小湾水电站工程 地下发电厂房岩石预应力锚索施工1预应力锚索施工质量控制要点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，Ⅲ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 预应力锚索；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（6×700MW） ，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 79.38m、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 MⅣ-1层黑云花岗片麻岩，片岩均属坚硬岩石 Ⅲ级断层 F27、N70°W，NE＜43°~65°破碎带宽 40cm~105cm；F5、N80°W，NE＜80°~85°破碎带宽 390cm由厚 3cm~10cm 的断泥层构成；F11、N80°W，NE＜80°~90°破碎带宽 200cm 主裂面宽 40cm~60cm，影响带 12 米；F10、N60°~90°W，NE＜60°~90°破碎带宽 40cm~140cm，由厚 0.2cm~0.5cm 的断泥层构成；Ⅳ级结构面发育，规模较大的有 f3，f6，f7，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：①N70°~90°W，NE＜65°~90°；②近 SN， （E 或 W）＜80°~90°地下厂房实测地应力为σ1=16.4~26.7Mpa、σ2=10.8~19.7Mpa，σ3=6.9~10.1Mpa，Ⅲ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 预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 级 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-100B 钻机钻孔精度基本可以满足要求，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：预应力锚索钢铰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铰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 0.5~1.0Mpa 的压力） 在绑扎时先在每根钢铰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铰线之间的空隙；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砼将岩面找平，厚 5cm~10cm，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 0.3Mpa~0.5Mpa，如果孔口的高度改变则要相应的调整灌浆压力1000KN 级的预应力锚索每米理论灌浆量为 9.4 升，1800KN 级的预应力锚索每米理论灌浆量为 19.8小湾水电站工程 地下发电厂房岩石预应力锚索施工2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：①此孔位于Ⅳ级结构面，围岩较差；②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，低压力的灌注方法灌注，最后经过 28 天龄期张拉后满足设计要求。
附表：单方材料用量（kg/m3）配合比编码强 度等 级水灰比水水泥YSP-A 减水剂比重备注：掺量%掺重CF-MS-01M350.454913710.68.2261.92滇西普通硅酸盐水泥、水泥强度为 42.5六 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、恒载安装的施工方法，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 时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，使各钢铰线受力均匀之后，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%P→50%P→75%P→100%P 稳压锁定，除最后一次张拉要求静载 30min外，其它只需每级持续 5min稳压前后，均应量测钢铰线的实际伸长值，若实测伸长值与理论伸长值相差超过 10%或小于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，钢铰线飞出伤人（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，其材料的要求同前。
之后用砂轮机切除工作锚板预留长度 10cm 以外多余的钢铰线，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 小湾水电站工程 地下发电厂房岩石预应力锚索施工3。