全粘結預應力錨索在老撾南康3水電站廠房高邊坡支護中的應用

肖 美，肖 玉 成

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

南康3水電站位于老撾北部瑯勃拉邦省境內的南康河干流上，是南康河規劃三個梯級電站中的最下游一級，壩址距下游瑯勃拉邦市公路里程31 km。電站總庫容為2.24×106m3，屬于二等大(2)型工程，壩頂高程353 m,正常蓄水位高程348 m，壩長153 m，裝機容量為2×30 MW。樞紐建筑物主要由混凝土重力壩、右岸導流洞、引水系統，岸邊式發電廠房等建筑物組成。廠房由主機間、安裝間和副廠房組成?？刂瞥叽纾洪L×寬×高為58 m×20.5 m×43.8 m，水輪機安裝高程為302 m。發電機層高程為310 m,副廠房位于主廠房上游側。

廠房處于壩軸線下游155 m南康河右岸坡腳處，廠房后邊坡地形陡峭，坡度約為55°～60°。開挖坡高80～108 m，最大開挖坡高108 m，廠房邊坡巖性主要為灰巖，夾少量泥質灰巖、角礫狀灰巖。巖層陡傾上游坡內，巖層屬逆向坡，邊坡開挖后巖層易產生裂隙，特別是上壩公路高程350 m以下邊坡巖層產生卸荷張裂隙比較明顯，強卸荷水平深度為30 m左右，邊坡巖體裂隙、節理發育。由于裂隙不利組合和拉裂影響，邊坡巖體穩定性較差。

廠房后邊坡淺層支護采用系統錨桿掛網噴護：右岸高程350 m上壩公路以上邊坡使用6 m錨桿、梅花型布置，開口處布置了18根鎖口錨筋樁，長10 m，入巖9.8 m。公路以下至高程320 m進廠公路之間邊坡采用5 m長錨桿、梅花型布置，間排距為2 m×2 m。鋼筋網片為φ6.5@20 cm×20 cm，噴護厚10 cm的C20混凝土。深層采用單孔無粘結預應力錨索進行支護處理。

根據廠房邊坡支護設計，從上至下布置了5排錨索。在高程350 m公路以上355 m和360 m高程分別布置了2排錨索，公路下方在345 m、340 m、330 m高程以下布置了3排錨索，第4、5排間距為10 m，其他間排距均為5 m。18 00 kN錨索5排，共40根，根據高程及巖層情況進行了不均勻分配。

錨索孔布置排孔數見表1。

1.3 錨索設計參數表

錨索設計參數見表2。

表2 錨索設計參數表

2 主要施工方案

2.1 預應力錨索施工的基本流程

預應力錨索施工工藝流程如下：

2.2 錨索施工的關鍵技術

2.2.1 錨索孔造孔

錨索孔采用YG-80型地質鉆機造孔，測量放樣確定開孔位置，用地質羅盤確定方位角?，F場采用兩臺2×20 m3/min移動式空壓機供風，用內徑75 mm風管接至工作面。

1 800 kN級錨索孔基本技術參數：

(1)錨索孔徑為115 mm；錨孔傾角：與水平面呈10°俯角；錨固段長度為8 m；錨索孔深40 m。

(2)造孔方法：造孔采用YG-80型液壓地質鉆機，采用φ110沖擊器配φ110纖頭，使用風動潛孔錘沖動回轉鉆進方法(圖1)。

(3)鉆進施工參數：鉆進壓力開孔時，使釬頭緊貼巖面低壓沖擊，平穩緩慢推進即可。正常鉆進時pf=2～4 kN；風量Q=14～16 m3/min。

(4)鉆孔過程中異常情況的處理：①在鉆遇破碎地帶時鉆具會發生跳動、坍孔、卡鉆、埋鉆事故。為了保證成孔質量，需進行超前固結灌漿，待凝等強后繼續鉆進；②對于破碎帶較大的圍巖，在安裝錨索前，對錨孔進行灌漿處理；③在鉆進過程中，做好鉆孔記錄，為分析孔內地質情況提供依據。

2.2.2 錨索下料編索

單孔預應力錨索主要由導向帽、單錨頭、錨板、注漿管、導向鋼管、排氣管、無粘結鋼絞線等組成，單孔預應力錨索結構見圖2。

圖1 1 800 kN全長粘結式錨索結構圖

圖2 單孔預應力錨索結構圖

2.2.3 錨索孔驗孔

鉆孔完畢，用風管吹洗鉆孔直至孔口返出的風手感無塵屑，延續5～10 min，鉆孔清孔完畢，采用自制探孔器進行鉆孔深度及孔徑檢測，合格后進行下索施工。

2.2.4 下錨索

錨索運輸過程中，采取有效措施防止其與防護涂層損傷。錨索入孔前，無明顯彎曲、扭轉現象；損傷的防護涂層已修復且合格；進出漿管位置及暢通性檢查合格，錨索安裝采用人工緩慢均勻推進。錨索宜一次放索到位，避免在安裝過程中反復拖動索體，錨索安裝完畢，對外露的鋼絞線進行臨時保護。

2.2.5 錨索灌漿

(1)錨固漿液為水泥純漿。注漿水泥采用P0.42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比采用0.36∶1～0.4∶1，水泥結石體強度要求：R7d≮40 MPa，使用ZJ-400高速攪拌機，攪拌時間不少于30 s。

(2)錨索注漿采用孔底進漿、孔口出漿的孔內有壓循環全孔一次性注漿法，注漿壓力為0.5～0.7 MPa。將制備好的漿液直接送至工作面。錨索注漿前檢查制漿設備、灌漿泵是否正常，檢查送漿及注漿管路是否暢通無阻。在注漿過程中，應觀察出漿管的排水、排漿情況。當排漿比重與灌漿比重相同時才能進行屏漿。當回漿壓力達到0.2～0.3 MPa、屏漿30 min即可結束。

2.2.6 錨拉梁及錨墩的施工

(1)錨拉梁施工。在錨墩底部設計有縱橫向的錨拉梁，尺寸(高×厚)為1 m×0.7 m，鋼筋主筋φ25@200 mm，分布筋φ12@100 mm，鋼筋焊接長度單面為10d，雙面焊為5d(d為鋼筋直徑)，主筋與邊坡錨桿按10d焊接?；炷翉姸葹镃25。為確保混凝土質量，施工過程中按嚴格施工配合比配料，混凝土采用灌車運輸到現場，使用吊車入倉，分層平倉，有序振搗，做到不欠振、不漏、不超。在邊坡承重排架上進行模板的安裝、鋼筋施工和混凝土澆筑。

(2)錨墩施工。按照設計圖紙要求安裝墩導向鋼管、鋼墊板、鋼筋制安并立模，錨墩設計尺寸為底寬110 cm，頂寬錨30 cm，厚40 cm。鋼筋設計采用φ12@150 mm網片，模板使用木工膠合板，確保其表面光潔。混凝土澆筑為邊澆筑邊振搗，充填密實并進行現場取樣，確保錨墩混凝土質量。

2.2.7 錨索張拉

(1)張拉機具采用YDC240Q型千斤頂，電動油泵采用ZB4-500S型，錨具選用ESM15-12型。錨索張拉分兩期，張拉時按分級加載進行。分級荷載：初期為設計工作荷載的0.2、0.25、0.5、0.8倍設計工作荷載，初期由零逐級加載到0.8，錨索張拉施工滯后開挖支護一個梯段，待下一梯段開挖和淺層支護完成后，將上一梯段錨索由0.8倍張拉到1.05倍、經穩壓后鎖定；

(2)若錨索鎖定的張拉力低于規定的設計值，對錨索進行補償張拉至超張拉荷載。預緊作為分級張拉的第一級，采用多次循環預緊方式，預緊荷載為設計荷載的0.2倍。先張拉錨索中心部位的鋼絞線，然后張拉錨索周邊部位的鋼絞線，按照間隔對稱分序進行；

(3)一個張拉循環完畢，進行下一個張拉循環，直至達到設計荷載。錨索張拉過程中，加載及卸載緩慢平穩，加載速率每分鐘不宜超過設計應力的10%，卸載速率每分鐘不宜超過設計應力的20%。

(4)張拉過程中，采用應力控制為主、伸長值校核的雙控操作方法，及時、準確記錄油表壓力讀數、千斤頂伸長值、夾片外長度，當實際伸長值大于理論伸長值10%或小于5%時應停止張拉，及時查明原因，采取措施予以調整后方可繼續張拉。

(5)鎖定為張拉的最后一道工序，鎖定方式直接影響到預應力的損失。施工初期，按設計要求采用緩慢鎖定。無粘結錨索安裝的測力計監測資料顯示，該鎖定方式預應力損失大，超過鎖定噸位的5%，個別達到10%，后經設計、監理、施工等單位研究，決定改用快速鎖定方式。監測結果表明：預應力損失控制在5%以內，符合設計要求，效果良好。

2.2.8 封 錨

錨具外的鋼絞線除留存30 mm外，其余部分切除。外錨頭初期采用可拆卸金屬(塑料)保護罩加注防腐油脂進行封錨。防腐油脂不能含有對錨索有腐蝕性的物質。外錨頭后期采用在防護罩內灌注環氧砂漿封錨保護。

3 結 語

老撾南康3水電站廠房高邊坡巖層為逆向坡，未開挖時，山體穩定，巖層不會發生傾倒變形；開挖后巖體失去支撐，產生傾倒變形。設計采用淺層和深層支護相結合的方式予以控制。淺層采用傳統的錨桿掛網噴護方式，并且堅持上層未支護結束、不得進行下層開挖。深層采用無粘結預應力錨索支護，并在錨墩底面設置了縱橫向的錨拉梁，加強了錨索的整體受力。通過對監測錨索測得的數據進行分析得知其變化在設計要求之內，邊坡處于穩定狀態。實踐證明：無粘結錨索對此類邊坡支護是行之有效的，值得類似工程借鑒。