预应力锚索施工质量控制要点

1、预应力锚索施工质量控制要点丁思源(云南省小湾水电站华东水利水电工程咨询公司云南 风庆 675909)【摘要】文章以云南省小湾水电站地下厂房为例，综述了地下发电厂房，m 级断层、IV结构面、V结构面预应力锚索支护的施工过程控制，以确保支护施工质量，为地下厂房高质量高速度的开挖施 工创造条件。【关键词】1000KN 1800KN应力锚索；事中施工质量控制；小湾电站；云 南风庆一 概述：小湾水电站引水发电系统布置于右岸山体内，装机容量4200MW(6X700MW/,系由三大洞室和六条引水压力管道、六条母线洞、两条尾水洞以及 交通洞、运输洞、出线洞和通风洞组成的一个庞大地下洞室群。其主副厂房高79.3

2、8m、宽 30.6m、长 298.1m；主变室高 22.0m、宽 19.0m、长 230.6m；主厂房轴 线为SE140 ,厂房分布的岩石为 MV-1层黑云花岗片麻岩，片岩均属坚硬岩石。田级断层 F27、N70 W NE 43 65 破碎带宽 40cm105cm F5、N80 W NE 8085破碎带宽390cm由厚3cm10cm!勺断泥层构成；F11、N80 W NE8090破碎带宽200cm主裂面宽40cm60cm影响带12米；F10、N6O090 W NE 6090破碎带宽40cm140cm由厚0.2cm0.5cm的断泥层 构成；IV级结构面发育，规模较大的有 f3 , f6 , f7

3、, f8 , f11 , f14等。V级结构 面发育，主要为成组发育的节理和随机节理，按产状可分为两组：N7090 W NE65090 ;近SN (或0 8090 。地下厂房实 测地应力为 6 1=16.426.7Mpa、6 2=10.819.7Mpa,6 3=6.910.1Mpa,m级、IV 级结构面都横跨厂房，此地质情况给主厂房的开挖支护施工带来了极大的困难。为解决在高边墙大跨度下结构及施工安全，主厂房和主变室在深层支护上采用了1000KN 1800KN应力锚索。预应力锚索长度为 11.5米至50米不等，合计1248 根。二预应力锚索造孔（重点控制）：预应力锚索钻孔施工之前要求用全站仪按图

4、纸精确放样（要求放后视导向点， 以在造孔时控制方位角），锚索造孔孔径1000KN 的为115mm 1800KN级的为 150mm造孔采用QYZ-100B或YT-60轻型潜孔钻，在架钻机时必须使锚索孔位、钻 机轴线、后视导向点在同一直线上，钻孔各参数全部按设计参数校核好后并可开孔 钻进，钻进时要低转速，低压推进，当钻进 50cm时，再次校核各参数是否正确， 检查操作平台、扣件是否牢固，如果不满足要求立即处理，之后要求每钻进5米检查一次各参数是否正确和操作平台是否满足要求。造孔完毕之后用测斜仪测该孔的 终孔孔斜，其中YT-60轻型潜孔钻孔斜精度可达到孔深的1%而QYZ-100BB机钻 孔精度基本可

5、以满足要求，但效果不理想，两种钻机在孔深、孔位上都可满足设计 要求。但在造孔时应优先选用 YT-60轻型潜孔钻，主要是利用它自重大、钻机稳 定、钻杆粗、钻杆连接紧密，且在钻进时钻杆的摆动挠度小的优点。验收时孔深、 孔位、孔径、方位角都必须严格要求，要满足设计要求。三预应力锚索制作及下索：预应力锚索钢较线必须满足设计要求和国家有关规定，原材料检验应按规范 DL/T5083- 2004中的相关要求进行。钢钱线的下料长度必须满足设计和张拉工作 要求，内锚段必须按设计和施工技术要求制作。全粘结锚索和无粘结锚索的止浆措 施在施工中都要用充浆式土工布止浆包（80cm长，能承受0.51.0Mpa的压力）在绑

6、扎时先在每根钢较线内锚段与张拉段分界位置绑两道10cm长的土工布，其作用主要是填充钢钱线之间的空隙；之后把加工好的土工布止浆包用铁丝绑在第二层 上；最后再绑第三层帆布止浆包，其作用主要是填充索体和孔壁之间的空隙，各层 铁丝所绑的位置要要相应的错开。验收索体要重点检查注浆管在止浆包内是否开一 个长5cm的口，以便在内锚段注浆时浆液能迅速充满止浆包，发挥止浆包的有效 性，保证锚索的注浆质量。全粘结锚索止浆包绑在张拉段和锚固段分界处；无粘结 锚索止浆包绑在距孔口 1米位置，如果地质情况不好可以往里移动，其移动多少由 地质情况确定。锚索孔经验收合格后方可下索，下索时采用人工下索。四 预应力锚索钢锚墩制

7、作安装：钢锚墩的制作尺寸要严格按图纸要求进行，特别注意上垫板预留的孔径与锚 具型号要配套，以免在张拉时出现工作锚具被拉偏。在安装时上垫板预留孔的中心 线、导向管、锚索孔都要在同一轴线上，平面与锚孔轴线正交，其误差不得大于 0.5度，重点检查导向管与孔壁的接触是否严密，以保证张拉段灌浆的质量。钢锚 墩与岩面接触处必须用 M40干硬性预缩砂浆或C20碎将岩面找平，厚5cm10cm 必须保证接触面平整，受力均匀。五 预应力锚索内锚段注浆和张拉段注浆（重点控制）：注浆材料要满足设计和规范 DL/T5083-2004中的要求。灌浆时水平孔口灌浆压力保持0.3Mpa0.5Mpa如果孔口的高度改变则要相应的

8、调整灌浆压力。1000KN级的预应力锚索每米理论灌浆量为 9.4升，1800KN的预应力锚索每米理论灌浆量为19.8升，灌浆浆液用M35纯水泥浆，配合比由试验确定见附表；在锚索注浆 时，先检查整套灌浆机械设备的工作性能，必须正常工作并满足施工要求。再检查 止浆包的有效性，其方法是先往注浆管中通入适量的水，后用高压风吹洗干净，再堵住排气管，最后往注浆管中通入适量的风，把止浆包充胀使其与孔壁紧密接触， 要求排气管的排气量与通气量相对平衡时即可，这样返复几次后并可注浆。在主厂 房第二层锚索上游侧上倾10度注浆时做试验，共灌注了 5根，在孔口都没有一点 浆液从止浆包处泄露，止浆效果十分明显。注浆量必须

9、用灌浆记录仪记录（西易自 动化系统），在其过程中用比重秤认真的按试验要求检查每盘浆的浆液比重。在注 浆过程中防止堵管，其措施为：不要让浆液在管中停留太久，闭浆时间尽量保持在 15min以内，如果发生堵管，迅速用高压风将注浆管疏通，连续注浆。注至排气管 返浆，返浆流量、比重与注入量一致，实注量大于理论量，绑住排气管用低压力、 小流量闭浆，闭浆15min后不再吸浆，即可封孔停注。在主厂房下游侧对穿锚索 EL1019.5-40号孔注浆时，共注了 1950升，而理论量为291.4升。其主要原因 是：此孔位于IV级结构面，围岩较差；由于爆破振动，岩石受到破坏，有较大 的裂隙。在其注浆时主要采取小流量，低

10、压力的灌注方法灌注，最后经过 28大龄 期张拉后满足设计要求。附表：配合比编码强度等级水灰比单方材料用量（kg/m3）比重备注：水水泥YSP-A减水剂CF-MS-01M350.45491371掺里掺重1.92滇西普通硅酸盐水泥、 水泥强度为42.50.68.226六预应力锚索张拉（重点控制）：在锚索张拉之前必须检查并弄清楚张拉系统工具工作原理（大顶、小顶、压 力表、油泵、率定报告、油路、工具锚清洁等）、内锚段浆体强度、锚墩强度、必 须全部符合技术要求时才允许张拉。张拉时均采用分级张拉持荷稳压、包载安装的 施工方法，张拉时其理论伸长值严格按率定报告计算，主要以张拉力控制为主，伸长值校核的双控方法

11、进行张拉质量控制。施工时观测锚索先行，以便指导工作锚索 的施工，并且来判定率定报告是否正确和是否进行补偿张拉。洞室高边墙岩石锚索 张拉分为单股预紧和整索分级张拉两个阶段。单股预紧施加应力为20%P（ P为设计永存力），从中心向四周对称张拉，单股预紧用小顶张拉应至少进行两个循环，如 两伸长值之差大于3mm寸要求再进行第三循环张拉。预紧实际伸长值必须大于理论 伸长值，使各钢较线受力均匀之后，即可进行整索张拉。预紧的质量在锚索整索张 拉工艺过程中直接关系到实际伸长值的取值判误，所以必须严格按要求进行。整束 张拉分四个量级进行，预紧-25%因50%户75%因100%P稳压锁定，除最后一次张 拉要求静载

12、30min外，其它只需每级持续5min。稳压前后，均应量测钢较线的实 际伸长值，若实测伸长值与理论伸长值相差超过 10斌小于5% （岩石锚索），应停 止张拉，并查明原因后再进行张拉。升荷速率每分钟不超过设计预应力值的10%P卸荷不超过20%P全粘结锚索张拉时，如果理论伸长值与实际伸长值相差 较大则有以下几个原因：第一是内锚段注浆时，止浆包没有起作用，内锚段过长； 第二是张拉的程序不对；第三张拉机具工作不正常。如果锚索最后有效应力施加不 够，则有以下原因：第一是卸荷后夹片滑动，回缩值较大；第二是张拉机具工作不 正常。张拉过程中必须对压力表指针掉压（剧烈掉压、匀速掉压、稍微掉压在 1Mpa以内）进

13、行分析，以指导锚索张拉过程。在张拉结束锁定时难免出现锚具偏 离锚垫板，这时就必须退锚后重新进行张拉、锁定。在退锚重新张拉时注意施工人 员不要站在锚索的正前方，以防工具夹片突然失效，钢较线飞出伤人（特别是对穿 锚索）。张拉时要严格遵守操作规程，以防安全事故发生。七 预应力锚索封锚：全长粘结型预应锚索在整索张拉后进行张拉段灌浆，具材料的要求同前。之 后用砂轮机切除工作锚板预留长度10cm以外多余的钢较线，全长粘结型预应锚索 用钢制保护罩内填M35砂浆保护外锚头，无粘结预应锚索用钢制保护罩内填防腐油 保护外锚头，其材料必须符合规范 DL/T5083-2004中的要求。八 结语:小湾电站地下主厂房地质

14、状况差、处于高烈度地震区、开挖和支护施工要求质量高进度快，这给施工各方出了许多的难题。目前（截止 2005年06月28日） 主厂房第五层上半层开挖结束，根据原观室监测资料可知，在高边墙和大跨度厂房 施工时，开挖对边墙的变形和应力应变影响极大，所以必须急时加强支护，以控制 厂房边墙的塑性区扩大，预应力锚索在约束厂边房边墙变形起了很大作用，为厂房 的安全施工创造了良好条件。在业主、设计、监理、施工各方的共同努力下克服了 重重困难，地下厂房施工取得突破性的成绩。作者简介:丁思源，23岁，男，2004年6月毕业于云南省水利水电学校 水利工程专业，云南大理永平人ff J出曲 玄於HMTWb”工内外网ME ii!联gs班陈飞 田格丽松丽g n - ws _俐& 亚0wr林炖企”才蟠;: r 1 幄加 lUnlllKElH /削* “跳片RSut2丈内0的双注眦徵我就M例版#；?2红侬生运也嗜m”我0境下僚T加加,射e