南立1-2水電站溢洪洞進水口預應力閘墩錨索施工

趙啟強，李紅良，王玉溪

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川成都610072)

1 工程概述

南立1-2水電站位于老撾人民民主共和國中部湄公河左岸一級支流南俄河的支流南立河上，距老撾首都萬象公路里程約133 km。該工程是以發電為目的的水利樞紐工程，工程等級為一等大(1)型。水庫正常蓄水位高程305 m，相應庫容9.03×108m3。水庫為多年調節，調節庫容5.41×108m3，總裝機容量2×50 MW。

溢洪洞是水庫的主要水工建筑物，進口閘室工作閘門為13 m×25 m(寬×高)的單孔弧形閘門，弧形閘門采用深梁式支撐結構，梁斷面3.5 m×4.8 m，閘門安裝在溢流堰上，堰頂高程285 m，自由出流，設計流量2 200 m3/min。弧形閘門在校核洪水位的靜水壓力為28 000 kN，弧門推力在閘墩內產生的拉應力是外側大、內部小，設計在左、右邊墩0－005～0+026.6段、高程286.6～299.381 m高程范圍內(對稱)平行布置了一排8根、L=31 m、3 000 kN級預應力主錨束、錨束間距0.6 m，錨束上傾13.6°，錨索距閘墩外邊0.6 m，主錨索采用在閘墩上游低端預留錨固槽錨固、高端張拉鎖定，高端與閘門支撐大梁正交，預應力閘墩中應力分布比較復雜，處于三向應力狀態。采用三維有限元分析方法對閘墩進行應力分析，在支撐大梁內沿梁軸線布置共14根、L=21 m、2 000 kN級預應力次錨束，次錨束分7層，每層兩根，約束閘墩的側向變形，預應力錨索布置情況見圖1。左右邊墩內的主錨索布置了兩套NVMS－3 000錨索測力計(監測錨索為工作錨索)，大梁次錨索布置了一套NVMS－2000錨索測力計，見圖1。

2 預應力錨束施工

2.1 施工準備

錨索材料按設計圖紙要求選型:

金屬螺旋管選用直徑φ120、φ90兩種，壁厚0.3 mm的鋁合金材料。

采用1 860 MPaφ15.24的粘結式低松弛鋼絞線，錨具采用OVM15-12、OVM15-19工作錨具及夾片。

張拉設備:ZB4-500電動高壓油泵、YCW240Q千斤頂、YCW400B千斤頂、限位板、YC－240擠壓機、油壓力表，張拉設備與壓力表進行標定。

注漿設備:ZL400高速制漿機，SGB6-10灌漿泵。

2.2 金屬螺旋管的安裝

閘墩混凝土澆筑采用自下而上分層施工，每層混凝土澆筑高3 m，采用在混凝土內預埋金屬螺旋管形成錨索安裝孔，預埋管與混凝土澆筑對應分層安裝。在閘墩高程286.6 m以上倉號模板、鋼筋安裝完成后，測量放出錨束孔位、軸線、高程，在錨束設計位置制作焊接金屬螺旋管安裝的固定支架，支架采用兩根φ22的鋼筋作立柱主筋，間距1.2 m，按錨束高程分層焊接φ16水平支撐鋼筋，支架與閘墩結構鋼筋焊接牢固，確保預埋管支架穩定，在混凝土澆筑時不變形移位，錨束軸線側放在支撐筋上，沿軸線預埋金屬螺旋管成錨索孔道。

圖1 閘墩預應力錨索布置圖

3 000 kN級錨束采用φ120金屬螺旋管，2 000 kN級錨束采用φ90金屬螺旋管，在錨束端頭模板上安裝、固定錨墊板，錨墊板面用彩條布保護與模板面緊貼，保護好錨墊板面上的注漿孔，采用孔口塞紙，錨墊板用鋼筋與閘墩鋼筋焊接固定，在錨墊板后受壓區混凝土內布置兩層邊長60 cm×80 cm、φ16@10 cm鋼筋網片，防止壓力集中區混凝土壓裂，錨墊板后接金屬螺旋管，金屬螺旋管安裝在錨束軸線上，金屬螺旋管用φ10鋼筋制作的U形卡固定在鋼筋支架上，金屬螺旋管接頭采用大一型號的金屬螺旋管做對接接頭(長度30 cm)，接頭用膠帶密封，接頭下部沿管長用鋼筋加固，金屬螺旋管端頭安裝高出倉號模板1 m，管口封堵，安裝完成后進行檢查，對于螺旋管被電焊燒穿的小孔采用膠帶密封;對于不穩定的部位用鋼筋加固，以確保在混凝土澆筑時金屬螺旋管不變形移位;在混凝土澆筑時由專人進行維護，混凝土澆筑下料處距離螺旋管不小于50 cm，混凝土振搗棒離螺旋管不小于30 cm，混凝土澆筑人員不能站在螺旋管上施工，使用單根鋼絞線上焊φ100的鋼管(錐形長30 cm)檢查澆筑混凝土部位的螺旋管是否通暢，如發現孔道有錯臺或阻塞，應及時進行處理。混凝土澆筑完成后，用水對金屬螺旋管內進行沖洗，防止漏入管內的水泥漿凝固，對外露管口加強保護，以保證下次安裝時正常對接，待混凝土有一定強度后及時拆除錨墊板端頭的模板，清除錨墊板上的水泥漿。

2.3 錨束制安

(1)錨束制作。工作錨索材料采用1 860 MPaφ15.24的粘結式低松弛鋼絞線，監測錨索采用同型號的無粘結低松弛鋼絞線，下料長度按錨束長度加1.5 m的張拉長度下料，主錨束下料長32.5 m，每束19根鋼絞線;次錨束下料長22.5 m，將鋼絞線表面的鐵銹、污物清洗干凈，鋼絞線按錨板孔的布置排列，用鉛絲捆扎成束，捆扎間距1 m，端頭安導向帽(導向帽用φ100的鋼管，長30 cm，一端加工成圓錐)便于孔內穿索，導向帽可重復使用，加工好的錨束編號放置。

(2)錨索安裝。在閘墩內錨束處混凝土澆筑至上錨頭以上時進行錨束安裝，塔吊吊運至孔口，塔吊輔助人工穿入預埋金屬螺旋管內，兩端留足張拉操作長度，主錨束孔方向下斜，上端用繩索把錨束拴牢固定，防止錨束從孔中向下端滑出，外露部分用彩條布包裹好，防止上部混凝土施工污染。

2.4 錨束張拉施工

(1)錨固端制作。錨索安裝就位后，在P型錨固端頭安裝錨板，在每根鋼絞線端頭用擠壓機現場安裝擠壓套作P型錨固端材料:主錨束錨板采用OVM15－19、次錨束錨板采用OVM15－12，φ32擠壓套配φ15.3擠壓簧，將錨固端鋼絞線按孔位穿入錨板內，使鋼絞線平直，將每根鋼絞線端頭穿入擠壓機內，穿上擠壓簧，套上擠壓套開動擠壓機進行擠壓，將擠壓套與鋼絞線一起從擠壓機模具內擠出，監測錨索將無粘結鋼絞線端頭10 cm的PE管剝除，油脂清洗干凈后安裝擠壓套進行擠壓。

(2)錨束張拉程序。在大梁混凝土的強度達到設計強度的75%時進行錨束張拉，主錨束在大梁兩側張拉，分兩次間隔進行張拉，先進行主梁次錨索C1、后張拉主錨索Z1，主錨索對稱張拉，后張拉次錨索C2及主錨索Z2。張拉采用單根預緊后整體張拉。

(3)張拉施工。在閘墩混凝土強度達到設計強度的75%后進行張拉施工，將張拉端鋼絞線按孔位穿入錨板孔內，工作錨具安裝在錨墊板上，工作錨具孔內安裝夾片，使夾片兩邊間隙相等、面平，安裝限位板，用YCW240Q千斤頂將鋼絞線逐根對稱預緊張拉至30 kN/根，在每根鋼絞線受力均勻后，換用YCW400B千斤頂進行整體張拉。YCW400B千斤頂穿在鋼絞線上、在外露端安裝工具錨，鋼絞線按孔位穿入工具錨孔內鎖定，加載按50%P→75%P→100%P→105%P穩壓鎖定(P為設計荷載)，每級上壓時間為3～5 min、穩壓時間為5 min，105%P時穩壓30 min后鎖定。先進行監測錨索張拉，按監測錨索的受力情況指導工作錨索的張拉施工，錨索張拉完成3 d后，根據對監測錨索進行的監測分析，在應力損失穩定后，對錨索進行補償張拉至105%P鎖定，在錨索受力滿足設計要求時，用砂輪切割錨板20 cm以外的鋼絞線。

2.5 封孔灌漿

有粘結錨索封孔灌漿的目的:一是對索體進行永久防護;二是將施加的預應力傳遞至被錨固介質。做好封孔灌漿質量控制極為重要，在錨索補償張拉鎖定后，及時進行封孔灌漿，灌漿從低端錨墊板上的注漿孔灌注，高端錨墊板的注漿孔排氣排漿，灌漿水泥采用PO.52.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.4∶1，水泥漿采用ZL400高速制漿機拌制，SGB6－10灌漿泵灌注，在高端排氣孔內排出0.4∶1的濃漿時封堵排氣孔。當壓力達到0.5 MPa、孔內不吸漿時連續灌注10 min即可結束該孔灌漿。錨索孔灌漿完成后進行二期混凝土澆筑。

3 錨索檢測

在實驗錨索上安裝測力計，錨索張拉至設計張拉荷載后，應力損失至設計荷載的92%后穩定，補償張拉后穩定荷載是設計荷載的90%。因錨具夾片在張拉鎖定時鋼絞線上有油脂，夾片與鋼絞線間相對滑移大于限位板間隙，補償張拉對夾片有磨損，鋼絞線回縮量增大，故不應多次進行補償張拉。為減少鋼絞線松弛的應力損失，封孔灌漿應盡快實施。

4 施工注意事項

(1)金屬螺旋管為薄的鋁合金材料，強度低，易損壞，混凝土澆筑與金屬螺旋管安裝兩個工種應緊密配合，在混凝土澆筑中對預埋管進行維護，保證其不移位變形，出現問題及時處理是成功穿束的關鍵。

(2)在閘墩高邊墻上穿錨索，采用編號逐根自上而下穿束，對號穿入工作錨具孔，保證鋼絞線順直，受力均勻，可減小穿束的勞動量。

(3)閘墩混凝土采用臺階倉面澆筑，使用無粘結鋼絞線，在布置錨索范圍內澆筑混凝土前安裝鋼絞線，可簡化施工。

5 結語

在錨索施工完成、閘墩混凝土澆筑完成后，監測到錨索的受力是穩定在設計張拉力的90%。電站在經過兩個汛期的運行后于2010年9月庫水位達到設計洪水位，溢洪洞達到2 200 m3/s的設計泄洪流量，錨索的張拉力為設計張拉力的90%，在閘墩混凝土的受拉區，混凝土沒有出現裂縫，運行正常。