試論預應力錨固技術在水利水電工程施工中的應用

劉發

【摘 要】作為我國水電工程施工中快速發展的一種新技術，預應力錨固技術主要用于加固與改善不穩定巖體結構物內部的應力條件。該技術的應用對錨固巖體與土體擾動較少，并通過錨固措施可提升錨固體的強度，達到施工便捷、安全及經濟的效果。本文主要對水利水電工程施工中預應力錨固的概況、技術應用進行了分析與探究。

【關鍵詞】預應力錨固 概況 水利水電工程 技術應用

上個世紀60年代預應力錨固技術開始應用到我國水電工程內，主要進行壩基加固施工，該技術的應用可以對水利水電工程施工中存在的基礎穩定與應力超限問題進行有效處理。但因機具配套不合理、施工操作不規范等因素，導致預應力錨固技術無法滿足水電工程施工的相關規定。80年代后，為滿足大型水利水電工程的需求，相關部門加大了預應力錨固技術的相關研究，并取得了一定成績。目前，應用預應力錨固技術的水利水電工程包含小浪底、三峽等。在加固三峽水利樞紐永久船閘高邊坡施工中，應用的預應力錨索（1000KN＼3000KN）根數都達到了4000根左右，10000根為張拉錨桿。在加固雅礱江錦屏一級水電站左右岸壩肩1885米高程以上高邊坡工程中，應用的預應力錨索（1000KN/2000KN/3000KN）根數為5000根左右，300000米為鉆孔總進尺，其中180毫米為最大鉆孔直徑，100米為最大鉆孔深度，穿越復雜地層的錨索孔達到50%以上。部分工程一根預應力錨索錨固力就達到了10000KN左右。目前在水利水電工程大型地下洞室、加固大壩基礎等方面廣泛應用了預應力錨固技術。這項技術的應用，推動了我國水利水電工程的高速發展，實現了工程項目的社會效益與經濟效益。

1預應力錨固的概況

預應力錨固是用錨固方法增加支擋結構或巖土體穩定性的一種措施。錨頭、錨束體與錨固段是預應力錨固的主要組成部分。外錨頭、混凝土基座與墊板等都是錨頭的重要構件，該部件的作用為錨索張拉與構件鎖定。鋼筋、高強鋼絲束為錨束體的主要構件，其作用為內、外錨頭連接與承受張拉力。在錨孔底部嵌固錨固段，該部位可將錨固力提供給張拉錨索，固定錨固段后，可利用千斤頂張拉錨束體，并加預壓應力施加給基巖與建筑物，進而起到受力條件改善與加固的作用。如圖1所示。

圖1 預應力錨固結構

其施工原理為：打鉆孔穿過可能滑動與已經滑動的滑動面，在孔底穩定巖土體內固定鋼筋一端，隨后拉緊鋼筋，并確保一定回彈力的出現。在巖土體與支擋結構表面固定鋼筋另一端，通過鋼筋回彈力將滑動巖土體、支擋結構壓緊，進而對滑動面抗剪強度進行提升，并實現巖土體與支擋結構穩定性提高的目標。預應力錨固技術在工程建設中的優勢包括以下幾點：

（1）應用于高邊坡或隧洞洞口明挖施工中，可有效提升邊坡的穩定性能，并降低開挖量，為進洞施工提供便利；

（2）在水庫正常運行下，可在混凝土混凝土壩體及加固壩基施工中應用；

（3）在混凝土裂縫或缺陷修補中應用，可加大集中荷載分散的范圍；

（4）洞室加固施工中，該技術的應用，可對洞室受力條件加以改善。

2水利水電工程施工中預應力錨固技術的應用

2.1施工案例

某水庫樞紐工程的組成部分主要包含：大壩、泄洪閘等。15.5米為最大壩高，1135米為壩長，選用明渠導流的方式進行該工程施工。截流方式選擇立堵法。其施工圖紙如圖2所示。

2.2施工工藝

（1）確定錨索技術。通過作業面開挖長度分析可確定預應力錨索施工技術，在搭建施工平臺過程中，選用鋼管、木材進行施工。并通過輕型鉆機進行鉆孔處理，保證孔徑在150毫米左右。在加工廠進行錨索綁扎、錨索制作等工序，安裝錨索中，一般選用卷揚機、島鏈與人工的方式進行施工。預制錨墩作業應在預制場進行，孔口管、阻焊鋼墊板與補漿管制作可在車間內進行。通過人工的方式將混凝土送入倉澆筑錨墩內，選用千斤頂單根重復的方式進行張拉施工，必須選用專業錨定工具錨定施工，封孔施工可利用灌漿機進行作業。

（2）施工準備。遵循預應力錨固施工對各種施工材料的質量要求，及依據樁體數量、樁體長度與配合比等條件對施工選用的材料數量及質量進行確定，施工企業應選用專人在材料進入施工現場后，及時檢查與審核材料數量、質檢報告等，避免質量不達標材料進入施工現場，每批材料應嚴格遵循相關技術指標進行抽樣檢測，確保符合施工要求后，才能進行施工。施工機械設備應在施工前期進行全方面的徹底質量檢測，確保施工過程中施工機械能夠正常運作，應做好調試與維護作業，避免機械運作中出現任何意外，造成工期延長與降低工作效率。

（3）鉆孔施工。杜絕帶水進行錨索鉆孔鉆進作業，這樣可以避免錨索施工對邊坡巖土工程地質情況造成極大影響。施工現場應對鉆孔施工的孔地層變化情況、進尺速度及地下水情況等做好記錄，當出現塌孔情況時，必須馬上停止鉆孔作業，進行固壁施工。錨索錨固段施工應確保入巖在10米以上，如具體施工地層情況與設計規定不符時，必須嚴格遵循現場施工情況對其進行調整。一般情況下，錨索最大孔徑控制在150毫米左右。完成鉆孔施工后，應選用高壓空氣全部清理孔內的巖粉與地下水，避免水泥砂漿與孔壁巖體粘結強度出現減少的情況。

（4）錨索制作與運輸。將預應力錨固技術應用到水電站施工中，應對錨索制作、運輸及安裝等工序加以重視。下料施工中，應遵循相關設計規定，與張拉、孔深實際情況相結合，進行錨索施工。圖紙分析工作應在鋼絞線切割完成后進行，并與圖紙要求相結合進行綁扎施工，如記錄時可選用分根編號的方式。止漿環安裝與標注進出漿管位置必須準確，在隔離架設置中，應保證張拉斷之間的距離為1到2米。如將隔離板設置在錨固段上，在止漿環裝安裝過程中，應確保其符合設計規定。在錨索編制中，應保證鋼絞線孔位的準確性，盡可能降低停放鋼絞線的工作時間，并做好防污措施。應保護報好裸露在外的索體，避免損壞、扭轉與壓彎錨索等情況的發生，降低對施工進度的影響。

（5）內錨段注漿與錨墩澆筑施工。在內錨段注漿施工中，其沖洗工作主要選用壓力風機進行。為防止孔內滲水等現象的出現，應對封堵裝置的密封性進行詳細檢查，確保其管道的暢通性。為確保灌漿漿液配合比的精確性，應對其進行相關試驗，以此確定其注漿用量。攪拌水泥漿與水泥砂漿時，可選用高速攪拌機進行施工，注漿液在攪拌后向注漿管內緩慢注入。在混凝土澆筑前孔道極易出現堵塞問題，其主要原因包括：孔道過長，膠帶纏裹的不密實，具有較小前后過渡范圍等。這種問題的產生將直接影響到水電工程的拉張力，進而延長施工工期。通過鋼絞線自由伸長與縮放的有效利用可以對鋼筋孔道堵塞情況進行處理，可以有效提高工程施工的整體質量。當氣泡不存在于排氣管進漿與漿液排出過程內，可結束注漿施工。完成注漿施工超過12小時后，應進行補漿作業。如產生滲水問題，必須與固結灌漿具體現狀相結合，及時選用與之相適應的措施進行處理。一般選用立模現澆的方式進行錨墩混凝土施工，做好現澆錨墩支撐工作，避免變形等問題的出現，振搗施工中，為確保其密實度符合施工要求，可選用插入式振搗器進行施工。

3結語

綜上所述，隨著國民經濟發展速度的不斷提升，在水利水電工程施工中，只有根據工程施工的具體要求，選擇與之相適應的新技術，才能更好地提升工程的質量，這也是施工的重點內容。將預應力錨固技術應用到水利水電工程施工中，不僅可以縮短施工工期，還可以提高工程質量，為工程經濟效益與社會效益的實現提供了強有力的保障。

參考文獻：

[1] 敬旭.預應力錨固技術在大渡河黃金坪水電站邊坡支護中的研究與應用[D].成都理工大學，2011.

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