布袋充浆式止浆环在果多电站锚索施工中的应用

2015-02-22陈怀玉

四川水利 2015年5期

关键词：布袋浆液锚索

陈怀玉

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，成都，611130)

布袋充浆式止浆环在果多电站锚索施工中的应用

陈怀玉

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，成都，611130)

有粘结预应力锚索施工中，止浆环是重点，止浆效果的好坏直接影响整个锚索的质量。传统方法的止浆环在运输、下锚的过程中，容易被损坏，无法膨胀从而起不到止浆的效果，布袋充浆式止浆环很好地解决了这一问题。本文介绍布袋充浆式止浆环的结构、止浆原理、优点，以及在西藏果多水电站工程右岸边坡有粘结预应力锚索施工中的应用。

布袋充浆式止浆环结构果多水电站锚索施工

1 工程概况

果多水电站位于西藏自治区昌都县境内，为扎曲水电规划“两库五级”中第二个梯级电站。坝址距昌都县59km,距玉龙铜矿直线距离约75km。总装机160MW(4×40MW)，工程等别为三等工程，工程规模为中型。工程枢纽由碾压混凝土重力坝、坝身泄洪冲沙系统、左岸坝身引水系统和坝后地面厂房组成。混凝土重力坝坝基高程3328m，坝顶高程3421m，坝顶宽8m，最大底宽75m，最大坝高93m，坝顶全长235.5m，共分13个坝段。左岸2个挡水坝段长34.5m，4个引水坝段长76m，4个河床溢流坝段(3个表孔+1个冲砂孔)长48.5m；右岸3个挡水坝段长76.5m。上游坝坡1∶0.1，折点高程3358m；下游坝坡1∶0.75，折点高程3410.33m。为保证施工期和运行期稳定，大坝及消力池右岸边坡1500kN级有黏结预应力锚索，主要分布在3343m～3421m高程范围内，共设五级马道；分布范围区边坡高度高,自然坡率陡，且受断层影响，在断层两侧3m处各布置一排锚索。

锚索安装结束后，立即进行锚固段注浆(第一次注浆)。注浆用的水泥选用P.O.42.5#普通硅酸盐水泥，加适量早强减水剂，制备好的水泥浆液通过高压注浆泵送至孔口，通过一期注浆管送入孔内。当锚固段浆液在孔内充填饱满，从一期回浆管返出与灌入浓度相同的浆液，并达至设计压力后，屏浆10min可结束注浆。浆液配比通过试验确定，水灰比宜为0.3～0.4，减水剂掺入量为水泥重量的0.5%～1.5%。注浆压力采用0.3MPa。

2 问题的提出

果多水电站右岸边坡粘结预应力锚索，于2013年4月开始施工，根据造孔情况和工程地质资料分析，边坡岩体较为破碎，采用传统的气囊式止浆环，下锚过程中容易与孔壁擦挂掉块，不但影响下锚施工而且掉落的岩块对气囊造成破坏，从而导致止浆环失效，无法升压屏浆，采用传统方法的布袋式止浆环(直接将止浆布袋套在加工好的锚索束上)，在注浆过程中内锚段的灌浆压力升不到设计压力值，从而起不到止浆效果，影响内锚固段的注浆质量。上述两种止浆环在实际应用中要么造价高操作工艺复杂、要么太过简单容易完全失效，按照果多水电站设计的技术要求，都无法达到升压屏浆的目的，并容易造成张拉段串浆，影响整个锚索施工质量。

经分析认为，上述止浆环失效的原因有两个：一是止浆环所在的位置岩石较为破碎，在内锚段灌浆时出现浆液大量绕渗；二是止浆环在下锚的过程中与孔壁摩擦而破损，没有起到止浆的效果。因此，为了达到很好的止浆效果，满足设计要求，保证锚索施工质量，必须改进止浆环。

3 布袋充浆式止浆环的结构及止浆原理

3.1 布袋充浆式止浆环的结构

图1 布袋充浆式止浆环结构

3.1.1 布袋充浆式止浆环主要采用普通焊管(大小根据锚索孔径决定)切割成15cm长的小段作为两个端头，中间用钢筋焊接连接在一起，端头的焊管上再用小圆钢焊绑扎固定土工布的固定环。在锚索编制时直接将止浆环骨架穿在锚索相应位置，编锚完成焊管两端用棉纱等简单封堵后，再通过端头的密封孔灌注快干水泥膏状浆液或者环氧胶泥密封，最后套上缝制好的土工布绑扎牢固即可。

3.1.2 止浆环主要构件及作用。端头焊管用于固定止浆环和两头密封，连接钢筋用于将止浆环连接成一个整体，并在向孔内下设锚索时将外撑土工布袋卡在钢筋之间起到保护作用；固定环用于绑扎固定土工布袋，在锚索向孔内推送或外拉的情况下不会滑动；土工布袋起透水止浆作用，待充填饱满后隔开锚固段和张拉段孔段。

3.2 止浆环制作

按图1加工好止浆环，将两端用环氧胶泥或快干水泥密封，外裹缝制好的土工布袋即可。进浆管在布袋内开一φ20mm孔用于充填止浆环，进浆管靠孔底一端简单封堵，以便开始注浆时浆液能有一定压力先充分充填止浆环并在孔内形成有效的阻塞，其他管路布置与传统止浆环一样。

3.3 止浆原理

当一期进浆管进浆时，由于孔底堵塞，浆液先进入布袋并将其充满，并在注浆压力作用下土工布将浆液中水分泌出布袋，袋内渐变为水泥实体并与孔壁紧密接触，从而达到止浆目的。随着注浆压力慢慢升高，顶开孔底的堵头，浆液注入孔中。

4 工程应用

西藏果多水电站大坝及消力池右岸边坡有黏结预应力锚索分25m和30m两种，设计锚固力1500kN，孔向水平下倾10°，正式使用布袋充浆式止浆环。

4.1 主要材料及设备

预应力钢绞线：有粘结锚索采用符合DL/T5083—2004规范要求的国产钢绞线，其主要指标为：公称直径为15.2mm，公称面积为140mm2，抗拉强度为1860N/mm2。

灌浆及承压垫座浇筑材料：灌浆使用P.O.42.5#的普通硅酸盐水泥，采用水泥浆加外加剂灌注，承压垫座C35混凝土所采用的水泥、碎石、砂，其材质符合相关规定。

注浆管及土工布：注浆管采用φ20mmPVC胶管，土工布选用400g/m2。

锚具(包括夹片、锚板)：1500kN级选用OVM15-10型工作锚及其配套工具(15为钢绞线规格代号，10为锚板上孔数目)。

钻孔设备：根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度以及施工场地条件等，选择采用YXZ50A型哈迈50液压钻机，配φ150mm冲击器和球齿合金钻头潜孔冲击成孔。

注浆设备：制浆站用600L型高速制浆机按实验配比配制0.4∶1的水泥浆液，送至工作面的灌浆站，采用3SNS中压泥浆泵和200L型配浆搅拌机进行灌注。

4.2 施工

4.2.1 编锚。将处理好的钢绞线顺直放置于制作支架上，同时按照图纸要求放置注浆管(制作过程中检查注浆管是否破裂、折损，如有应及时更换)，按设计施工图纸要求放置止浆环骨架，尺寸误差不大于+50mm；内锚固段每隔1.0m放置一架线环，架线环之间用无锌铅丝绑扎捆扎紧；并在内锚固段端头安装上导向帽，与索体连接可靠，使整个内锚固段呈枣核状，在张拉段每隔2.0m安装一隔离架，锚索束编制完成后，对止浆环骨架端头用快干水泥膏状浆液灌注密封，待快干水泥完全凝固后套上缝制好的土工布袋(布袋尺寸是孔径的1.3倍，以保证锚索托在孔底时布袋充填后能膨胀至整个孔壁)。

4.2.2 注浆管开孔及孔底端封堵。在套土工布袋前，在布袋内位置对注浆管开一个直径约15mm的小孔，同时将注浆管孔底端头用刀片切成整齐的斜口，用普通电工胶布密实缠封3层。

4.2.3 锚索锚固段注浆。将按设计要求制备好的水泥浆液通过高压注浆泵送至孔口，通过一期注浆管送入孔内。当锚固段浆液在孔内充填饱满，从一期回浆管返出与灌入浓度相同的浆液，并达至设计压力0.3MPa后，屏浆10min可结束。注浆开始时，先控制压力不超过0.2MPa，灌注3min～5min让止浆环充分充填泌水后(此时进入孔内的浆液量很少)再慢慢升压，当压力升高顶开孔底封堵，压力突降，此时控制灌浆泵回浆，锚索回浆管上也不可升压，让浆液注满孔段后通过进、回浆管路循环，同时对止浆环与孔壁之间的细小缝隙进行封堵，继续灌注15min后逐步升压并达到设计屏浆结束标准。

4.3 施工效果

2013年5月开始，在西藏果多水电站大坝及消力池右岸边坡1500kN级有黏结预应力锚索施工中，正式使用布袋充浆式止浆环，效果十分理想。在余下的近130根锚索施工中，压力均可以升至正常值，止浆效果良好，没有出现过锚索张拉伸长值异常的现象，较好地解决了锚索前期施工中经常出现的止浆效果不好的难题，减少了返工，保证了锚索的施工质量，进而保证了电站左岸边坡水平深层支护的效果。通过北京木联能公司两年来对锚索测力计不间断监测成果表明，最大应力损失值不超过设计值的15%，证明锚固效果良好。