水電工程中預應力錨索的應用

摘要：預應力錨索是一種較復雜的錨固工程，由鉆孔穿過軟弱巖層或滑動面，把一端(錨桿)錨固在堅硬的巖層中，然后在另一個自由端進行張拉，從而對巖層施加壓力對不穩定巖體進行錨固，這種方法稱預應力錨索，簡稱錨索，現在國內的工程中應用較多

關鍵詞：水電工程 預應力錨索

1 工程概述及技術要求

1.1 工程概述本工程電站廠房總體的布置要求，該電站廠區建筑面積2000，廠房后邊坡1112～1172，設計開挖坡比1:0.3，開挖長度140m，導致廠房后邊坡開挖控制范圍大、邊坡陡且高。廠房后邊坡由第四系全新沖洪積層、崩坡積層、人工堆積和元古界黃水河群中部巖組上段、下部巖組、晉寧～澄江期第三期巖漿巖類、第四期花綱巖、震旦系燈影組、泥盆系上統、二迭系下統組成。為了避免廠房后邊坡的跨塌對廠區工程施工、廠區建筑物的安全及將來電站運行管理造成的影響，采取可靠的處理是必要的。本工程采用先掛鋼筋網噴砼封閉，再采用預應力錨索對邊坡進行加強、加固的方案進行施工。

1.2 技術要求

1.2.1 在錨索施工過程中，嚴格按照設計要求及施工規范進行作業，為保證工程質量，對錨索配件質量及安裝精度進行了全面的檢查。

1.2.2 錨索規格采用φ13 24mm、KSl270K鋼絞線，錨固長度25m.

1.2.3 重要的預應力工程應進行性能試驗或生產性試驗，以驗證設計參數，完善施工工藝。

1.2.4 預應力工程所用的材料和設備必須是合格的產品。

1.2.5 在同一部位的預應力工程施工中，宜采用同一品種、型號、規格和同一生產工藝制作的預應力鋼鉸線，若需要代換預應力鋼鉸線，必須進行試驗和論證。

1.2.6 預應力錨索施工應按規定的工藝流程進行作業。

1.2.7 預應力工程施工承重排架(含腳手架)，應根據現場的實際情況和設計載荷進行設計。

2 預應力錨索施工

2.1 造孔在錨索區采用5cm鋼管搭設雙排腳手架，鋼管間排距為5~.x5cm，腳手架底腳鋼管及橫向鋼管與山體通過φ25錨桿可靠連接，錨桿入巖深度1 m，外露0.5m，間排為3mx3m，梅花形布置.錨桿與腳手架焊牢。在鉆孔位置鋪設竹跳板，作為鉆機及人員操作平臺，竹跳板與腳手架用8號鉛絲可靠綁扎連接，竹跳板在腳手架上不得滑動。造孔過程中應作好錨固段始末兩處的巖粉采集，如在其它部位發現軟弱巖層、出水、落鉆等異常情況，也應隨時作好采樣記錄，并及時報告監理工程師。

2.2 預應力錨索的制作錨索的制作應在有防雨設施的加工廠完成，鋼鉸線下料前，將鋼絞線放在平坦干凈的水泥地面上或工作平臺上，攤開理直，根據實際鉆孔深度及錨具長度用鋼尺丈量，砂輪切割.嚴禁電弧切割。下料切口兩側用20號鉛絲綁扎.以免切割后切口松散(下料誤差：-0，+10cm)。錨索體的長度等于錨頭以里的長度加外露長度。外露長度包括撐腳高度、張拉千斤頂高度、工具錨板及工作錨板厚度與預留長度f一般為200mm)。對觀測錨索尚應加上測力計高度。編束時一定要把鋼絞線理順后再進行綁扎。鋼鉸線下料或編束后如擱置時間較長，應采取臨時防銹措施。內錨固段需組裝成棗核狀。量出內錨段的長度并作出標記，在此范圍內穿對中隔離架，間距1m，兩對中隔離架之間扎鉛絲一道，內錨固段錨束分二層組裝，隔離支架應能使鋼絞線可靠分離，使每根鋼絞線之間的凈距≥5mm，且使隔離架處錨索體的注漿厚帽。

2.3 錨索安裝安裝前應對錨索體進行詳細檢查，核對錨索編號與鉆孔的孔號，并對損壞的配件進行修復和更換。推送錨索時用力要均勻一致，應防止在推送過程中損壞錨索配件。推送錨索時不得使錨索轉動，在將錨索體推送至預定深度后，檢查排氣管和注漿管是否暢通，否則應拔出錨索體，排除故障后重新安裝。

2.4 混凝土錨墩施工混凝土錨墩施工需在內錨固段灌漿結束后方可進行外錨墩澆筑。在混凝土澆筑前需要清除錨頭底部范圍的松動巖塊，承壓鋼板底部混凝土或水泥砂漿充填密實。

3 施工中遇到的問題及解決方法

3.1 伸長值的計算與影響因素測試結果表明，從預緊力到超張拉力，錨固體系兩夾片的跟進量之和約為9—10mm，而短錨索總伸長值本身較小，夾片跟進量占錨索伸長值的比例相對較大，為此計算錨索實際伸長值時必須考慮夾片的跟進量，錨索實際伸長值應等于油缸伸長值減去夾片跟進量：

3.2 錨夾具與鋼鉸線的配套問題經過分析認為是由于限位板與工作錯板的間距過大，導致鋼鉸線鎖定時，工作夾片未與鋼鉸線同步跟進，引起鋼鉸線回縮量加大。后經調整限位板的結構，使回縮量控制在廠家要求的6mm左右。無粘結鋼鉸線錨索剛開始施工時，由于未考慮到同規格(φ15.24mm)的有、無粘結兩種鋼鉸線直徑上的差異，仍舊使用原限位板，結果發現測力計測試力與千斤頂出力相差達30％左右，繼續張拉，鋼鉸線相對伸長值又在理論計算范圍之內。為分析原因測試了鋼鉸線的直徑，并檢查鋼鉸線伸長部分的刮痕情況和預緊伸長值。檢查結果表明，無粘結鋼鉸線直徑為15.24～15.60mm大于有粘結鋼鉸線，導致鋼鉸線伸長部分刮痕較嚴重：預緊伸長值偏小，則是由于限位板與工作錨板間距過小，使夾片與鋼鉸線磨擦過大引起的。經調整限位板的結構，更換限位板后，解決了問題。

3.3 超張拉力的確定短錨索總伸長值小，鎖定回縮量占伸長值的比例大，應力損失大，如泄水底孔水平次錨索長12m，達到超張拉力時，鋼鉸線理論伸長量為60mm，鋼鉸線回縮鎖定應力損失達10％，而設計超張拉系數為1.05，因而鎖定力無法達到設計張拉力。經研究對短錨索的超張拉系數進行了修改，最大超張拉系數提高到1.180另外張拉端工作夾片對鋼鉸線有一定的磨擦，該磨擦力也應考慮在超張拉之中，因此超張拉系數應根據錨索的長度和錨固體系回縮量來確定。

3.4 切割原設計要求對多余的鋼鉸線采用機械法切割，由于高空作業難度大，經設計、監理、施工共同對泄水底孔水平次錨索N10(安裝有測力計)進行氣割試驗，試驗結果表明，測力計測試溫度僅上升0.3℃，預應力無損失，為此決定多余的鋼鉸線距錨墊板面40cm處采用氣割法進行切割。

4 質量控制

4.1 所有材料特別是錨索專用材料必須進場試驗驗收合格后方可使用。

4.2 嚴格按照有關規范及設計文件施工。

4.3 鉆進過程中一般采取干鉆，防止水滲透至滑層加重對滑坡體的影響和鉆渣粘結孔壁造成砂漿錨固力下降，特殊情況必須用水的，宜嚴格控制用水量，加強清孔。

4.4 為保證錨固段長度和防止清碴不徹底，所有鉆孔深度應超鉆0.5m。

4.5 錨索注漿必須是從注漿管孔底反向一次性連續注漿，如注漿出現間隔，必須采取措施，嚴禁從孔口注漿至錨固段。

4.6 錨索注漿在砂漿強度達成終凝前嚴禁擾動錨索。

4.7 保證墊墩背面地基有足夠承載力。

4.8 保證錨索受力方向為直線。

4.9 張拉設備使用前必須經過標定，若長時間不用或經過長途運輸，必須重新標定。

4.10 錨索加工嚴禁使用電焊焊接截斷鋼絞線，嚴禁用鉛絲綁扎鋼絞線。

5 總結

在預應力錨索施工中，應根據錨固體的地質情況和工程特征。選擇符合本工程需要的錨索形式和材料設備，認真分析錨索工作狀況和預應力損失原因，從而獲得穩定的錨索工作狀態。