河北豐寧抽水蓄能電站廠房預應力錨桿施工技術

趙洪倉

摘 要：河北豐寧抽水蓄能電站廠房地質條件復雜，錨桿施工過程中發生塌孔及錨桿成型后無法滿足設計要求抗拉拔力等問題，在采用預應力錨桿技術，加快了工程進度、施工質量好、經濟效益高等特點，本文結合本工程實例，詳細介紹預應力錨桿應用特點和施工工藝。既保證了施工質量，洞室安全，又提高施工功效，是預應力錨桿在地下洞室地質復雜條件下采取加強支護的一次成功應用案例。

關鍵詞：預應力錨桿；施工；技術應用

1 工程概述

河北豐寧抽水蓄能電站位于河北省豐寧滿族自治縣境內，工程區距豐寧縣公路里程約62km，電站對外有國道、省道和簡易鄉村道路相通。工程規劃裝機容量3600MW，為一等工程，大（1）型規模。分兩期建設，本期裝機容量1800MW，安裝6臺單機容量為300 MW的可逆式水泵水輪機組。電站主要由上水庫、水道系統、地下廠房系統、蓄能專用下水庫及攔沙庫等建筑物組成。電站建成后，在京津唐電網系統中承擔調峰、調頻、調相和事故備用任務。

根據設計藍圖，在主廠房洞、主變洞斷層部位、裂隙發育及不穩定塊體設置Φ28@1.5m，L=8m（P=100KN），外露15cm預應力樹脂錨桿，錨桿前端加工成45°楔形面，尾部加工15cm長度絲扣，孔口依次布設200×200×10mm（長×寬×厚）鋼墊板、φ70mm半球形墊圈、M28螺帽。

2 施工方法

錨桿按照設計要求采用Ф28，L=8.0m，HRB400級鋼筋制作，墊板、半球形墊圈、螺母均外購。錨固劑選用φ35mm，L=30cm快速、中速樹脂藥卷，錨固段填充快速凝固樹脂卷，張拉段填充中速凝固樹脂卷。錨桿采用多臂鉆造孔，根據《樹脂錨桿 第1部分：錨固劑》建議值，經核算錨固劑及桿體截面積，擬定選擇φ45鉆頭造孔。樹脂藥卷及錨桿安裝均采用反鏟平臺進行。錨桿張拉采用TG1000型扭力扳手進行，張拉前需對扭力扳手進行預置。

3 施工工藝

具體流程見圖1所示：

3.1 施工方法

（1）測量放線、錨孔定位

按照設計要求或現場監理工程師指令放好錨桿孔位、角度，并用紅油漆作好標記，鉆孔時嚴格按放好的錨桿角度開鉆，按照設計圖紙進行施工。

（2）造孔

①錨桿孔采用多臂鉆施工。因選用φ35樹脂藥均，根據《樹脂錨桿 第1部分：錨固劑》建議值，經核算樹脂藥均及桿體截面積總和，選擇φ45鉆頭造孔。

②施鉆時鉆頭要對準巖壁上錨桿孔孔位標識下鉆，最大偏差不得大于150mm，開孔應用小功率緩慢鉆進，鉆進約50cm后，校正鉆孔方向，全功率鉆進。錨桿鉆孔軸線與設計軸線的間距偏差不大于3%。

（3）洗孔

采用多臂鉆鉆孔，在錨桿鉆孔完成后，用高壓力水反復洗孔直至清洗干凈；當采用潛孔鉆鉆孔，對所有錨桿孔依次采用高壓風水槍進行沖洗，直至孔內不再有濁水流出時，結束沖洗，然后用壓力風槍將孔內積水吹出孔外。洗孔完成后，應在孔口周圍30×30cm范圍內采用M20水泥砂漿找平。

（4）鉆孔檢查與驗收

錨孔清洗完畢，進行孔位編號。編號后對各孔的實際孔徑、孔深、孔位進行三檢，填好檢查記錄表，合格后報請監理工程師驗收，監理工程師驗收合格后方可進行下一步工序施工。

（5）樹脂藥卷安裝

①樹脂藥卷描述

預應力樹脂錨桿分為錨固段和張拉段，分別采用快速錨固劑和中速錨固劑填充，單根直徑35mm，長度30cm，重0.6kg，由樹脂膠泥與固化劑兩部分采用塑料隔膜分隔包裝成卷形（外觀與火腿腸一致），表面采用不同顏色標示，快速錨固劑采用“MSK3530”表示，顏色為藍色，中速錨固劑采用“MSZ3530”表示，顏色為白色。

②錨固長度確定

根據《水電工程預應力錨固設計規范》6.2.2，錨固段長度可按照下式計算。

摘抄《水電工程預應力錨固設計規范》附錄A如下：

將上述參數帶入公式可得：

L1≥（1.1×1×1.3×1.2×1.15×100）/（45×6）=0.73m

根據《樹脂錨桿 第1部分：錨固劑》，第5.8抗拔力：錨固長度125mm，模擬孔直徑28mm，配套桿體直徑為20mm，屈服強度500MPa的無縱肋螺紋鋼桿體，齡期2h條件下，抗拔力不小于100KN。

綜合考慮施工工藝、施工熟練程度，并結合類似施工經驗，擬定本次預應力樹脂錨桿錨固段長度為1.0～2.0m，具體錨固長度根據試驗結果確定。

③樹脂藥卷安裝

根據設計布局，本標段預應力樹脂錨桿分為為豎向和水平兩種，針對豎向孔，為避免已經安裝錨固劑脫落，采用φ8鋼筋作骨架，將樹脂藥卷旋轉180°對稱綁扎在鋼筋上，具體形式如圖02。為保證樹脂藥卷順利安裝，預先綁扎3～5m段，剩余段邊綁扎邊安裝。樹脂藥卷安裝利用反鏟平臺，人工安裝，安裝完成后，將φ8鋼筋彎折與預先在孔邊施工的φ8插筋綁扎固定，防止樹脂藥卷整體脫落。針對水平孔，直接采用PVC管將樹脂藥卷逐一送入孔內。

（6）錨桿安裝

錨桿安裝利用反鏟平臺配合人工進行，插桿工人必須熟悉各個孔的孔向，以便桿體能夠一次性順利插入。錨桿安裝應均勻、快速進行，必須在10～15分鐘之內完成。

在安插錨桿前先將墊板、球形墊圈、螺帽逐一戴上，防止插桿過程中樹脂污染桿體絲口，同時避免插桿過程中損壞絲口，致使螺帽不能順利安裝。

（7）攪拌

錨桿插入孔內采用風炮旋轉錨桿，將孔內快速凝固樹脂卷和緩凝固樹脂卷攪拌均勻，攪拌時間宜為30S。

（8）張拉

在錨固段內的錨固劑固化15～30分鐘后，采用扭力扳手對錨桿施加預應力至100KN，錨桿張拉必須在張拉段填充錨固劑凝固之前完成。扭力扳手使用前，采用通過在錨桿上安裝鋼筋計、錨桿應力計等對辦法對工作力矩和實際張拉力的對應關系進行檢驗，繼而對扭力扳手刻度進行預置。

4 質量控制措施

（1）錨桿原材料型號、規格、品種、錨桿各部件質量及技術性能應符合設計要求，且進場原材料必須檢測合格后方可投入使用，杜絕不合格預應力錨桿使用。

（2）嚴格按照設計藍圖及監理工程師指示及有關施工規范進行施工。

（3）施工中必須按照預應力錨桿施工工藝進行施工，每道工序必須驗收合格后方可進行下一道工序施工。

（4）應根據樹脂藥卷、桿體截面積選擇合適的造孔鉆頭；

（5）鉆孔前根據設計要求定出孔位，做出標記；

（6）錨桿孔深不應小于桿體有效長度，且不應大于桿體有效長度30mm；

（7）清孔后在每根錨桿安裝前須仔細量測孔深、孔的角度，不合格的孔不得安裝錨桿；

（8）預應力鋼筋不允許焊接，宜采用整根；

（9）樹脂卷宜存放在陰涼、干燥和溫度在5～25℃的防火倉庫中；

（10）樹脂卷應在規定的儲存期內使用，使用前，應檢查樹脂卷質量，變質的樹脂卷不得使用；

（11）張拉型錨桿的墊板與巖面應緊密接觸，墊板不得出現彎曲；

（12）預應力錨桿應有完整的錨桿性能試驗和驗收檢驗資料以及施工記錄；

（13）錨桿施工過程中，值班質量人員必須全程旁站。

5 預應力錨桿施工總結分析

在地下洞室群施工中，經常遇到地質圍巖較差條件下進行施工，如何科學論證系統支護參數是直接影響地下洞室安全施工，通過對揭露圍巖類別科學分析，主動對圍巖施加徑向壓力，大大增強了圍巖的自身穩定，減少了施工中掉塊、塌方等現象，并以其施工安全可靠，經濟高效，特別是樹脂藥卷的應用，為預應力錨桿的廣泛應用奠定基礎。

6 結語

地下廠房施工存在較大安全風險，直接取決于其不同圍巖支護方案和施工程序，洞室安全問題越來越受到人們的關注。根據實際情況，科學合理地組織施工，有效地減少地下洞室的安全風險，加快施工進度，保證了洞內作業人員的安全。目前，河北豐寧抽水蓄能電站地下廠房正在進行安全洞室開挖，受到了業主、設計及監理的好評。

參考文獻

[1]劉延科，鄧立南.江蘇宜興抽水蓄能電站預應力錨桿施工技術[J].中國西部科技，2012，11（7）：3-5.

[2]簡俊杰，丁西武.淺談預應力錨索在泰安抽水蓄能電站的應用[J].水力發電，2006，32（4）：43-45.

[3]魏本強，張衛林.預應力錨索在溧陽抽水蓄能電站上水庫高邊坡的應用[J].水利水電施工，2012，（3）：53-55.

（作者單位：中國水利水電第七工程局有限公司）