錦屏一級水電站右岸大壩U型錨索施工研究

李丹波

(葛洲壩集團第二工程有限公司，四川成都 610091)

1 工程概況

錦屏一級水電站大壩在導流底孔、放空底孔、深孔閘墩共布置U型預應力錨索約140束，長70～95 m，為3 800 kN級別，24根7φ5鋼絞線集束，主要采用φ219鋼管預埋成孔，圓弧直徑為4.7～7.9 m。由于其曲率大，錨索集束根數(shù)多，預埋管徑小，工期緊，實際施工時將制約大壩混凝土施工速度。據(jù)有關(guān)資料，洪都拉斯埃爾卡洪拱壩、二灘水電站拱壩及目前正在建設的溪洛渡、構(gòu)皮灘、小灣拱壩均為該類型結(jié)構(gòu)，但其錨固噸位、錨索長度、預埋管徑大小，特別是埋管曲率的大小均不及本工程。因此，許多施工技術(shù)問題必須通過本次項目予以確定。

2 施工情況

按照設計要求拼裝和臨時加固預應力管道，采用5 t卷揚機牽引已編制錨索通過預應力管道。

(1)管道拼裝與臨時加固。

試驗選用彎管半徑2.61 m規(guī)格:彎管直徑φ219×6 mm，管道長度為40.7 m(直線段)+8.48 m(曲線段)+39.3 m(直線段)=88.48 m;凸面帶頸法蘭緊固連接(DN200、PN1MPa)。每根管道根據(jù)其長度采用3～4組錨筋與地面連接，φ28錨筋單根長度1.5 m，外露0.5 m;每組錨筋各4根，分別交叉焊接在拼裝好的管道上，以防止其上抬和錯位變形。

(2)牽引繩的安裝。

在拼裝預應力管道時，分節(jié)段已安裝了φ13單根6×19鋼絲繩作為錨索穿索鋼絲繩的牽引用。試驗前，采用預留的牽引繩將雙股φ13鋼絲繩拉出，與5 t卷揚機φ20主鋼絲繩連接。

(3)錨索的制作。

試驗采用彎管半徑為2.61 m的管道，試驗錨索1 860級鋼絞線單根下料長度為88.58 m。

下好料后鋼絞線及錨索附件(如隔離架、導向帽等)按照施工圖紙CD66 SG－423－4(23～27)和CD66 SG－423－1(12～13)要求編排并綁扎成束。錨索穿索后形成三段(直線段40.16 m+曲線段8.48 m+直線段39.94 m)，曲線段不設隔離架，直線段隔離架間距為2 m。錨索編制時隔離架安裝的兩端起始位置分別為35.16 m和34.94 m(中間空 18.48 m 不安裝隔離架)，向兩端外側(cè)按間距2 m排列布置，各18個(其中第17和18個隔離架間距為1 m)。編制完成后掛牌編號，同一鋼絞線兩端用同一顏色的油漆或膠帶做好標記，以便穿索完成后檢查錨索是否扭轉(zhuǎn)、平順。

(4)錨索穿索。

安裝特制穿索牽引導向帽，采用5 t卷揚機慢速牽引，人工扛抬，緩慢安裝直至錨索從另一端出頭，試驗結(jié)束。

3 現(xiàn)場工藝性試驗

由于閘墩U型主錨索長度較長(本工程為70～95 m)，而單閘段斷面寬度僅為18 m，因而不能在現(xiàn)場直接形成錨索編制場地。現(xiàn)場施工主要布置情況如下。

3.1 錨索施工平面布置方案

(1)錨索下料場地規(guī)劃。

鋼絞線一般單件重量約3～5 t，下車須具備起吊手段和空間;同時，因錨索鋼絞線在下料破勁過程中回彈力較大，故將錨索下料場地布置在施工區(qū)以外較開闊、空曠的場地。

(2)錨索編制場地。

在3～5#導流底孔閘墩高程1 720.08 m工作面之間架設雙線通道棧橋形成回路，單線長度約66 m，以滿足錨索編制場地需要。單條通道棧橋長10 m，凈寬1.2 m，共10條，結(jié)構(gòu)型式同“高低塊壩段交通棧橋”。

(3)主錨索施工平臺。

在施工相應閘墩1∶0.822 9斜坡面搭設承重腳手架。腳手架寬4 m，長約16 m，搭設間排距1 m，步距1.5 m，斜坡面立桿底部梅花形布置φ28，L=80 cm的插筋，外露30 cm，以滿足立桿的抗滑要求，貼坡掃地桿距墻面0.2 m，面層雙扣件抗滑移，剪刀撐按規(guī)范要求布置。連墻件采用φ14鋼筋，二步三跨布置，并與混凝土澆筑拉條采用花籃螺栓連接。工作平臺面層滿鋪4 cm厚木板，下行通道貼坡布置于排架中部。

(4)次錨索穿索平臺。

在閘墩正面高程1 714.5 m和兩側(cè)面高程1 711.5 m分別搭設懸空鋼結(jié)構(gòu)工作平臺，為次錨索施工提供通道，并為主錨索施工提供安全保障。

在混凝土施工過程中，隨倉預埋定位錐，待墻面強度達到20 MPa后安裝制作成型的三角支架，各三角支架之間采用5道聯(lián)梁連接成整體。三角支架采用［12.6槽鋼制作，三角支架內(nèi)部支撐梁采用［6.3槽鋼制作，三角支架上方聯(lián)梁采用［10槽鋼制作，面層滿鋪厚度為2.5 mm花紋鋼板。

在兩側(cè)穿索平臺上搭設1.5 m寬雙排腳手架，長度約9 m。腳手架距墻面0.3 m，搭設間距1 m，排距1.5 m，步距1.8 m。工作平臺滿鋪4 cm厚木板，并隨施工層及時調(diào)整。其它布置同主錨索施工平臺。

(5)穿索牽引系統(tǒng)。

采用1臺10 t慢速卷 揚 機，布 置 于 高 程1 720.08 m平臺，對應相應穿索施工部位，隨混凝土倉位預埋錨固鋼板。

3.2 U型錨索施工程序及施工方案

U型錨索施工程序見圖1。

圖1 導流底孔錨索施工工藝流程圖

閘墩混凝土澆筑時隨倉進行預應力管道的預埋施工，待混凝土達到強度后在閘墩上搭設錨索施工平臺，進行錨索制安、穿索、張拉及回填灌漿施工，完成后對外露鋼絞線進行切除，對錨索外露錨頭回填混凝土予以保護。

3.3 錨索施工的主要施工方法

(1)錨索制安。

鋼絞線的下料、制作與運輸:鋼鉸線下料擬在專用生產(chǎn)線上完成。下料長度按照錨索實際孔深并滿足張拉和設計要求的最小長度截取。鋼絞線下料前，按規(guī)定要求對其進行抽樣檢查，對不合格的鋼絞線予以剔除。

①閘墩主錨索制安。

主錨索鋼絞線平行堆放于下料間操作平臺上，鋼絞線按順序平放，并對每根鋼絞線兩端噴涂不同漆色加以標識。

將主錨索的鋼絞線卷繞在專用的錨索轉(zhuǎn)盤上，錨索轉(zhuǎn)盤直徑由閘墩預應力錨索專項試驗確定。卷盤時牽引頭的鋼絞線在3 m范圍內(nèi)用鐵皮和鋼絲綁扎牢固，鋼絞線的末端頭用鐵絲松綁，對于鋼絞線的其余部分不綁扎，以免錨索從卷盤上卸下后扭曲變形。掛牌、架空存放于儲料架上并加以覆蓋。

閘墩預應力錨索采用長拖車運輸，由纜機吊至專用錨索鋼結(jié)構(gòu)工作平臺。

錨索卷盤時的牽引頭作為錨索安裝時的牽引頭。所有鋼絞線均通過梳孔器理順序，梳孔器采用尼龍制品，結(jié)構(gòu)為萬向節(jié)形式。

錨索牽引頭綁扎牢固后，系上專用鋼絲網(wǎng)罩，將網(wǎng)罩連接在錨索管道內(nèi)的牽引鋼絲繩上，牽引鋼絲繩的另一端用低速卷揚機牽引。

對經(jīng)過梳孔器理序后的鋼絞線，在牽引過程中每2 m用鉛絲進行綁扎，綁扎的松緊適度，以使鋼絞線在安裝過程中相互不發(fā)生交錯扭轉(zhuǎn)且又能沿錨索軸線方向小范圍位移為度。

錨索安裝完成后，發(fā)現(xiàn)鋼絞線有嚴重錯位或扭轉(zhuǎn)時需將錨索拉出重新安裝。

②閘墩次錨索制安。

次錨索鋼絞線平行堆放于下料間操作平臺上，鋼絞線按順序平放，對每根鋼絞線兩端噴涂不同漆色加以標識，在現(xiàn)場錨索施工平臺上編制。

錨索編制時，間距2 m、采用鉛絲進行綁扎，綁扎的松緊適度，可以使鋼絞線在安裝過程中相互不發(fā)生交錯扭轉(zhuǎn)且又可以沿錨索軸線方向小范圍位移為度。

(2)錨索張拉。

閘墩混凝土抗壓強度達到設計張拉要求后，即可進行預應力錨索張拉。

張拉準備:張拉前，須對千斤頂、壓力表等張拉機具與壓力傳感器按要求進行配套標定并繪制其標定曲線，以作為錨索正式張拉的依據(jù)。按規(guī)范要求定期進行標定。

錨索張拉程序:先張拉次錨索，后張拉主錨索。

錨索張拉前，先用YDC240Q型千斤頂對錨索單根進行初始應力調(diào)整，然后用YCW500型、YCW650型千斤頂進行整束張拉。

解除錨索尾端包裹物，取下定位板，清除錨索及墊座周圍的雜物。

安裝工作錨夾具，進行初始應力調(diào)整。

安裝限位板，使用YCW500型、YCW650型千斤頂及工具錨。

待準備工作檢查合格后，即可按設計張拉程序進行錨索張拉。當達到錨索的設計張拉力時，穩(wěn)壓10～20 min后鎖定。

張拉按設計要求分級進行。張拉過程緩慢、連續(xù)、勻速。張拉過程中，采用應力應變的雙控措施對其進行監(jiān)控。

張拉分級為:

預緊噸位為單根50 kN;

整體張拉分級:0→20% ～25%σcon(預緊噸位)→50%σcon→75%σcon→100%σcon→105% ～110%σcon(超張拉)。

另外，為了補償預應力損失，可適當提高錨索的超張拉力，以減少二次張拉的消耗。

補償張拉:鎖定48 h內(nèi)，若錨索應力下降到設計值以下時進行補償張拉。補償張拉一次張拉至設計超張拉力。

(3)錨索灌漿。

灌漿在錨索張拉鎖定并經(jīng)監(jiān)理工程師批準后方可進行。

將錨具外150 mm的鋼絞線用錨索切割機割除。

封 錨:采用無收縮水泥砂漿封錨。錨板、夾片及外露鋼絞線采用砂漿全部包裹，覆蓋層厚度應大于15 mm，封錨后24 h內(nèi)可灌漿。

檢驗真空度:

確定抽真空端及灌漿端，安裝引出管、閘閥和接頭并聯(lián)接真空泵機組、灌漿機。關(guān)閉與真空泵連接外的所有閥門，啟動真空泵抽真空，使真空度達到－0.08～－0.1 MPa并保持其穩(wěn)定時間不少于60 s(若不能達到，說明孔道密封不嚴)。待真空度達到要求后方可灌漿，否則將密封處理好后才能灌漿。

施 灌:按設計的水泥漿配比稱量原料、攪拌水泥漿，現(xiàn)場檢測漿體稠度，待其達到規(guī)定指標后將水泥漿過濾儲存到儲漿罐中，并在進入孔道之前一直處于攪動狀態(tài)。

漿液由NJ600濃漿高速制漿機拌制，漿液輸送至1 m3儲漿桶由2SNS型灌漿機和SK－3真空泵灌漿，將灌漿壓力控制在0.5～0.6 MPa。灌漿記錄采用灌漿自動記錄儀。

(4)外錨頭保護。

灌漿結(jié)束并經(jīng)驗收合格后，采用0.5 m厚C35混凝土予以封錨保護。

3.4 錨索實施后的主要監(jiān)測成果

當錨索張拉力值達到4 200 kN后，與測力計值對應情況良好，鎖定后力值損失最大不超過30 kN，48 h內(nèi)力值損失未超過50 kN。

對閘墩進行持續(xù)變形觀測，單壩段閘墩張拉結(jié)束后，整體變形量達0.08 mm。

4 結(jié)語

目前大壩3#和5#導流底孔錨索剛剛施工結(jié)束，4#導流底孔正在進行緊張的張拉和灌漿工作，后續(xù)資料整理分析工作也在同時進行，將在2013年春節(jié)后形成總體分析資料，按照計劃完成后續(xù)的總結(jié)工作。