苗尾水電站溢洪道閘墩預應力錨索施工

(中國人民武裝警察部隊 水電第一支隊，河北 唐山 063000)

1 工程概況

苗尾水電站溢洪道為一級建筑物，控制段共設5個溢流表孔，每孔凈寬13.0 m；中墩厚4.5 m，左邊墩(靠山體側)為衡重式擋墻、頂部厚4.0 m，右邊墩(與電站防空洞相鄰)厚4.0 m。泄洪閘工作閘門為露頂式弧形工作閘門，共5扇，每扇重315.9 t，壩頂閘墩上每孔設置1套2×3 200 kN液壓啟閉機，重70 t，按“一門一機”方式驅動和控制閘門，在汛期期間對庫容進行調(diào)節(jié)啟閉泄洪。為了保證混凝土閘墩在在閘門運行過程中的安全，閘墩均采用預應力結構設計，中、邊墩放射形斜向上布置，主錨索采用拉力型無粘結預應力錨索，錨塊水平次錨索采用對穿型全粘結預應力錨索，布置示意如圖1所示。

圖1 閘墩錨索布置示意(單位：cm)

閘墩預應力錨索布置在混凝土墩體內(nèi)，主錨索設計噸位為3 500 kN，為上游低、下游高的放射形斜向上布置；次錨索設計噸位為1 500 kN，水平布置。主錨索有長度分別為22.473 m和19.467 m的兩種規(guī)格，主錨索合計160根；次錨索有3種規(guī)格：左邊墩次錨索長9.01 m、中墩次錨索度8.2 m、右邊墩次錨索度5.85 m，次錨索合計72根。監(jiān)測主錨索14根、監(jiān)測次錨索9根，布置于1,3號和6號墩上。

2 施工程序

閘墩主錨索和次錨索均采用后裝后張拉法施工，即先架設預埋鋼套管，待閘墩混凝土全部澆筑完成后再穿索張拉。施工中先張拉次錨索，后張拉主錨索；先張拉監(jiān)測錨索，再張拉非監(jiān)測錨索。

(1)次錨索施工程序。預埋鋼套管(根據(jù)澆筑層逐排埋設)→錨塊澆筑→下索→張拉→鎖定→錨索鎖定載荷檢查→管道灌漿→封錨。

(2)主錨索施工程序。預埋鋼套管(根據(jù)澆筑層逐段埋設)→清洗預埋管道→下索→張拉→鎖定→管道灌漿→錨索鎖定載荷檢查→封錨。

3 錨索施工

3.1 預埋鋼套管安裝

應按施工圖要求埋設預埋管道的方位和傾角。主、次錨索埋管端部中心安裝的誤差水平向和豎直向均在±10 mm范圍內(nèi)。預埋鋼管沿軸線方向的局部誤差也在±10 mm范圍內(nèi)。主錨索定位管從錨固洞(固定端)處開始往上安裝，安裝時機為閘墩混凝土面澆筑至錨固洞下方0.7 m范圍內(nèi)，高程約為1 390.20 m。主錨索套管安裝順序詳見圖2。

圖2 主錨索預埋鋼套管安裝順序示意

(1)定位與測量。根據(jù)全站儀放樣定位鋼管末端錨墊板固定位置坐標，放鋼管軸線時將樁號放至壩前與壩后側面，標示并保護好，以便日后復測校核。根據(jù)實際混凝土倉面高度確定支撐高度，如果改變支撐的縱向樁號，相應調(diào)整其頂部高程，保證鋼管傾角在設計范圍內(nèi)。多角度復測錨固洞起始縱向樁號及高程，鋼管起始節(jié)架設專用激光發(fā)射器穿過已經(jīng)預埋部分鋼管修正壩橫定位；采用高程與壩縱比值校驗鋼管傾角。

(2)安裝固定。預埋管道安裝就位后，應使用臨時支撐加以固定，防止混凝土澆筑回填時發(fā)生變形或位移，鋼支撐可留在混凝土中。臨時支撐使用∠70×70×5的角鋼作為預埋鋼管支撐架、輔以∠50×50×4和φ14鋼筋作為斜撐和拉條。

主錨索的錨墊板錨固洞端注漿孔朝下側、下游張拉端注漿孔朝上；水平放置的次錨索所有錨墊板統(tǒng)一在一端設置注漿孔朝下側、另一端全部朝上。

(3)保護。閘墩混凝土澆筑前做好每根鋼管的位置標示，澆筑時禁止料罐等物體碰撞鋼管，使用皮帶機入倉澆筑，盡量避開混凝土直接沖擊鋼管。如發(fā)現(xiàn)鋼管脫離支撐架或偏移，必須暫停澆筑該部位，待糾正鋼管偏移并加固后方能繼續(xù)澆筑。每層澆筑前要對鋼管待接長口進行保護，使用封堵帽套在管端頭，并電焊牢固。

3.2 鋼絞線檢查及下料

3 500 kN級預應力主錨索單體由24根φ20(1 860 MPa)無粘結鋼絞線組裝而成(含監(jiān)測錨索)。1 500 kN級預應力次錨索單體由10根φ15.2(1 860 MPa)光面鋼絞線組裝而成，監(jiān)測錨索使用無粘結鋼絞線，共計10根。下料切割前應對鋼絞線進行檢查及隔離處理。鋼絞線的外觀不得有死彎、明顯刻痕、松絲散絲等缺陷。若有上述情況應截去不用，不得使用局部存在銹蝕的鋼絞線。

下料工藝流程：編束通知單→下料→驗收→庫存。

在預先指定的場地按下料長度下料，每根絞線長度誤差控制在10 cm以內(nèi)。下料長度計算公式：

L=L0+2A+L1+L2+L3

(1)

式中，L0為張拉端、固定端錨墊板之間距離；L1為固定端鋼絞線外露長度，取10 cm；L2為張拉端鋼絞線工作長度，考慮到張拉系統(tǒng)所需要的工作長度，如使用千斤頂YCW400B型取65 cm，YCW500B型取75 cm；L3為下料鋼絞線副余長度，取10 cm；A為錨具厚度：M15-24孔為8.5 cm，M15-10孔為6 cm。

3.3 錨索穿索安裝

閘墩錨索采用預埋金屬管道，錨索體內(nèi)不設灌漿管，采用編號逐根穿索的方法。

(1)在進行錨索向孔內(nèi)推送施工前，應對已經(jīng)安裝完成的錨索預埋鋼管進行驗收，檢驗預埋鋼管數(shù)量、位置、角度以及管孔的直線度；檢查預埋的錨墊板位置的混凝土澆筑質量，并清理干凈錨墊板以及灌漿孔。只有在鋼管位置及方位等達到設計要求的情況下，才能進行穿索安裝工序的施工。

(2)穿索。 檢查錨索孔道，如有雜物應徹底清除干凈； 核對錨索編號，是否與孔道對應，以防混穿，同時檢查鋼絞線有無扭轉、銹蝕、污染等現(xiàn)象； 錨索應按設計孔深推送就位，若推送受阻，應拉出已推送入孔的錨索進行清孔后再行穿索；鋼絞線推送至鋼管內(nèi)后，應調(diào)整兩端長度，使之滿足工作要求，安裝完畢后，應對外露鋼絞線進行包裹臨時保護及防水、防銹等。

3.4 錨具安裝

(1)安裝錨具時，嚴格按照鋼絞線對應編號與錨板夾片孔進行，并保證錨索兩端鋼絞線的外露長度。

(2)安裝工作夾片時，錨板的夾片孔先涂上一層退錨靈，兩片夾片間縫基本一致，外露高度差值不得大于 0.5mm。

(3)安裝錨具、夾片時，必須徹底清掃鋼絞線、錨具的錐孔和夾片牙形，不得有油污、鐵屑、泥沙等雜物。露出孔口外的鋼絞線應將HDPE套剝?nèi)ィ⒂椭逑锤蓛簟?/p>

(4)依次安裝好工作錨具、工作夾片和限位板，每個錨孔各裝入一套夾片，并輕輕打齊，夾片上不允許沾有灰塵，并使鋼絞線按相應的編號和位置穿過工作錨具，與錨墊板對中并相吻合。

3.5 錨具與監(jiān)測標配合

監(jiān)測錨索的測力計需要與預埋的錨墊板、承載的工作錨板配合，監(jiān)測標單位配套提供過渡板，主錨索14塊、次錨索9塊。

3.6 張拉及補償張拉

當錨墩處混凝土均達到設計強度后，方可進行錨索張拉。張拉千斤頂?shù)妮S線必須與錨索軸線一致，錨環(huán)、夾片和錨索體張拉部分不得有泥沙、銹蝕層或其它污物。

(1)張拉順序與準則。①次錨索張拉順序。錨索為奇數(shù)排時，先張拉中間排，后輪流對稱張拉兩側排；錨索為偶數(shù)排時，兩側錨索從內(nèi)到外輪流對稱張拉。每一排錨索應從最中間的錨索開始輪流對稱張拉。②主錨索張拉順序。錨索為奇數(shù)排時，先張拉中間排，后輪流對稱張拉兩側排；錨索為偶數(shù)排時，兩側錨索從內(nèi)到外輪流對稱張拉。每層錨索先張拉中間錨索，再輪流對稱張拉外層，以免結構承受過大的偏心壓力。③預應力錨索的張拉作業(yè)應按下列程序進行。機具標定→分級理論值計算→(監(jiān)測錨索安裝測力計)→錨具及夾片安裝→安裝預緊千斤頂→單股預緊→卸去預緊千斤頂→安裝限位板→安裝整體張拉千斤頂→安裝工具錨及夾片→分級整體張拉→鎖定→灌漿。

(2)補償張拉。錨索張拉完畢鎖定后，會產(chǎn)生一定的預應力損失，監(jiān)測錨索荷載損失變化幅值滿足規(guī)定指標(預應力損失小于設計鎖定荷載的10%的區(qū)域)，則不進行補償張拉，反之則需進行補償張拉，根據(jù)設計要求及監(jiān)理指示確定需要補償張拉的位置。對于有補償張拉的預應力錨索，應在張拉鎖定后3～7 d進行，補償張拉的張拉力為設計超張拉力。

(3)張拉技術要求。每束錨索張拉采用單頂整束張拉，整束張拉錨索的張拉過程分為單股預緊和分級張拉兩個階段，單股預緊應進行2次，整束張拉共分5級進行。

3.7 錨索孔道注漿

灌漿在錨索張拉完畢后3 d內(nèi)進行，錨索灌漿封孔7 d后，對孔口段的離析沉淀部分進行封補灌漿。

(1)灌漿水泥應采用強度等級不低于42.5的普通硅酸鹽水泥，水泥漿的水灰比0.35，水泥漿強度等級M40，漿液中摻入減水劑、微膨脹劑和早強劑等外加劑。在水泥漿內(nèi)摻入0.01%水泥用量的鋁粉以減少內(nèi)縮。

(2)主錨索灌漿過程中應采取屏漿和間歇灌漿措施加速水泥漿液的泌水過程，從上游預留平孔處進漿，待下游端出漿濃度與進漿濃度一致時，方可進行屏漿，屏漿壓力0.3 MPa，屏漿30 min后打開放漿孔口，放漿5 min后進行第二次屏漿。第二次屏漿完成20 min后再打開放漿管放漿，5 min后封閉進漿和放漿孔口，灌漿完畢。次錨索從可由底口端往另一端灌漿，其它灌漿要求與主錨索灌漿施工要求相同。

(3)灌漿壓力為0.5～0.7 MPa，采用真空灌漿工藝。

3.8 錨索鎖定載荷檢查分析

原位監(jiān)測與錨索張拉同步進行，并及時進行資料整理，反饋信息，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對錨索鎖定核載進行檢查確認。

3.9 封 錨

(1)封錨時錨板外預應力鋼絞線存留長度應不小于30 mm，嚴禁使用電弧或乙炔火焰切割；錨板、預應力鋼絞線及其周圍應清理干凈，結構混凝土表面必須鑿毛并沖洗干凈。

(2)錨索張拉鎖定后，應對孔口部位的錨索及外錨頭進行保護，采用混凝土封閉。監(jiān)測錨索的測力計與錨頭一并安裝，在安裝過程中及安裝完畢后均應注意對測量電纜線的保護。

(3)采用混凝土防護錨索外錨頭。

4 成果分析

4.1 張拉質量分析

2016年3月，閘墩錨索滿足條件，開始張拉施工。2015年5月中旬，錨索全部張拉完成，張拉施工質量分析見表1。

表1統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，實測伸長率均滿足設計標準(±6%范圍內(nèi))，符合設計及規(guī)范要求，張拉伸長值達標率100%，張拉質量滿足設計要求。

表1 錨索張拉施工數(shù)據(jù)統(tǒng)計

4.2 鋼套管安裝及管道灌漿質量分析

錨索預埋鋼套管安裝及管道灌漿數(shù)據(jù)表明，鋼套管安裝合格率100%，管道灌漿實際灌漿量均大于理論灌漿量，符合設計及規(guī)范要求。

4.3 監(jiān)測錨索預應力損失成果分析

監(jiān)測錨索預應力損失成果分析表明，錨索最終載荷鎖定力均滿足設計及規(guī)范要求，質量達到優(yōu)良標準。

5 結 語

苗尾水電站為周調(diào)節(jié)水庫，目前，水庫水位已蓄至1 402.00 m，2017年汛期來水量變化較大，為保證水庫水位，溢洪道閘門啟閉頻繁。對2017年錨索監(jiān)測數(shù)據(jù)跟蹤分析表明，預應力錨索所受載荷隨季節(jié)變化略有調(diào)整，所受載荷整體穩(wěn)定，閘門等在運行過程中未出現(xiàn)異常荷載情況，閘墩、預應力錨塊安全穩(wěn)定。施工質量數(shù)據(jù)分析和運行期間的監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，閘墩預應力錨索發(fā)揮了設計預期功效，為溢洪道閘墩、閘門安全運行提供了可靠保障，進一步印證了閘墩預應力錨索施工程序得當、施工工藝可靠、施工方法可行，為同類型工程提供可借鑒的設計施工經(jīng)驗。