无黏结预应力锚索技术在新疆下坂地水利枢纽工程中的应用

宗海

摘要：目前国内很多地区都开始采用无黏结预应力锚索。该项新技术在新疆地区尚未推广，新工局基础工程处在新疆下坂地水利枢纽工程施工中对该工艺进行了试验性施工，。以及无黏结预应力锚索材料的使用，认为无黏结预应力锚索技术对岩体加固具有适宜性，避免了在传统的岩体加固施工中施工难度大等一系列问题。该工艺具有岩体加固质量好、工程造价低施工效率高等优点。

关键词：预应力纲绞线、锚具、张拉段、自由段、设计张拉力、锚墩

中图分类号：TV文献标识码：A 文章编号：

一、工程概况

下坂地水利枢纽工程位于新疆塔里木河源流叶尔羌河主要支流之一的塔什库尔干河中下游，地处喀什塔什库尔干县班迪尔乡境内，是塔里综合治理中唯一的山区水库工程，为大（Ⅱ）型工程，其主要建筑物导流泄洪洞为2级建筑物。

导流泄洪洞采用导流、泄洪和水库放空一洞三用的布置型式，设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为5000年一遇，施工导流期设计洪水为20年一遇。遂洞断面为7*17.05~7*10.25m的圆拱直墙型，设计最大泄流量920m3/s，最大流速30.9m/s。导流洞洞脸无黏结预应力锚索，设计张拉力为1000KN。仰角6度，方位角89度，孔深30m。

二、 施工设备

三、施工程序

预应力锚索施工工艺流程图

锚索制作→锚索运输→搭设脚手架→布孔→钻孔（边钻孔边灌浆）→锚索安装→注浆锚固→锚镦砼→张拉、封孔

1、搭设脚手架布孔

根据施工图纸要求，将脚手架搭到设计高程，在脚手架加固时用手分钻在岩壁上打锚杆用Φ8的钢筋与脚手架连接，锚杆直径为28mm，在造孔过程中由于钻机移动须从新搭设脚手架，如在打完第一排孔再造第二排孔时，在第一排钻机所占的空间的脚手架须从新架设加固，锚索孔点放置实际位置，并进行统一编号，用油漆标明，为钻孔施工提供准确的位置。

2、钻孔

锚索孔钻孔采用锚索钻机边灌浆边钻进，钻孔仰角为6°,方位角为89°, 孔坐标误差不大于10cm。为确保锚索孔钻孔方向满足设计及技术要求，在钻孔开钻前后进行严格控制，确保钻孔质量。开孔前，确保钻机底座水平，并按设计要求的钻孔倾角，用地质罗盘仪精确测量钻杆夹角，以确保开空方向。钻进过程中还随时检测，若有偏差还立即纠正，终孔孔轴偏差不大于孔深的2%，方位角偏差的不大于3%。在边灌浆边钻进过程中无压灌浆，浆液配合比现场试验确定。

3、锚索制安

3.1锚索制作

锚索制作根据设计院下发的预应力锚索结构图要求进行编制，采用隔离支架集束，隔离支架按设计要求设置其间距永许偏差±50mm ;钢绞线采用GB/T5224—2003要求的Φ15.24mm，1860Mpa高强度低松弛无黏结钢绞线，钢绞线采用切割机下料 ，其长度误差不大于±10mm;锚索编制纲绞线一端对齐，排列平顺，无扭结，绑扎牢固；锚索编制完成后，按编号整齐，平顺地存放在地面20cm 以上的支架或垫木上，支架间距为1m—1.5m。锚索制作完成后在隔离架上焊上3—6根φ8mm导向钢筋，钢筋起到导向和保护钢绞线的作用。导向锚固端为P型挤压锚。

3.2锚索运输

锚索水平运输中索体各支点间距不大于2m,弯曲半径不小于3m，垂直运输时，应根据锚索体在调运中的状态，合理布设吊点，其间距不大于3m,入孔前除主吊点外，其余吊点能快速，安全脱钩。

3.3锚索安装

锚索安装前对孔道采用压缩空气清孔，锚索进行仔细的检查，满足设计及规范要求方可安装。锚索安装时，采用人工从边坡抬止孔口，由人工穿入孔内，孔内穿索时缓慢均匀推进，锚索一次穿索到位，避免在安装过程中反复拖动索体。锚索安装完毕后，应对外露钢绞线进行监时防护。

4、注浆锚固

锚索安装完毕后，对内锚固段进行注浆锚固采用掺加微膨胀剂的水泥浆进行灌注，浆液水灰比为0.4：1。锚固段注浆压力0.6Mpa。

4.1浆液配制及质量控制

4.1.1浆液配制

注浆浆液采用425#普通硅酸盐水泥进行拌制，拌浆机采用YGJ―340型双层立式搅拌机，搅拌时间不低于3min,上层搅拌桶内水泥浆液过筛后放入低速搅拌桶内使用，内锚固段注浆浆液浓度采用重量比为0.4：1的水泥浆，施工中为量准确，同时便于施工，水泥以整袋加入，不足整袋以台秤称量。

4.1.2浆液质量控制

锚索施工前，对水泥进行检验，检验结果满足规范要求。注浆过程中，还随时抽检，受潮结块的水泥不能用于注浆；同时还抽测浆液的比重。采用经检验合格的水泥，不符合要求的水泥浆不能用于锚索施工。

4.2注浆设备

注浆机采用BW—250型泥浆泵压送浆液；注浆管采用高压钢编管。

5、锚墩砼施工

锚墩砼施工根据施工图纸及设计要求进行，若喷砼面松散，将喷砼凿掉，确保砼与基岩紧密结合；砼浇注前安装好导向管和承压板。钢筋由钢筋厂统一制作备用。待所有锚索孔穿索，锚固完成后运至现场安装；砼强度等级采用C30以上。由砼拌合站集中拌制，采用砼罐车运输，人工搭设溜槽入仓。锚墩尺寸为：底面积为1.2mΧ1.2m,顶面积为0.4mΧ0.4m,高为0.4m，铺设钢筋网3层Φ12mm@100mm,钢垫板规格为300mmΧ300mmΧ35mm。

6、锚索张拉

锚索张拉采用单拉单锚的方式，从内到外将不同承载体上的钢绞线按分级程序张拉到位。

6.1锚具及张拉机具

锚索张拉前，完成锚具的安装。按规范要求对千斤顶，油泵进行率位。锚具采用柳州欧维姆建筑机械有限公司生产的OVM15—7型工作锚；张拉机具采用YCW—150型电动油压千斤顶。

6.2钢绞线预紧

锚索张拉前，对钢绞线进行逐根预紧，预紧应力为0.2σcon—0.3σcon，使每根钢绞线均达到无弯曲，无打结，确保整索张拉时每根钢绞线的均匀受力。

6.3整索张拉及锁定

进口洞脸预应力锚索张拉采用张拉力控制为主，伸长值校核的双控操作方法。张拉过程中采用逐级加载速率不超0.1σcon/min，各级加载后应同步测量其伸长值，各级张拉力为：0.2 σcon，0.25 σcon，0.75 σcon，1.0 σcon，1.05 σcon，在各级张拉应力下保证2 min—5 min的持荷稳压时间；锚索张拉锁定后夹片错牙不大于2mm，并测量预应力钢绞线的滑移量。

7、封孔灌浆及防护罩

锚索张拉结束后，应对锚索孔进行封孔，采用灌注纯水泥浆液的方法进行。灌浆前应采用压力水和高压风对锚索孔进行冲洗。灌浆结束24h后应及时检查，若发现孔道浆体不满，采取必要的补充灌浆直至孔通浆体饱满。封孔灌浆结束后，防护罩内填环氧沙浆。防护罩为塑料防护罩，外形尺寸为40Χ40Χ20cm。

四、质量控制措施

预应力锚索施工工序复杂，技术要求严格，为确保施工质量，施工过程中严格按照施工程序施工，每道工序完成经检查验收后进入下道工序。除了严把程序检查验收关，对如下质量重点作了严格的控制：

1、对纲绞线、锚具、水泥等重要材料，要求相关资料齐全，并进行进场抽检，以确保材质优良。张拉前对千斤顶，油泵进行率定，率定合格后用于张拉施工。

2、造孔是控制质量的关键之一，孔位经测量放样并用红油漆标示。造孔时做好详细记录。

3、内锚固段灌浆是否密实，是确保张拉的重要环节，确保内锚固段灌浆密实严格按要求灌浆，并做好灌浆记录。

4、张拉严格按技术要求进行分级张拉，全过程严格控制，并做好详实细致的记录。

5、锚墩砼严格按砼配合比配料，确保锚墩砼质量。

五、特殊情况下施工

1、孔口岩石破碎无法直接开孔,处理方法：1).将孔口破碎岩石清理干净，浇筑混凝土。2）.埋设孔口管。

2、岩石破碎裂隙大成孔难，处理方法：1）.用高压风管向孔内吹小石,锯末,水泥,膨韧土,吹满后灌水泥浆。2）.直接灌水泥浆。 水泥浆浆液配比根据吃浆量调整。吃浆量特大时，浆液中添外加挤，锯末，膨韧土，细砂等。

六、质量检查

锚索施工完成后，在下道工序施工前，通过张拉检查，在业主、设计、监理及施工方现场鉴定后形成以下意见，能满足要求。在进行下一步工序时，竖井高边坡进行了开挖，洞脸无位移，得到了业主、监理及设计方的证实，实践证明锚索质量良好。该分部工程被评为优良工程。

七、 结束语

在这次生产性试验过程中充分反映了锚索工艺的高效优点，施工中达到单机每台班造90m左右的速度。在该项工程中证实MD—60型钻机最适合本地岩石。通过试验证实锚索工艺的协调性及可靠性；探讨了适宜的锚索材料，在岩体加固过程中的凝结时间等问题，验证了设备及配套设备的适宜性问题，以及施工劳动组合的最佳状态。该技术的特点是工艺简单、便于操作，并具有岩体加固质量好、施工效率高、工程造价低等特点。

参考文献：

[1]王世夏．水工设计的理论和方法厂[M]．北京：中国水利水电出版社2008(11)．

[2]齐金苑，于文成．水利工程建设百科全书(勘测设计．舡技术质量管卷)[M]．北京：当代中国音像出版社，2003．

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