蒲石河抽水蓄能电站下库闸墩预应力锚索施工

2012-04-26朱甲学孙晓奇高光辉

水力发电 2012年5期

朱甲学，孙晓奇，高光辉，张强

（中国水利水电第二工程局有限公司，北京 100120）

1 工程概况

蒲石河抽水蓄能电站下库泄洪排沙闸闸墩采用预应力混凝土结构，共布置6个中墩、2个边墩，闸孔净宽14 m，溢流堰为WES型式。每个中墩布置主锚束16束，长度为37.01 m；水平次锚束15束，锚束孔道长度中墩为7.0 m。其中，主锚束沿闸墩中心线对称布置，每侧一排，每排8层。边墩只在靠近弧门侧布置一排8根主锚束和5束水平次锚束，边墩次锚束长度为5.2 m。

主锚束的控制张拉吨位为3 500 kN/束，水平次锚束的控制张拉吨位为2 300 kN/束。预应力锚索采用后装后张法施工，单侧张拉。在中墩上游侧和边墩左右两侧均设有锚固预留槽，方便张拉，待张拉结束后再行回填。

2 施工准备

工程现场预埋施工，施工供风、供电及施工平台已搭设完成。闸墩的混凝土强度要求不低于设计强度等级值的75%。施工材料已进场，并按要求抽检合格。主锚索下料长度为39.3 m，中墩次锚索下料长度为9.0 m，边墩次锚索下料长度为7.2 m，钢纹线用量加5%的损耗系数。

本工程采用单侧张拉方式施工，全部张拉及灌浆施工工期为3个月。主要配备1套YCJ250预紧千斤顶、2套YDCW4000B主锚索张拉千斤顶、2套YCW250B次锚索张拉千斤顶、制浆及灌浆设备1套，其他小型工器具若干。施工前，完成了压力表及千斤顶的配套率定。编索场地及材料库布置在消力池外侧，均在混凝土浇筑时布置在消力池底板的DMQ540门机工作半径内。

为验证设计参数，完善施工工艺，张拉时在10号中墩进行了生产性试验。根据生产性试验情况，调整了锚索的预紧及张拉参数，对施工工艺进行了规范。

3 锚索施工

3.1 预埋

锚索孔道为预埋波纹管，与混凝土施工同步分层进行，采用架立钢筋加固，接头采用波纹管专用接头连接。施工时，严格控制孔道偏差，张拉前进行了专门复核检查，孔道偏差均未超过设计规定的管轴两端点偏差±8 mm、管轴局部偏差±10 mm。

3.2 编索

锚束制作在工作棚内清洁的工作平台上进行。钢绞线下料采用砂轮切割机下料，切口整齐无散头现象，将切好的钢绞线平铺在工作台上，要求顺直、无交叉缠绕现象。将钢绞线的两端按顺序编号，采用编帘法进行编束，并绑扎成束。

首先用医用胶布缠好，用记号笔编号（注意：一根钢绞线的两端为同一编号），然后用透明胶带缠紧。编号从一侧开始，编好号后，中间每隔1.5～2.0 m用22号无锌铁丝按顺序逐根绑扎相连，编成一个钢绞线帘，然后按顺序卷好，每隔1 m用8号无锌铁线进行绑扎成束。最后，在锚束一端套上导向帽，导向帽与钢绞线之间要连接牢固。

3.3 穿索

用DMQ540门机直接将锚索吊至孔道口，人工穿索，另一端采用2 t卷扬机辅助穿索。

3.4 预紧

按照钢绞线的编号进行，按穿孔示意图（见图1）的顺序进行穿索，防止钢绞线串孔造成钢绞线扭曲。钢绞线就位后，派专人对夹片进行加固。夹片安装后，保证夹片平整无错牙。预紧后，对夹片进行检查，不合格的夹片拆除后重新安装。

居中安装工作夹具，工作夹片应安装平整。用YCJ250型千斤顶采取自内而外、单根钢绞线对称和多次循环的方式对钢绞线预紧，主、次锚束的预紧均分两个循环。根据生产性试验成果，为了保证预紧效果设计将第一循环15 kN、第二循环20 kN预紧力均调整为40 kN。

图1 穿孔示意

3.5 张拉

根据设计图纸，一序孔、二序孔间隔布置，第一循环张拉一序次锚索；第二循环张拉二序锚索，均先张拉次锚索，再张拉主锚索。主次锚索均有两套张拉设备，每序孔施工过程中均采用对称张拉方式施工，一般先张拉带测力计的锚索。

经过张拉试验，对设计张拉分级进行了优化，确定了最终的张拉分级程序，按照设计要求应进行整体张拉，主次锚束的整体张拉均分为6级进行。张拉采取以应力控制为主，伸长值校核的操作方法。次锚索的张拉分级为480 kN→550 kN→1 100 kN→1 650 kN→2 300 kN→2 500 kN。主锚索的张拉分级为 760 kN→870 kN→1 750 kN→2 625 kN→3 500 kN→3 800 kN。

首先同步调整到初应力，主锚束0.35 MPa、次锚束0.23 MPa，标记伸长值起点，然后分级张拉。张拉至各级压力时，均稳压5 min，并测伸长值。每一级张拉均应缓慢、匀速、连续进行，并认真填写施工记录及观测记录。伸长值的测量、计算及异常处理，按照操作规程及技术要求执行。

张拉时的升荷速率主锚束控制在35 kN/min左右，次锚束控制在25 kN/min左右，卸荷速率分别控制在70 kN/min和50 kN/min左右。在超张力应力下持荷稳压20 min后，卸荷锁定，并测记回缩量。张拉过程中，两端采用对讲机通讯联络，防止锚固端出现异常。

整体全部张拉后，组织参建各方对锚索张拉数据进行分析，以带测力计锚索的读数判定张拉效果是否合格。验收合格后，采用无齿锯切除多余的钢绞线，并控制切除后钢绞线的外露长度不小于30 mm。

3.6 封锚

采用UB3灌浆泵和SZ-2真空泵进行真空辅助灌浆技术施工。主要施工工艺：

（1）张拉施工完成之后，切除外露的钢绞线并采用真空保护罩进行密封，清理锚垫板表面，保证平整，必要时在灌浆保护罩底面和橡胶密封圈表面均匀涂上一层玻璃胶，装上橡胶密封圈，将保护罩与锚垫板上的安装孔对正，用螺栓拧紧，注意将排气口朝正上方（保证孔内灌浆饱满）。

（2）清理锚垫板上的灌浆孔，保证灌浆通道通畅。

（3）确定抽真空端及灌浆端安装了引出管、球阀和接头，并检查其功能。

（4）搅拌水泥使其水灰比、流动度、泌水性达到技术要求的指标。

（5）启动真空泵抽真空，使真空度达到-0.08～-0.1 MPa并保持稳定。

（6）启动灌浆泵，当灌浆泵输出的浆体达到要求稠度时，将泵上的输送管接到锚垫板上的引出管上，开始灌浆。

（7）灌浆过程中，真空泵保持连续工作。

（8）待抽真空端的空气滤清器中有浆体经过时，关闭空气滤清器前端的阀门，稍后打开排气阀，当水泥浆从排气阀顺畅流出，且稠度与灌入的浆体相当时，关闭抽真空端所有的阀。

（9）灌浆泵继续工作，压力达到0.6 MPa左右，持压 1～2 min。

（10）关闭灌浆泵及灌浆端阀门完成灌浆。

（11）拆卸外接管路、附件，清洗空气滤清器及阀等。

（12）完成当日灌浆后，必须将所有沾有水泥的设备清洗干净。

（13）安装在压浆端及出浆端的球阀，应在灌浆后1 h内拆除并进行清理。

灌浆完成后，完成锚固预留槽部位的混凝土浇筑。

4 质量控制的相关问题

4.1 测力计与千斤顶出力不一致

通常锚索张拉控制时主要以千斤顶油压表作为施工过程中的控制依据，以实际伸长值进行校核。根据规程锚索受力性能试验中应以锚索测力计为控制标准。但在实际过程中，千斤顶的出力和测力计测值之间有较大的差异。

受力性能试验和配套标定结果表明，测力计的测值受到影响的因素较多。因此，在实际张拉过程中，以千斤顶油压表作为张拉控制依据，以测力计监测预应力锚索锁定后的锚索应力变化情况[1]。

4.2 边墩次锚索回缩量大

中吨次锚索张拉按照480 kN→550 kN→1 100 kN→1 650 kN→2 300 kN→2 500 kN分级进行。锁定卸载速率控制在400 kN/min，不超过规范要求的0.2σcon，其中σcon为控制应力。锁定损失量一般为4.7～5.5 mm，根据理论伸长值40.6 mm计算，边墩次锚索损失平均为12%，为300 kN，锁定后锚索吨位为2 200 kN，不能满足验收要求。

对此，采用柳州OVM公司新研制的低回缩锚具，通过二次张拉，成功解决了难题。为了准确测量张拉锁定的回缩量，在测量回缩量的过程中，采用千分表进行测量，千分表测量精度为0.001 mm。

4.3 验收吨位

验收吨位合格标准为实测值不得大于设计值的5%，并不得小于设计值的3%。因测力计读数存在偏差，按照测力计—千斤顶—油压表率定成果，主锚索验收时吨位按照3 800×（1-3%）-（张拉至设计吨位时测量计量测值-验收时测量计量测值），次锚索验收时的吨位按照2 500×（1-1.5%）-（张拉至设计吨位时测量计量测值-验收时测量计量测值）计算。

下库闸墩共安装预应力锚索测力计22套，随锚具同步安装。其中，7号闸墩安装主、次锚索测力计各3套；11号闸墩安装3套主锚索测力计、1套次锚索测力计；4号、5号、6号、8号、9号和10号闸墩安装主、次锚索测力计各1套。

闸墩在所有锚索全部张拉后进行验收，一个闸墩为一个验收单位，以测力计锚索的吨位损失来判定验收吨位。安装有多套测力计的，以吨位损失的平均值计。