壓力分散型預應力錨索施工質量控制要點

盧力

中國水利水電建設工程咨詢西北有限公司 陜西西安 710061

摘要：壓力分散型預應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用，對改善洞室圍巖受力結構和巖體穩定取得了良好效果。

關鍵詞：壓力分散型；錨索；施工質量

1、引言

某抽蓄電站2#尾水閘門井根據揭露的地質情況發現巖脈蝕變嚴重，巖塊自然塌落，坍塌范圍超出閘門井設計警戒邊線，塌空區并向頂部延伸，為防止坍塌范圍繼續擴大，及時進行回填砼及小導管灌漿搶險處理。為保證圍巖穩定及結構安全，確保工程安全運行，對該部位增加壓力分散型錨索進行加固處理。

2、預應力錨索施工質量控制關鍵

該錨索由6根?j15.24mm抗拉強度為1860Mpa的高強低松弛無粘結鋼預應力絞線編制，設計噸位750KN，鎖定噸位600KN，入巖29.5m，錨固段長9m，自由長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，鉆孔過程中出現塌孔、卡鉆等現象，及時采用0.30～0.50MPa純水泥濃漿固壁灌漿后進行反復掃孔至設計孔深，采用高壓風沖洗孔道后對孔口臨時封堵保護。

2.2 錨索制安

錨索按設計要求鋼絞線下料→內錨固段與孔口段去皮洗油→鋼絞線編號→編制錨索體→安裝內隔離支架與灌漿管→安裝導向帽進行編制。

（1）鋼絞線下料

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

各單元鋼絞線進行編號，鋼絞線和灌漿管平攤于工作臺上，整個鋼絞線分為三組，并在出口段用不同的顏色或掛牌區別。

（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，支架間距在內錨固段為1.0m，兩對隔離支架間綁扎一道無鋅鉛絲成棗核狀，形成束線環，綁扎時保證鋼絞線相對位置關系、不得交叉；自由段隔離支架間距按設計要求為1.5m。

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

內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置好承載體，擠壓套中鋼絞線伸入長度不小于10cm，擠壓套的擠壓力為20～55MPa，并按照3%進行抽檢。

2.3 錨索安裝

索體入孔前，用高壓風將孔道再次沖洗，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。錨索安裝過程要注意鋼絞線自由段保護膠皮不要受損壞，下索過程中要保證進入孔內的索體順直以保證錨索張拉時受力均勻，索體就位后及時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護套表面均勻涂抹一層潤滑油，以便于灌漿后剝離表面粘結的水泥結石。

（2）灌漿采用水泥濃漿，水泥漿水灰比為：內錨段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，采用有壓循環灌漿法，開始灌漿時敞開排氣管，以排出氣體、水和稀漿，回漿管排出濃漿且漿液比級與灌漿漿液相近或相同時，逐步關閉排氣閥，注漿壓力0.1～0.3MPa，吸漿率小于1L/min后，屏漿30min即可結束。

2.5 錨索張拉鎖定

（1）張拉機具

為保護張拉控制力的準確性，在張拉前需對張拉設備（千斤頂、油管、壓力表等）進行“油壓值～張拉力”對應關系的率定，經質量驗收合格后方可使用。

（2）錨索張拉操作方法

因各單元錨索長度不同，張拉時要嚴格按設計次序分單元采用差異分步張拉，根據設計荷載和錨筋長度計算確定差異荷載，并根據計算的差異荷載進行分單元張拉。張拉采用“雙控法”即采用設計張拉力與錨索體伸長值來綜合控制錨索應力，以控制油表讀數為準，用伸長量校核，實際伸長量與理論值的偏差應在±6%范圍內，否則應查明原因并采取措施后方可進行張拉。

正式張拉前，取10%～20%的設計張拉荷載，預張拉1～2次，使其各部位接觸緊密，鋼絞線平直。張拉時應按一定的張拉速度進行（一般為40KN/min）。

張拉程序：安裝千斤頂→0→△P1（先張拉L1單元，補足L1單元差異荷載，量取L1單元錨索伸長值S1）→2△P1（量取伸長值S2，計算L1單元錨索0-△P1的伸長值）→△P2（再張拉L1、L2單元錨索，補足L1、L2單元差異荷載，量取L1、L2單元錨索伸長值S3）→12.5%（預張拉，量取伸長值S4）→2△P2（量取伸長值S5，計算L1、L2單元錨索△P1-△P2的伸長值）→25%P（量取伸長值S6）→50%P→75%P→100%P→110%P（量取伸長值S7）。

實際伸長值計算

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）。

錨索的預應力在補足差異荷載后分5級按前述張拉程序進行施加，設計張拉錨固荷載為600kN，則按預應力25%、50%、75%、100%及超張拉110%進行張拉。在張拉最后一級荷載時，應持荷穩定10～15min后卸荷鎖定。錨索鎖定48小時內，若發現張拉錨索工作荷載低于設計10%以下時，應立即進行補償張拉，恢復張拉至設計荷載。

3、差異荷載增量計算方法

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

①差異伸長量：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、三單元錨索的長度，且L1>L2>L3；

ΔL1，ΔL2，ΔL3—各單元錨索在設計鎖定荷載作用下的伸長量；

ΔL1-2，ΔL2-3—各單元錨索在設計鎖定荷載作用下的差異伸長量；

σ—設計鎖定荷載作用下鋼絞線束應力；

P—設計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、第二步級張拉荷載增量。

4、質量檢驗標準

從50%設計荷載至最大檢驗荷載之間所測量的總位移量，應當超過該荷載范圍內錨筋自由段長度的預應力筋理論彈性伸長量的80%，且小于自由段與1/2錨固段長度之和的預應力筋理論彈性伸長值。

在最后一級荷載作用下的位移觀測期內，錨頭位移穩定，即在歷時10min內位移不超過1mm，或2h蠕變量不大于2mm。

5、結語

該錨固法能有效地改善地應力和洞室受力結構，將荷載分散傳遞給鉆孔內若干處于不同位置的固定段，控制了巖脈的滑塌，未發生嚴重的應力集中，確保洞室結構安全。文中闡述的壓力分散型預應力錨索施工過程中的質量控制要點，對破碎巖體處理錨索施工質量控制有一定參考價值。

參考文獻：

[1]水電水利工程預應力錨索施工規范（DL/T 5083-2010）中國電力出版社。