溪洛渡水电站右岸导流洞预应力锚杆快速施工技术

文/覃冰飞 中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司 重庆 401320

溪洛渡水电站右岸导流洞预应力锚杆快速施工技术

文/覃冰飞 中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司 重庆 401320

预应力锚杆施工技术要求高，工艺复杂，施工周期长，特别是在洞内施工，空间狭窄，施工干扰大，工期很难确保。溪洛渡右岸导流洞身闸室段预应力锚杆施工，从优化设计参数，采用合理施工手段，加强现场管理协调，充分利用现场先进的大型造孔设备等角度入手，有效地解决了施工难题，实现了机械化快速施工。

溪洛渡水电站；右岸导流洞；预应力锚杆；快速施工

1、工程概述

溪洛渡水电站右岸4＃、5＃导流洞下闸室段，分别布置在4＃洞身0+168.0～0+248.0段， 5＃洞身0+233.866～0+313.866段。导流洞开挖分上、中下三层进行开挖，导流洞洞身闸室段在上层和中下层开挖后将分别形成14.5×34m（高×宽）、30×34m（高×宽）的特大跨度开挖断面。

导流洞洞身闸室段顶拱及边墙岩性为含斑玄武岩、角砾集块熔岩。层内错动带及高、中、缓倾角裂隙较发育，腰线以上围岩完整性及稳定性稍好，腰线以下围岩完整性及稳定性较差。

由于闸室段洞径特大，部分位置岩性偏差，为确保建筑物结构安全避免发生重大地质灾害，设计在原有锚喷支护的基础上，对闸室段顶拱共增设了460根15t预应力锚杆进行加强支护。

预应力锚杆沿闸室段顶拱梅花型布置，间排距长9m，直径φ32mm。设计钻孔直径为φ48mm，锚固段长3.0m，锚固段灌浆采用水泥浆、水泥砂浆或树脂材料，其抗压强度不小于M35,树脂材料抗压强度不小于50Mpa，承压垫座尺寸为150mm×150mm×10mm，高强螺栓锁定。

2、设计的优化调整

设计要求钻孔直径为φ48mm，锚杆直径就达φ32mm，造孔直径仅大于锚杆直径16mm，进浆管与回浆管无法埋设；三臂凿岩台车钻杆最大长度为6m，造9m深孔必须进行钻杆套接后才能完成，钻杆安装连接套后，造孔直径不能小于φ65mm，为了满足施工要求，在征得监理工程师与设计同意下，将孔径优化调整为φ65mm。

为实现快速施工，借鉴龙滩及拉西瓦等工地预应力锚杆施工成熟经验，锚固段采用速凝型锚固药卷，锚固段在灌浆完毕24小时后即可进行张拉，实现了快速施工。

张拉时承压高达6.5Mpa以上,为了防止承压垫板发生变形，将原设计承压钢垫板尺寸150mm×150mm×10mm调整为200mm×200mm×20mm，确保了张拉施工顺利进行。

3、施工过程简述

3.1 施工程序

预应力锚杆主要施工程序：施工准备→钻孔→清孔→内锚段速凝型锚固药卷灌注→杆体安装→封口→孔口垫座安装→张拉→自由段注浆→外露锚杆杆体保护

3.2 机械化造孔

预应力锚杆采用H175三臂液压台车造孔，造孔前对孔位测量放样，标识。钻孔时要求钻杆垂直岩面，钻孔平直，孔轴方向偏差不大于1°～3°。由于多臂钻钻杆仅6m长，钻杆钻进5m深左右时，安装钻杆连接套，再连接一根3m长钻杆继续钻进至终孔。

3.3 内锚段灌注及锚杆安装

利用吊车液压升降平台作为内锚段灌浆及锚杆安装作业平台，速凝型水泥锚固剂药卷使用风枪将锚固剂打入内锚段，每打入一卷锚固剂，输送管向孔外拉出 5cm左右，直至打入锚固剂药卷60支左右或孔内锚固剂距离孔底3.0m处结束。

锚固剂药卷在打入前现在水中浸泡，浸泡时间控制在2.5分钟左右，锚固剂风枪工作风压控制在0.5～0.6MPa左右，在风枪的风管输入端安装压力表进行风压控制。

锚杆杆体加工：预应力锚杆朝向孔底的一端应削尖。在距锚杆底部3.0m处设止浆环，每3m设对中环一个,对中环采用φ6.5mm圆钢与锚杆杆体焊接。外露端长度50cm，端头用砂轮切割机切平（套丝长度50cm）。在杆体自由段安装进浆管（内径φ15mmPVC管）和回浆管（内径φ8mm硬质塑料管），回浆管应牢固绑扎在杆体上，管口端部距止浆环15cm处。进回浆管在孔口通过钢垫板预留孔口引出。

孔口承压垫座钢垫板面与锚孔轴线垂直，承压垫座必须平整、牢固。若钢垫板面与锚孔轴线不垂直，孔口外侧可用快凝砂浆找平，砂浆强度增长应满足12小时承载15t张拉力的要求。

3.4 张拉与锁定

在内锚段锚固剂灌浆完毕后24小时左右开始进行锚杆张拉。

张拉设备采用TG－2000型扭力扳手。锚杆张拉前，对扭力扳手进行率定。张拉前将钢垫板套入锚杆，调整垫板与锚杆垂直后紧锁螺帽。取20%的设计张拉荷载（即3t），对其预张拉1～2次，使其各部位接触紧密。

张拉力施加值顺序依次为：第一次张拉力为设计值的25%（3.75t），持荷5分钟后进行第二次张拉，张拉力为设计值的50%（7.5t），持荷5分钟后进行第三次张拉，张拉力为设计值的75%（11.25t），持荷5分钟后进行第四次张拉，张拉力为设计值的100%（15t），最后一级张拉力达到设计值后稳压30min结束张拉平锁定。每张拉一次均应量测锚杆杆体的伸长值，并作好原始记录。张拉工效为2根/40～50min左右。

锚杆锁定后48小时内，若发现预应力损失大于锚杆拉力设计值的10%时，应进行补偿张拉。

3.5 自由段注浆

张拉结束后开始对锚杆自由段回填灌浆施工，灌浆采用纯水泥浆，2SNS型灌浆泵注浆。自由段注浆应饱满，当排气孔不再排气，并有浆液溢出时，可结束自由段注浆。

4、施工的合理组织

按照当时洞内开挖支护情况，造孔安排由5＃下游区→5＃上游区→ 4＃下游区→4＃上游区依次分区分片进行。多臂台车进行预应力锚杆造孔，造孔完成后，已造孔部位及时开始内锚段灌浆及锚杆安装作业，张拉作业滞后锚杆安装作业1～2天进行。

5、质量控制措施

预应力锚杆施工工序复杂，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，对如下几个重点做了严格的控制：

（1）对锚杆精轧螺纹钢、锚固剂药卷、水泥等重要材料，要求资料齐全，进行进场抽检，确保材质优良。张拉前对扭力扳手进行率定，率定合格后再用于张拉。

（2）造孔是质量控制的关键环节之一，孔位必须经测量放样，并标识。选用经验丰富的操作手，开钻前要调整好钻臂方向，确保孔向垂直岩面，钻杆匀速钻进，并不断加水冲洗岩粉。

（3）内锚段灌浆是否密实，是确保张拉成功的关键环节，首先要确保锚固剂药卷浸泡充分，要求浸泡时间控制在2.5分钟左右。其次，锚固剂每打入一卷锚固剂，输送管向孔外拉出 5cm左右，要取保打入锚固剂药卷60支左右，填满3m锚固段。

（4）张拉是预应力锚杆施工最重要的环节，张拉严格按技术要求进行分级张拉，全过程严格监控，并做好详实细致的原始记录。

结语：

溪洛渡水电站右岸导流洞锚杆施工，在施工手段、设计优化、施工组织等方面均有一定程度突破，特别是多臂液压凿岩台车的使用及造9m深孔的突破，将预应力锚杆施工至关重要的造孔环节实现了机械化快速施工，极大提高了施工效率。在确保导流洞闸室段交通畅通及导流洞中下层开挖正常进行的情况下，闸室段顶拱预应力锚杆施工按预期进度目标进行，取得了良好的效果。

覃冰飞，中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司，助理工程师。