南立1-2水電站溢洪洞進(jìn)水口預(yù)應(yīng)力閘墩錨索施工

趙啟強(qiáng)，李紅良，王玉溪

(中國(guó)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(guó)中部湄公河左岸一級(jí)支流南俄河的支流南立河上，距老撾首都萬(wàn)象公路里程約133 km。該工程是以發(fā)電為目的的水利樞紐工程，工程等級(jí)為一等大(1)型。水庫(kù)正常蓄水位高程305 m，相應(yīng)庫(kù)容9.03×108m3。水庫(kù)為多年調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)庫(kù)容5.41×108m3，總裝機(jī)容量2×50 MW。

溢洪洞是水庫(kù)的主要水工建筑物，進(jìn)口閘室工作閘門(mén)為13 m×25 m(寬×高)的單孔弧形閘門(mén)，弧形閘門(mén)采用深梁式支撐結(jié)構(gòu)，梁斷面3.5 m×4.8 m，閘門(mén)安裝在溢流堰上，堰頂高程285 m，自由出流，設(shè)計(jì)流量2 200 m3/min。弧形閘門(mén)在校核洪水位的靜水壓力為28 000 kN，弧門(mén)推力在閘墩內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力是外側(cè)大、內(nèi)部小，設(shè)計(jì)在左、右邊墩0－005～0+026.6段、高程286.6～299.381 m高程范圍內(nèi)(對(duì)稱(chēng))平行布置了一排8根、L=31 m、3 000 kN級(jí)預(yù)應(yīng)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(yù)留錨固槽錨固、高端張拉鎖定，高端與閘門(mén)支撐大梁正交，預(yù)應(yīng)力閘墩中應(yīng)力分布比較復(fù)雜，處于三向應(yīng)力狀態(tài)。采用三維有限元分析方法對(duì)閘墩進(jìn)行應(yīng)力分析，在支撐大梁內(nèi)沿梁軸線(xiàn)布置共14根、L=21 m、2 000 kN級(jí)預(yù)應(yīng)力次錨束，次錨束分7層，每層兩根，約束閘墩的側(cè)向變形，預(yù)應(yīng)力錨索布置情況見(jiàn)圖1。左右邊墩內(nèi)的主錨索布置了兩套NVMS－3 000錨索測(cè)力計(jì)(監(jiān)測(cè)錨索為工作錨索)，大梁次錨索布置了一套NVMS－2000錨索測(cè)力計(jì)，見(jiàn)圖1。

2 預(yù)應(yīng)力錨束施工

2.1 施工準(zhǔn)備

錨索材料按設(shè)計(jì)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(jié)式低松弛鋼絞線(xiàn)，錨具采用OVM15-12、OVM15-19工作錨具及夾片。

張拉設(shè)備:ZB4-500電動(dòng)高壓油泵、YCW240Q千斤頂、YCW400B千斤頂、限位板、YC－240擠壓機(jī)、油壓力表，張拉設(shè)備與壓力表進(jìn)行標(biāo)定。

注漿設(shè)備:ZL400高速制漿機(jī)，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(nèi)預(yù)埋金屬螺旋管形成錨索安裝孔，預(yù)埋管與混凝土澆筑對(duì)應(yīng)分層安裝。在閘墩高程286.6 m以上倉(cāng)號(hào)模板、鋼筋安裝完成后，測(cè)量放出錨束孔位、軸線(xiàn)、高程，在錨束設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)鋼筋焊接牢固，確保預(yù)埋管支架穩(wěn)定，在混凝土澆筑時(shí)不變形移位，錨束軸線(xiàn)側(cè)放在支撐筋上，沿軸線(xiàn)預(yù)埋金屬螺旋管成錨索孔道。

圖1 閘墩預(yù)應(yīng)力錨索布置圖

3 000 kN級(jí)錨束采用φ120金屬螺旋管，2 000 kN級(jí)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(hù)與模板面緊貼，保護(hù)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(qū)混凝土內(nèi)布置兩層邊長(zhǎng)60 cm×80 cm、φ16@10 cm鋼筋網(wǎng)片，防止壓力集中區(qū)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(xiàn)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(hào)的金屬螺旋管做對(duì)接接頭(長(zhǎng)度30 cm)，接頭用膠帶密封，接頭下部沿管長(zhǎng)用鋼筋加固，金屬螺旋管端頭安裝高出倉(cāng)號(hào)模板1 m，管口封堵，安裝完成后進(jìn)行檢查，對(duì)于螺旋管被電焊燒穿的小孔采用膠帶密封;對(duì)于不穩(wěn)定的部位用鋼筋加固，以確保在混凝土澆筑時(shí)金屬螺旋管不變形移位;在混凝土澆筑時(shí)由專(zhuān)人進(jìn)行維護(hù)，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(xiàn)上焊φ100的鋼管(錐形長(zhǎng)30 cm)檢查澆筑混凝土部位的螺旋管是否通暢，如發(fā)現(xiàn)孔道有錯(cuò)臺(tái)或阻塞，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理?；炷翝仓瓿珊螅盟畬?duì)金屬螺旋管內(nèi)進(jìn)行沖洗，防止漏入管內(nèi)的水泥漿凝固，對(duì)外露管口加強(qiáng)保護(hù)，以保證下次安裝時(shí)正常對(duì)接，待混凝土有一定強(qiáng)度后及時(shí)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(jié)式低松弛鋼絞線(xiàn)，監(jiān)測(cè)錨索采用同型號(hào)的無(wú)粘結(jié)低松弛鋼絞線(xiàn)，下料長(zhǎng)度按錨束長(zhǎng)度加1.5 m的張拉長(zhǎng)度下料，主錨束下料長(zhǎng)32.5 m，每束19根鋼絞線(xiàn);次錨束下料長(zhǎng)22.5 m，將鋼絞線(xiàn)表面的鐵銹、污物清洗干凈，鋼絞線(xiàn)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(dǎo)向帽(導(dǎo)向帽用φ100的鋼管，長(zhǎng)30 cm，一端加工成圓錐)便于孔內(nèi)穿索，導(dǎo)向帽可重復(fù)使用，加工好的錨束編號(hào)放置。

(2)錨索安裝。在閘墩內(nèi)錨束處混凝土澆筑至上錨頭以上時(shí)進(jìn)行錨束安裝，塔吊吊運(yùn)至孔口，塔吊輔助人工穿入預(yù)埋金屬螺旋管內(nèi)，兩端留足張拉操作長(zhǎng)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(xiàn)端頭用擠壓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)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(xiàn)按孔位穿入錨板內(nèi)，使鋼絞線(xiàn)平直，將每根鋼絞線(xiàn)端頭穿入擠壓機(jī)內(nèi)，穿上擠壓簧，套上擠壓套開(kāi)動(dòng)擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓，將擠壓套與鋼絞線(xiàn)一起從擠壓機(jī)模具內(nèi)擠出，監(jiān)測(cè)錨索將無(wú)粘結(jié)鋼絞線(xiàn)端頭10 cm的PE管剝除，油脂清洗干凈后安裝擠壓套進(jìn)行擠壓。

(2)錨束張拉程序。在大梁混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%時(shí)進(jìn)行錨束張拉，主錨束在大梁兩側(cè)張拉，分兩次間隔進(jìn)行張拉，先進(jìn)行主梁次錨索C1、后張拉主錨索Z1，主錨索對(duì)稱(chēng)張拉，后張拉次錨索C2及主錨索Z2。張拉采用單根預(yù)緊后整體張拉。

(3)張拉施工。在閘墩混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后進(jìn)行張拉施工，將張拉端鋼絞線(xiàn)按孔位穿入錨板孔內(nèi)，工作錨具安裝在錨墊板上，工作錨具孔內(nèi)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(xiàn)逐根對(duì)稱(chēng)預(yù)緊張拉至30 kN/根，在每根鋼絞線(xiàn)受力均勻后，換用YCW400B千斤頂進(jìn)行整體張拉。YCW400B千斤頂穿在鋼絞線(xiàn)上、在外露端安裝工具錨，鋼絞線(xiàn)按孔位穿入工具錨孔內(nèi)鎖定，加載按50%P→75%P→100%P→105%P穩(wěn)壓鎖定(P為設(shè)計(jì)荷載)，每級(jí)上壓時(shí)間為3～5 min、穩(wěn)壓時(shí)間為5 min，105%P時(shí)穩(wěn)壓30 min后鎖定。先進(jìn)行監(jiān)測(cè)錨索張拉，按監(jiān)測(cè)錨索的受力情況指導(dǎo)工作錨索的張拉施工，錨索張拉完成3 d后，根據(jù)對(duì)監(jiān)測(cè)錨索進(jìn)行的監(jiān)測(cè)分析，在應(yīng)力損失穩(wěn)定后，對(duì)錨索進(jìn)行補(bǔ)償張拉至105%P鎖定，在錨索受力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求時(shí)，用砂輪切割錨板20 cm以外的鋼絞線(xiàn)。

2.5 封孔灌漿

有粘結(jié)錨索封孔灌漿的目的:一是對(duì)索體進(jìn)行永久防護(hù);二是將施加的預(yù)應(yīng)力傳遞至被錨固介質(zhì)。做好封孔灌漿質(zhì)量控制極為重要，在錨索補(bǔ)償張拉鎖定后，及時(shí)進(jìn)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(jī)拌制，SGB6－10灌漿泵灌注，在高端排氣孔內(nèi)排出0.4∶1的濃漿時(shí)封堵排氣孔。當(dāng)壓力達(dá)到0.5 MPa、孔內(nèi)不吸漿時(shí)連續(xù)灌注10 min即可結(jié)束該孔灌漿。錨索孔灌漿完成后進(jìn)行二期混凝土澆筑。

3 錨索檢測(cè)

在實(shí)驗(yàn)錨索上安裝測(cè)力計(jì)，錨索張拉至設(shè)計(jì)張拉荷載后，應(yīng)力損失至設(shè)計(jì)荷載的92%后穩(wěn)定，補(bǔ)償張拉后穩(wěn)定荷載是設(shè)計(jì)荷載的90%。因錨具夾片在張拉鎖定時(shí)鋼絞線(xiàn)上有油脂，夾片與鋼絞線(xiàn)間相對(duì)滑移大于限位板間隙，補(bǔ)償張拉對(duì)夾片有磨損，鋼絞線(xiàn)回縮量增大，故不應(yīng)多次進(jìn)行補(bǔ)償張拉。為減少鋼絞線(xiàn)松弛的應(yīng)力損失，封孔灌漿應(yīng)盡快實(shí)施。

4 施工注意事項(xiàng)

(1)金屬螺旋管為薄的鋁合金材料，強(qiáng)度低，易損壞，混凝土澆筑與金屬螺旋管安裝兩個(gè)工種應(yīng)緊密配合，在混凝土澆筑中對(duì)預(yù)埋管進(jìn)行維護(hù)，保證其不移位變形，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理是成功穿束的關(guān)鍵。

(2)在閘墩高邊墻上穿錨索，采用編號(hào)逐根自上而下穿束，對(duì)號(hào)穿入工作錨具孔，保證鋼絞線(xiàn)順直，受力均勻，可減小穿束的勞動(dòng)量。

(3)閘墩混凝土采用臺(tái)階倉(cāng)面澆筑，使用無(wú)粘結(jié)鋼絞線(xiàn)，在布置錨索范圍內(nèi)澆筑混凝土前安裝鋼絞線(xiàn)，可簡(jiǎn)化施工。

5 結(jié)語(yǔ)

在錨索施工完成、閘墩混凝土澆筑完成后，監(jiān)測(cè)到錨索的受力是穩(wěn)定在設(shè)計(jì)張拉力的90%。電站在經(jīng)過(guò)兩個(gè)汛期的運(yùn)行后于2010年9月庫(kù)水位達(dá)到設(shè)計(jì)洪水位，溢洪洞達(dá)到2 200 m3/s的設(shè)計(jì)泄洪流量，錨索的張拉力為設(shè)計(jì)張拉力的90%，在閘墩混凝土的受拉區(qū)，混凝土沒(méi)有出現(xiàn)裂縫，運(yùn)行正常。