南立1-2水电站溢洪洞进水口预应力闸墩锚索施工

赵启强，李红良，王玉溪

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川成都610072)

1 工程概述

南立1-2水电站位于老挝人民民主共和国中部湄公河左岸一级支流南俄河的支流南立河上，距老挝首都万象公路里程约133 km。该工程是以发电为目的的水利枢纽工程，工程等级为一等大(1)型。水库正常蓄水位高程305 m，相应库容9.03×108m3。水库为多年调节，调节库容5.41×108m3，总装机容量2×50 MW。

溢洪洞是水库的主要水工建筑物，进口闸室工作闸门为13 m×25 m(宽×高)的单孔弧形闸门，弧形闸门采用深梁式支撑结构，梁断面3.5 m×4.8 m，闸门安装在溢流堰上，堰顶高程285 m，自由出流，设计流量2 200 m3/min。弧形闸门在校核洪水位的静水压力为28 000 kN，弧门推力在闸墩内产生的拉应力是外侧大、内部小，设计在左、右边墩0－005～0+026.6段、高程286.6～299.381 m高程范围内(对称)平行布置了一排8根、L=31 m、3 000 kN级预应力主锚束、锚束间距0.6 m，锚束上倾13.6°，锚索距闸墩外边0.6 m，主锚索采用在闸墩上游低端预留锚固槽锚固、高端张拉锁定，高端与闸门支撑大梁正交，预应力闸墩中应力分布比较复杂，处于三向应力状态。采用三维有限元分析方法对闸墩进行应力分析，在支撑大梁内沿梁轴线布置共14根、L=21 m、2 000 kN级预应力次锚束，次锚束分7层，每层两根，约束闸墩的侧向变形，预应力锚索布置情况见图1。左右边墩内的主锚索布置了两套NVMS－3 000锚索测力计(监测锚索为工作锚索)，大梁次锚索布置了一套NVMS－2000锚索测力计，见图1。

2 预应力锚束施工

2.1 施工准备

锚索材料按设计图纸要求选型:

金属螺旋管选用直径φ120、φ90两种，壁厚0.3 mm的铝合金材料。

采用1 860 MPaφ15.24的粘结式低松弛钢绞线，锚具采用OVM15-12、OVM15-19工作锚具及夹片。

张拉设备:ZB4-500电动高压油泵、YCW240Q千斤顶、YCW400B千斤顶、限位板、YC－240挤压机、油压力表，张拉设备与压力表进行标定。

注浆设备:ZL400高速制浆机，SGB6-10灌浆泵。

2.2 金属螺旋管的安装

闸墩混凝土浇筑采用自下而上分层施工，每层混凝土浇筑高3 m，采用在混凝土内预埋金属螺旋管形成锚索安装孔，预埋管与混凝土浇筑对应分层安装。在闸墩高程286.6 m以上仓号模板、钢筋安装完成后，测量放出锚束孔位、轴线、高程，在锚束设计位置制作焊接金属螺旋管安装的固定支架，支架采用两根φ22的钢筋作立柱主筋，间距1.2 m，按锚束高程分层焊接φ16水平支撑钢筋，支架与闸墩结构钢筋焊接牢固，确保预埋管支架稳定，在混凝土浇筑时不变形移位，锚束轴线侧放在支撑筋上，沿轴线预埋金属螺旋管成锚索孔道。

图1 闸墩预应力锚索布置图

3 000 kN级锚束采用φ120金属螺旋管，2 000 kN级锚束采用φ90金属螺旋管，在锚束端头模板上安装、固定锚垫板，锚垫板面用彩条布保护与模板面紧贴，保护好锚垫板面上的注浆孔，采用孔口塞纸，锚垫板用钢筋与闸墩钢筋焊接固定，在锚垫板后受压区混凝土内布置两层边长60 cm×80 cm、φ16@10 cm钢筋网片，防止压力集中区混凝土压裂，锚垫板后接金属螺旋管，金属螺旋管安装在锚束轴线上，金属螺旋管用φ10钢筋制作的U形卡固定在钢筋支架上，金属螺旋管接头采用大一型号的金属螺旋管做对接接头(长度30 cm)，接头用胶带密封，接头下部沿管长用钢筋加固，金属螺旋管端头安装高出仓号模板1 m，管口封堵，安装完成后进行检查，对于螺旋管被电焊烧穿的小孔采用胶带密封;对于不稳定的部位用钢筋加固，以确保在混凝土浇筑时金属螺旋管不变形移位;在混凝土浇筑时由专人进行维护，混凝土浇筑下料处距离螺旋管不小于50 cm，混凝土振捣棒离螺旋管不小于30 cm，混凝土浇筑人员不能站在螺旋管上施工，使用单根钢绞线上焊φ100的钢管(锥形长30 cm)检查浇筑混凝土部位的螺旋管是否通畅，如发现孔道有错台或阻塞，应及时进行处理。混凝土浇筑完成后，用水对金属螺旋管内进行冲洗，防止漏入管内的水泥浆凝固，对外露管口加强保护，以保证下次安装时正常对接，待混凝土有一定强度后及时拆除锚垫板端头的模板，清除锚垫板上的水泥浆。

2.3 锚束制安

(1)锚束制作。工作锚索材料采用1 860 MPaφ15.24的粘结式低松弛钢绞线，监测锚索采用同型号的无粘结低松弛钢绞线，下料长度按锚束长度加1.5 m的张拉长度下料，主锚束下料长32.5 m，每束19根钢绞线;次锚束下料长22.5 m，将钢绞线表面的铁锈、污物清洗干净，钢绞线按锚板孔的布置排列，用铅丝捆扎成束，捆扎间距1 m，端头安导向帽(导向帽用φ100的钢管，长30 cm，一端加工成圆锥)便于孔内穿索，导向帽可重复使用，加工好的锚束编号放置。

(2)锚索安装。在闸墩内锚束处混凝土浇筑至上锚头以上时进行锚束安装，塔吊吊运至孔口，塔吊辅助人工穿入预埋金属螺旋管内，两端留足张拉操作长度，主锚束孔方向下斜，上端用绳索把锚束拴牢固定，防止锚束从孔中向下端滑出，外露部分用彩条布包裹好，防止上部混凝土施工污染。

2.4 锚束张拉施工

(1)锚固端制作。锚索安装就位后，在P型锚固端头安装锚板，在每根钢绞线端头用挤压机现场安装挤压套作P型锚固端材料:主锚束锚板采用OVM15－19、次锚束锚板采用OVM15－12，φ32挤压套配φ15.3挤压簧，将锚固端钢绞线按孔位穿入锚板内，使钢绞线平直，将每根钢绞线端头穿入挤压机内，穿上挤压簧，套上挤压套开动挤压机进行挤压，将挤压套与钢绞线一起从挤压机模具内挤出，监测锚索将无粘结钢绞线端头10 cm的PE管剥除，油脂清洗干净后安装挤压套进行挤压。

(2)锚束张拉程序。在大梁混凝土的强度达到设计强度的75%时进行锚束张拉，主锚束在大梁两侧张拉，分两次间隔进行张拉，先进行主梁次锚索C1、后张拉主锚索Z1，主锚索对称张拉，后张拉次锚索C2及主锚索Z2。张拉采用单根预紧后整体张拉。

(3)张拉施工。在闸墩混凝土强度达到设计强度的75%后进行张拉施工，将张拉端钢绞线按孔位穿入锚板孔内，工作锚具安装在锚垫板上，工作锚具孔内安装夹片，使夹片两边间隙相等、面平，安装限位板，用YCW240Q千斤顶将钢绞线逐根对称预紧张拉至30 kN/根，在每根钢绞线受力均匀后，换用YCW400B千斤顶进行整体张拉。YCW400B千斤顶穿在钢绞线上、在外露端安装工具锚，钢绞线按孔位穿入工具锚孔内锁定，加载按50%P→75%P→100%P→105%P稳压锁定(P为设计荷载)，每级上压时间为3～5 min、稳压时间为5 min，105%P时稳压30 min后锁定。先进行监测锚索张拉，按监测锚索的受力情况指导工作锚索的张拉施工，锚索张拉完成3 d后，根据对监测锚索进行的监测分析，在应力损失稳定后，对锚索进行补偿张拉至105%P锁定，在锚索受力满足设计要求时，用砂轮切割锚板20 cm以外的钢绞线。

2.5 封孔灌浆

有粘结锚索封孔灌浆的目的:一是对索体进行永久防护;二是将施加的预应力传递至被锚固介质。做好封孔灌浆质量控制极为重要，在锚索补偿张拉锁定后，及时进行封孔灌浆，灌浆从低端锚垫板上的注浆孔灌注，高端锚垫板的注浆孔排气排浆，灌浆水泥采用PO.52.5普通硅酸盐水泥，水灰比为0.4∶1，水泥浆采用ZL400高速制浆机拌制，SGB6－10灌浆泵灌注，在高端排气孔内排出0.4∶1的浓浆时封堵排气孔。当压力达到0.5 MPa、孔内不吸浆时连续灌注10 min即可结束该孔灌浆。锚索孔灌浆完成后进行二期混凝土浇筑。

3 锚索检测

在实验锚索上安装测力计，锚索张拉至设计张拉荷载后，应力损失至设计荷载的92%后稳定，补偿张拉后稳定荷载是设计荷载的90%。因锚具夹片在张拉锁定时钢绞线上有油脂，夹片与钢绞线间相对滑移大于限位板间隙，补偿张拉对夹片有磨损，钢绞线回缩量增大，故不应多次进行补偿张拉。为减少钢绞线松弛的应力损失，封孔灌浆应尽快实施。

4 施工注意事项

(1)金属螺旋管为薄的铝合金材料，强度低，易损坏，混凝土浇筑与金属螺旋管安装两个工种应紧密配合，在混凝土浇筑中对预埋管进行维护，保证其不移位变形，出现问题及时处理是成功穿束的关键。

(2)在闸墩高边墙上穿锚索，采用编号逐根自上而下穿束，对号穿入工作锚具孔，保证钢绞线顺直，受力均匀，可减小穿束的劳动量。

(3)闸墩混凝土采用台阶仓面浇筑，使用无粘结钢绞线，在布置锚索范围内浇筑混凝土前安装钢绞线，可简化施工。

5 结语

在锚索施工完成、闸墩混凝土浇筑完成后，监测到锚索的受力是稳定在设计张拉力的90%。电站在经过两个汛期的运行后于2010年9月库水位达到设计洪水位，溢洪洞达到2 200 m3/s的设计泄洪流量，锚索的张拉力为设计张拉力的90%，在闸墩混凝土的受拉区，混凝土没有出现裂缝，运行正常。