高边坡破碎带防腐型预应力锚索施工技术

马玉龙 李方明

(四川省乐山圣达水利水电有限责任公司，四川乐山 614000)

1 工程概况

猴子岩水电站为大渡河干流水电规划“三库22级”的第9级电站，其坐落在四川省甘孜藏族自治州康定县孔玉乡。近年内平均流量约为774 m3/s，坝址控制流域面积约为54 036 km2。电站两条导流洞均布置于大渡河左岸，进口位于色龙河坝，距色龙沟下游约320 m，进口地形陡峻，轴线方向为S48°E，与河流流向夹角约56°，自然边坡呈50°～70°，边坡表层由天然松散石料覆盖堆积，勘探地质表明整个坡体顺层挤压破碎带发育，易顺层滑移拉裂破坏现象，总体以Ⅳ类围岩为主。导流洞EL1 823 m上部预裂开挖爆破后，很大部分已产生崩塌及楔形滑移破坏，对施工期间的安全和进度已构成极大威胁，必须加强支护强度。

2 施工布置

根据业主计划目标，整个导流洞进口边坡计划控制工期为3个月，所以相系边坡开挖支护工程进度相对紧张;由于施工现场地势狭窄，下游临近导流洞附近已安营扎地，开挖施工便道仅从下游方艰难而上，所有材料需人工点点而上，为方便锚喷施工工序的有序进行，加快边坡支护施工进度，且不与开挖进度相互干扰，我部拟在2号导流洞上游侧50 m，EL1 743 m处紧邻色龙沟相间位置搭设2台施工专用缆机，跨度达195 m，直通边坡EL1 803 m处搭设的施工平台及通道，保障边坡所有支护材料的二次转运堆放，这一布置对锚索的编制、安装及喷锚起到了重要作用。

3 预应力锚索施工技术

该边坡锚索采用无粘结拉压复合型预应力锚索。

3.1 钻机就位及管架平台的搭设

1)管架平台搭设。搭设平台高度需低于锚索孔位0.50 m，宽度不低于3 m。为了符合施工承载的要求，管架在搭设的过程中应当保证平台的稳定性。

2)钻机就位钻孔。为了能够让锚孔在施工的过程中以及在成孔后它的轴线的方位角、倾角能满足规范和设计的条件，在钻孔的过程中导正加强肋、扶正器及反吹装置配套设施，用罗盘或测量仪器随时监测钻孔质量。

3.2 锚索技术参数

该边坡锚索技术参数分为三种，分 A，B，C三区执行，即1 000 kN，1 500 kN，2 000 kN 级锚索。

1)1 000 kN，1 500 kN，2 000 kN级锚索孔基本技术参数。a.孔径:分别为 φ115 mm，φ130 mm，φ150 mm;b.长度:25 m ～65 m。

2)钻进方法及注意事项。采用HAM-80液压及风动潜孔锤冲击回转钻进的方法。开孔时应注意的事项:a.在开孔之前，对孔口处不稳定的岩块进行清除。在开孔时，利用风钻或者是人工在设计孔位上凿出与孔径相适应的大概10 cm深的孔，便于钻具导向和定位。b.当钻入不大于1 m，需要进行倒杆大于1 m，往返应不小于2次，至孔口没有岩粉返出为止，便于完全吹粉排渣，以避免重复破碎和卡钻。

3)超前固结灌浆。严格控制水灰比，不用过期水泥和污水，搅拌时间t≥3 min。a.结合工地实际情况，采用低压自流办法，将注浆管插入孔底，直至孔口溢浆，必要时，采用封孔加压灌浆，在灌浆压力达到0.1 MPa～0.2 MPa且注入率不大于5 L/min时，灌浆即可结束，当长期达不到结束标准时，应报请监理人共同研究处理措施。b.由于在EL1 783 m以上岩石呈极碎裂，其可灌性极强，因此，在灌浆过程中，应根据孔内浆液升压情况，通过业主、监理、设计及施工方四方研讨决定采用限流或浓浆或间歇灌浆。当灌入水泥1.5 t～2 t灌浆压力仍无变化，应立即采用浓浆、限流的办法进行处理，限流量一般控制在60 L/min左右;当灌入水泥4 t～5 t仍不起压时，则采用间歇灌浆的方式处理，间歇时间一般为30 min。

图1为压力分散(防腐)型预应力锚索结构示意图。

图1 压力分散（防腐）型预应力锚索结构示意图

4)反复钻孔结束以后，用压缩风冲洗钻孔到孔口返回的风没有尘屑，此过程需5 min～10 min，孔内沉渣应不大于20 cm。在钻孔清孔结束后，才能进行探孔检查，孔深度应该比设计值大0.5 m～1 m，检查合格后进行下锚工作。

3.3 制作预应力锚索体

1)钢绞线标准。选择满足ASTM A414-98标准以及GB/T 5224-1995预应力混凝土用钢绞线要求的1 860 MPa低松弛无粘结高强度钢绞线。无粘结钢绞线为防腐油脂包裹并且采用PE套包裹，其特点是防腐并且可以全孔一次性注浆。

2)制作压力分散(防腐)型预应力锚索体。压力分散(防腐)型预应力锚索的基本结构组成为:高强低松弛无粘结钢绞线、注浆管、隔离架、锚板、单锚头、导向帽等。其1 000 kN级预应力锚索分4组锚头;1 500 kN级预应力锚索分5组锚头;2 000 kN级预应力锚索分6组锚头，设计间距为每组锚头0.6 m。

当使用砂轮切割机进行下料，严格按规范要求制作单锚头，并按照要求装配单锚头、锚板、托板进行锚头部分的制作。在进行组装锚索体时，以不大于2 m装对中架，以便使预应力锚索体在钻孔内居中安装，锚固段顶部进行安装导向帽。

3.4 安装锚索体

锚索体采用人工从组装平台自上而下或自下而上进行安置。下锚时，工作人员必须用力均匀、相互协调。如果在下锚过程中发现对钢绞线及锚体有损伤的，要及时修复，避免影响锚索注浆质量。

3.5 锚索注浆

锚索注浆采用全孔一次注浆工艺，注浆水泥为普通硅酸盐水泥 P.O52.5。

浆液水灰比用0.4∶1，锚固段浆液结石强度指标应当符合:7 d的抗压强度不小于35 MPa。搅拌的时间应当符合不小于3 min。

3.6 浇筑锚墩

1)锚墩钢筋在制作安装时，在焊接过程中不能损伤钢绞线。首先用风钻在锚索孔附近的坡面上对称打4个孔，插入Ф20骨架钢筋并且把锚墩网片钢筋固定。2)钢垫板的安置:其预留孔的中心位置置于锚孔轴线上，钢垫板应当牢固地焊接在钢筋骨架上，保证在平面上与锚索孔轴线正交，其误差应当不大于0.5。

3.7 预应力锚索张拉

1)张拉程序。锚索张拉应于锚固注浆结石体抗压强度至30 MPa之后进行。a.锚索张拉应力应当按照分级加载顺序进行实施，也就是从零逐级加载到超张拉力，经过稳压过程后卸荷到设计张拉力进行安装，从0到mδ，稳压4 min之后再到δ(其中，m为由设计确定的超张拉系数，δ为设计张拉力值)。b.张拉工艺流程。穿锚→初始载荷(钢绞线调直)→分级循环张拉至设计工作荷载→超张拉。

2)锚索张拉方式。拉压复合型预应力锚索因为每根钢绞线长度不相同，所以需要选取单根张拉千斤顶间隔对称分序张拉，以确定每根钢绞线平均受载，按照上述方式进行张拉，第一个循环完毕后继续进行下一循环的张拉，直至设计工作荷载。

3)预应力张拉过程及步骤。依要求将初始载荷设为设计工作荷载的δ/5。分级加载等级各是设计工作荷载δ的0.2倍，0.25倍，0.5 倍，0.75 倍，1.0 倍，1.05 倍。

a.第一次张拉过程:将初始荷载调直后，在0δ浮的基础上进行加载至0.2δ后进行锁定，在0～0.2δ范围内稳定2 min;b.第二次张拉过程:在0.2δ的基础上逐步进行加载至0.25δ后，进行锁定，并在0.2δ～0.25δ范围内稳定3 min;c.第三次环张拉过程:在0.25δ的基础上逐步进行加载至 0.5δ后，进行锁定，并在 0.25δ～0.5δ范围内稳定3 min;d.第四次环张拉过程:在0.5δ的基础上逐步进行加载至0.75δ后，进行锁定，并在 0.5δ～0.75δ范围内稳定3 min;e.第五次环张拉过程:在0.75δ的基础上逐步进行加载至δ后，进行锁定，并在0.75δ～δ范围内稳定3 min;f.最大张拉力不应当超过设计钢绞线预应力强度标准值的75%，并在第五循环张拉结束之后，在设计工作荷载δ基础上逐步进行加载至1.05δ后，进行锁定，并稳定5 min。

4 人力资源投入

技术人员10人。其中技术员3人，助理工程师2人，工程师4人，高级工程师1人。

技术工人30人。其中技术工20人，技师10人。

普工32人。

5 施工效果、工期与经济

本工程总工期计划三月完成，但因边坡地质特殊性，施工过程中出现诸多未预见性因素，通过设计、监理、业主多次现场处理研究，根据施工过程中出现的边坡坍塌，锚索钻孔中出现漏风、坍塌、卡钻的情况，制定调整了锚索各工序的施工措施、方法，虽超出了计划工期，但确保了高边坡的稳定，减少了塌方处理的各种风险，降低了工程成本，在施工质量得到保证的前提下，为猴子岩电站截流施工赢得了充分的时间。

实践证明:本工程预应力锚索施工组织和施工技术的恰当运用是相当成功的，为整个导流洞工程按期分流及猴子岩水电站主体工程的顺利实施打下了坚实的基础。

6 结语

猴子岩水电站导流洞进口边坡处于表层，由天然松散石料覆盖堆积，地质呈顺层挤压破碎带发育，易发生顺层滑移拉裂破坏现象，尤其1∶0.3边坡发生的滑移破坏带来的边坡稳定和整个导流洞工程的施工进度问题。经过建设各方的调查研究并调整优化锚索施工方法、推行先进施工工艺，安装锚索监测仪加强对边坡变形位移的监测分析。克服了施工安全隐患突出，施工成本高，材料运输难度大、施工交叉干扰大、技术要求高等困难，施工过程后的整个边坡预应力拉压复合型锚索不但具有良好的防腐性能和全孔一次性注浆、机械化作业高等特性，而且也确保了锚索施工质量，加快了边坡整体施工进度并抢回了已经滞后的工期，确保了边坡的稳定和施工工期及施工期的安全生产，符合后续工程的整体施工要求，为本工程创造了较好的社会效益和经济效益。

［1］吴思国.预应力锚索在甬台温高速公路高边坡加固工程中的应用［J］.中国科技信息，2009(12):56-58.

［2］钟慧明.预应力锚索治理高边坡施工技术［J］.黑龙江科技信息，2009(22):35-37.

［3］柴拂晓.预应力锚索在滑坡治理工程中的应用［J］.福建建筑，2011(7):9-11.

［4］黎 明，胡兆东.压力管道开挖支护施工技术［J］.中国科技信息，2010(24):85-87.