压力分散型预应力锚索施工质量控制要点

卢力

中国水利水电建设工程咨询西北有限公司 陕西西安 710061

摘要：压力分散型预应力锚索在某抽蓄电站尾水闸门井岩脉段滑塌体加固处理中的应用，对改善洞室围岩受力结构和岩体稳定取得了良好效果。

关键词：压力分散型；锚索；施工质量

1、引言

某抽蓄电站2#尾水闸门井根据揭露的地质情况发现岩脉蚀变严重，岩块自然塌落，坍塌范围超出闸门井设计警戒边线，塌空区并向顶部延伸，为防止坍塌范围继续扩大，及时进行回填砼及小导管灌浆抢险处理。为保证围岩稳定及结构安全，确保工程安全运行，对该部位增加压力分散型锚索进行加固处理。

2、预应力锚索施工质量控制关键

该锚索由6根?j15.24mm抗拉强度为1860Mpa的高强低松弛无粘结钢预应力绞线编制，设计吨位750KN，锁定吨位600KN，入岩29.5m，锚固段长9m，自由长20m，与边墙成90?，孔径120mm。

2.1钻孔

岩体坍塌造成该部位附壁墙后存在大面积空腔及滑塌堆渣体，钻孔过程中出现塌孔、卡钻等现象，及时采用0.30～0.50MPa纯水泥浓浆固壁灌浆后进行反复扫孔至设计孔深，采用高压风冲洗孔道后对孔口临时封堵保护。

2.2 锚索制安

锚索按设计要求钢绞线下料→内锚固段与孔口段去皮洗油→钢绞线编号→编制锚索体→安装内隔离支架与灌浆管→安装导向帽进行编制。

（1）钢绞线下料

钢绞线切断采用砂轮切割，切口整齐无散头现象，下料长度为：L=孔深+混凝土边墙厚+工作锚板厚+限位板厚+千斤顶长+千工具锚板厚+20cm。

各单元钢绞线进行编号，钢绞线和灌浆管平摊于工作台上，整个钢绞线分为三组，并在出口段用不同的颜色或挂牌区别。

（2）锚索制作

编索体：将灌浆管、各锚固段钢绞线捆扎成一束。钢绞线和灌浆管之间用隔离支架分离，支架间距在内锚固段为1.0m，两对隔离支架间绑扎一道无锌铅丝成枣核状，形成束线环，绑扎时保证钢绞线相对位置关系、不得交叉；自由段隔离支架间距按设计要求为1.5m。

安装对中支架：在波纹管外侧安置成型的对中支架，以保证锚索安装在钻孔中心，周围间隙均匀，便于锚索对中就位。对中支架间距在内锚固段为1.0m，自由段为1.5m。对中支架与锚索体之间牢固绑扎，防止锚索入孔时对中支架与锚索体产生相对滑动。

内锚头钢绞线挤压套由挤压套筒和钢丝衬套组成，钢绞线传入承载体后挤压并设置好承载体，挤压套中钢绞线伸入长度不小于10cm，挤压套的挤压力为20～55MPa，并按照3%进行抽检。

2.3 锚索安装

索体入孔前，用高压风将孔道再次冲洗，由人工将锚索体扛抬至孔位附近。采用人工将锚索送入孔内。锚索安装过程要注意钢绞线自由段保护胶皮不要受损坏，下索过程中要保证进入孔内的索体顺直以保证锚索张拉时受力均匀，索体就位后及时将锚索外露部分包裹，以防污损。

2.4 锚索孔灌浆

（1）在定制锚板、钢垫板、外露钢绞线PE护套表面均匀涂抹一层润滑油，以便于灌浆后剥离表面粘结的水泥结石。

（2）灌浆采用水泥浓浆，水泥浆水灰比为：内锚段0.33～0.4：1施灌。

（3）采用一次性灌注全孔段灌浆，回浆排气管上安装压力表，采用有压循环灌浆法，开始灌浆时敞开排气管，以排出气体、水和稀浆，回浆管排出浓浆且浆液比级与灌浆浆液相近或相同时，逐步关闭排气阀，注浆压力0.1～0.3MPa，吸浆率小于1L/min后，屏浆30min即可结束。

2.5 锚索张拉锁定

（1）张拉机具

为保护张拉控制力的准确性，在张拉前需对张拉设备（千斤顶、油管、压力表等）进行“油压值～张拉力”对应关系的率定，经质量验收合格后方可使用。

（2）锚索张拉操作方法

因各单元锚索长度不同，张拉时要严格按设计次序分单元采用差异分步张拉，根据设计荷载和锚筋长度计算确定差异荷载，并根据计算的差异荷载进行分单元张拉。张拉采用“双控法”即采用设计张拉力与锚索体伸长值来综合控制锚索应力，以控制油表读数为准，用伸长量校核，实际伸长量与理论值的偏差应在±6%范围内，否则应查明原因并采取措施后方可进行张拉。

正式张拉前，取10%～20%的设计张拉荷载，预张拉1～2次，使其各部位接触紧密，钢绞线平直。张拉时应按一定的张拉速度进行（一般为40KN/min）。

张拉程序：安装千斤顶→0→△P1（先张拉L1单元，补足L1单元差异荷载，量取L1单元锚索伸长值S1）→2△P1（量取伸长值S2，计算L1单元锚索0-△P1的伸长值）→△P2（再张拉L1、L2单元锚索，补足L1、L2单元差异荷载，量取L1、L2单元锚索伸长值S3）→12.5%（预张拉，量取伸长值S4）→2△P2（量取伸长值S5，计算L1、L2单元锚索△P1-△P2的伸长值）→25%P（量取伸长值S6）→50%P→75%P→100%P→110%P（量取伸长值S7）。

实际伸长值计算

L1单元锚索：△L1=（S7-S4）+（S6-S4）+（S5-S3）+（S2-S1）；

L2单元锚索：△L2=（S7-S4）+（S6-S4）+（S5-S3）；

L3单元锚索：△L3=（S7-S4）+（S6-S4）。

锚索的预应力在补足差异荷载后分5级按前述张拉程序进行施加，设计张拉锚固荷载为600kN，则按预应力25%、50%、75%、100%及超张拉110%进行张拉。在张拉最后一级荷载时，应持荷稳定10～15min后卸荷锁定。锚索锁定48小时内，若发现张拉锚索工作荷载低于设计10%以下时，应立即进行补偿张拉，恢复张拉至设计荷载。

3、差异荷载增量计算方法

因压力分散型锚索各单元长度长短不一，故必须先计算各单元差异伸长量和差异荷载增量，其计算公式（以三单元六束为例）如下：

①差异伸长量：ΔL1-2=ΔL1-ΔL2 ΔL2-3=ΔL2-ΔL3

ΔL1=（σ/E）*L1 ΔL2=（σ/E*）L2 ΔL3=（σ/E）*L3 σ=P/A

②差异荷载增量：ΔP1=（E*A*ΔL1-2/L1）*2

ΔP2=[（E*A*ΔL2-3/L2）+（E*A*ΔL2-3/L1）]*2

其中：L1，L2，L3—分别为第一、二、三单元锚索的长度，且L1>L2>L3；

ΔL1，ΔL2，ΔL3—各单元锚索在设计锁定荷载作用下的伸长量；

ΔL1-2，ΔL2-3—各单元锚索在设计锁定荷载作用下的差异伸长量；

σ—设计锁定荷载作用下钢绞线束应力；

P—设计锁定荷载作用下单根钢绞线束荷载；

A—单根钢绞线束的截面面积；

E—钢绞线的弹性模量；

ΔP1，ΔP2—分布差异张拉之第一、第二步级张拉荷载增量。

4、质量检验标准

从50%设计荷载至最大检验荷载之间所测量的总位移量，应当超过该荷载范围内锚筋自由段长度的预应力筋理论弹性伸长量的80%，且小于自由段与1/2錨固段长度之和的预应力筋理论弹性伸长值。

在最后一级荷载作用下的位移观测期内，锚头位移稳定，即在历时10min内位移不超过1mm，或2h蠕变量不大于2mm。

5、结语

该锚固法能有效地改善地应力和洞室受力结构，将荷载分散传递给钻孔内若干处于不同位置的固定段，控制了岩脉的滑塌，未发生严重的应力集中，确保洞室结构安全。文中阐述的压力分散型预应力锚索施工过程中的质量控制要点，对破碎岩体处理锚索施工质量控制有一定参考价值。

参考文献：

[1]水电水利工程预应力锚索施工规范（DL/T 5083-2010）中国电力出版社。