宜兴抽水蓄能电站重力挡墙预应力锚索加固

徐 丽

(葛洲坝集团第二工程有限公司,成都,610091)

1 工程概况

江苏宜兴抽水蓄能电站上水库库容为530.7万m3,主坝为钢筋混凝土面板混合堆石坝,坝轴线处最大坝高75m,坝顶长494.9m,坝顶宽8m,下游重力挡墙最大高度45m。大坝断面见图1。

图1 上水库主坝标准断面

此坝型为国内外工程界所罕见。鉴于坝型的特殊性和重力挡墙的重要性,设计采用锚索加固挡墙。部分锚索所处地层为花岗斑岩岩脉带或其接触带,花岗斑岩力学指标较低,对锚索工作的可靠性、耐久性提出了较高的要求。业主和设计、施工单位经过调研及实地考察,决定采用新型无粘结压力分散型预应力锚索,对上水库主坝挡墙进行加固。

2 预应力锚索结构

本工程采用按照《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003及《无粘结钢绞线》JG161-2004标准生产的高强低松弛无粘结钢绞线。该钢绞线用 7根 φ5mm钢丝捻制,公称直径为15.24mm,强度级别为1860MPa。

2.1 锚索结构。压力分散型预应力锚索主要由导向帽、锚头、防护罩、锚板、注浆管、高强低松弛无粘结预应力钢绞线等组成,其结构型式见图2。

图2 压力分散型预应力锚索结构

2.2 锚头结构。单锚头结构,由无粘结钢绞线、锚板、挤压套及密封套件组成。多锚头结构,一根锚索由多个锚头构成一组锚头,形成压力分散型锚索的锚固段。锚头数目及组合结构根据设计锚索吨位大小选择。锚头结构见图3。

图3 内锚头结构

3 应用情况

3.1 锚索布置

宜兴抽水蓄能电站上水库主坝重力挡墙,采用的预应力锚索单束设计张拉力为1200kN,锚索总数为84束。其中,35m长37束,45m长38束,65m长9束。预应力锚索布置在挡墙0+219.5m～303.5m之间,间距3m,分两排间隔布置。预应力锚索布置典型断面见图4。

图4 预应力锚索布置典型断面

3.2 锚索施工

锚索在工厂制作,将成品运至工地直接安装,免去在施工现场制作锚索的诸多工序。锚索在廊道内运输方便,安装也不困难。除锚孔注浆外,锚墩混凝土浇筑、锚索张拉、锁定、外锚头防护与传统预应力锚索施工相同。

3.2.1 在花岗斑岩岩脉段的锚索成孔方法。施工过程中,位于花岗斑岩岩脉地段的锚孔在钻孔过程中曾遇到坍孔,还将2个钻头埋进孔中。采用固结灌浆的方法(灌浆压力为 0.5MPa～0.6MPa)进行处理时,由于花岗斑岩不吸浆,固结灌浆对花岗斑岩起不到固结作用,提钻后的孔深仍然无法达到设计孔深。经对泥浆护壁钻进和跟管钻进相比较,跟管钻进不但造价昂贵,施工起来也很烦琐,决定采取泥浆护壁钻进。采用XY-2型回转钻机,护壁泥浆采用200目膨润土均匀拌制,静置24h后使用,泥浆比重控制在1.2左右,成功地解决了花岗斑岩岩脉段内锚索孔的成孔问题。

3.2.2 锚孔注浆采用全孔一次注浆工艺,较传统锚索两次灌浆,工艺简单方便,有利于保证锚固注浆质量。

3.2.3 锚索采用单根预紧,整束张拉。在锚索张拉过程中,测量锚索实际伸长量,并与理论伸长量对比。锚索张拉伸长量对比统计见表1、表2。

表1 35.5m长锚索伸长量记录汇总

表2 45.5m长锚索伸长量记录汇总

在超张拉力范围内,锚索实际伸长值曲线与理论伸长值线较好地吻合,锚索伸长变形属于弹性变形,锚固效果良好。锚索张拉实际伸长值与理论计算伸长值的偏差范围在-2.3%～1.0%,符合规范的±6%偏差范围。

4 监测

为监测预应力锚索的工作状况,设计在花岗斑岩岩脉带内布置了8束监测锚索。监测锚索布置见表3。

表3 监测锚索布置

2005年12月锚索施工全部完成,经过1年多连续监测,锚索测力计监测数据见表4。锚索测力计荷载过程线见图5、图6。

表4 锚索测力计监测数据单位:kN

由监测数据可知,监测锚索预应力损失最大值为60kN,预应力损失率为5.11%,最小值为13kN,损失率为 1.75%,平均预应力损失率为3.42%。监测锚索所在地层为花岗斑岩岩脉带或与砂岩接触带,花岗斑岩力学指标较低,部分锚索预应力损失相对较大,应与其所处地层地质条件有关。目前锚索测力计测值具有随挡墙墙后土压力增加而缓慢增加的趋势。从锚索监测数据变化情况来看,考虑到地层压缩、外锚头及锚索体自身徐变变形等因素的影响,锚索预应力损失应属较小。

5 结语

5.1 压力分散型锚索从结构型式上解决了锚索锚固段应力集中及锚索的防腐问题,对软化系数较低的复杂地层锚固有较强的适应性;结构型式较为可靠,具有锚索整体全程保护、工程质量可靠、施工方便等特点,有良好的推广应用价值。

5.2 由于锚索实行工厂加工,当现场发生变化需要对锚索长度调整时,锚索的生产、运输有一定周期,对预应力锚索连续施工可能会造成一定影响。因此,需要对锚索生产现场化做进一步研究,更好地满足现场施工需要。