引起大幅度位移时，可滑移的无粘结预应力筋一般始终处于受拉状态，应力变化幅度较小并保持在弹性工作阶段。

4、总结

弄另水电站后边坡开挖支护工程根据实际地质情况采用了多种支护手段，虽然加大了工程投入，但确保了工程能安全稳定的运行，目前国家推行“安全第一预防为主综合治理”的安全理念，工程设计时会考虑更多的安全余量，预应力锚索将会更多的应用于边坡治理中，本文简单的介绍了支护手段的选用以及锚索的施工程序，为类似工程施工提供参考。

参考文献：

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