预应力锚索在张峰水库溢洪道工程中的应用

侯利梅

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 预应力锚索在张峰水库溢洪道应用情况概述

山西省张峰水库枢纽为Ⅱ等工程，主要建筑物为2级。溢洪道总长369 m，其中闸室段34 m，采用无底坎宽顶堰。闸墩基础进行预应力锚索加固处理，分别采用22根和7根1 860 MPa无粘结钢绞线成束，设计张拉吨位为3 000 kN和1 000 kN。

图1 预应力锚索施工工艺流程图

2 施工工艺流程

预应力锚索施工工艺流程严格按照闸墩锚索施工技术要求进行。根据要求，预应力锚索在完成造孔施工后，利用锚孔进行围岩灌浆，其技术要求参照固结灌浆标准。封孔后一定时间进行扫孔作业、穿索、锚墩浇筑、锚索灌浆和锚索张拉等连贯性工序。

预应力锚索施工工艺流程见图1。

3 主要施工材料及机具

3.1 施工材料

（1）钢绞线∶锚索采用符合设计要求的国标GB5224-2003规定的低松弛预应力钢绞线，型号为无粘结1×7-15.20-1860 MPa钢绞线。

（2）水泥∶预应力锚索孔道灌浆及锚墩混凝土的水泥，选用标号为P.O42.5的水泥。

（3）锚具∶根据锚索为1 000 kN和3 000 kN吨位，锚具选用OVM锚固体系。

3.2 主要施工机具

（1）张拉机具∶锚索为1 000 kN和3 000 kN吨位，采用400 t、650 t千斤顶和配套电动油泵及其机具进行锚索张拉。

施工前，锚索张拉机具进行率定。除配套张拉机具外，率定成果作为正式施工依据。

（2）预应力锚索孔道灌浆采用HJ300制浆机制浆，HBW150-B灌浆泵灌注。

（3）钢绞线断料、切割采用砂轮切割机。

（4）钻机：采用冲击回转钻机，MD-60型。

（5）空压机：采用两台12 m3空压机。

4 具体施工方法及技术措施

4.1 钻孔

锚索试验孔位按设计要求定位测量放线。锚索孔开孔偏差控制在10 cm以内，孔斜误差不大于孔深的2%，钻孔孔径（D170 mm、D130 mm）满足设计要求。

成孔方式采用孔底潜孔锤回转钻进。

施工中做好钻探班报表，详细记录钻孔尺寸、钻渣颜色、钻进速度和岩芯记录等数据。

预应力锚索孔的锚固段，位于稳定的基岩中，当钻孔孔深已经达到设计深度，而仍处于破碎带或断层等软弱岩层时，则请示监理人，经批准后延长孔深，继续钻进，直至稳定的基岩中。

钻孔完毕后，用高压风清理孔道，直至孔口基本不返钻渣为止。在锚索索体安装前，将孔口实施临时封堵，以防止异物掉入孔内。

4.2 围岩灌浆

预应力锚索在完成造孔施工后，要利用锚孔进行围岩灌浆。围岩灌浆采用自下而上灌浆方法，水泥采用不低于P.O32.5级水泥，水灰比为0.5～0.6，压力0.3～0.5 MPa，在设计压力下当注入率不大于0.4 L/min时，继续灌注30 min结束。灌浆结束2～3 d后进行扫孔。

4.3 锚索安装

（1）锚索索体的检查验收∶检查锚索导向帽、隔离架、承载板等锚索附属物安装情况，检查锚索钢绞线、灌浆管顺直，不出现钢绞线打绞的情况，发现问题，及时处理。

（2）穿索∶在穿索前，将锚孔内及孔口周围杂物清除干净，锚索穿索采用人工扛抬，徐徐穿入锚孔内，送入孔道的速度均匀，防止破坏锚索体和使锚索整体扭转的情况。锚索转弯半径不小于3 m。穿索结束后，要及时将锚索外露部位包裹起来，防止污损。

4.4 锚墩浇筑

锚索安装完成后，在混凝土浇筑前，先将基面清洗干净，安装模板、孔口锚垫板。

锚墩的几何尺寸满足设计要求，锚墩立模用自制模板，模板拉条应交叉布置，要与锚墩插筋焊接牢固，支好模板并润湿混凝土接触面后即可浇筑垫座混凝土。垫座混凝土标号不低于C35，采用P.O42.5普通硅酸盐水泥配制，其配比由试验室确定。混凝土拌和采用搅拌机拌制，人工入仓，锚墩浇筑采用插入式Φ30震动棒振捣。锚垫板底部是预应力锚索受力主要部位，浇筑时要严格检查，要保证混凝土振捣密实，以防出现蜂窝麻面。

4.5 锚索灌浆

根据施工经验及国内通常做法，建议将锚索灌浆采用水泥浆。灌浆胶凝材料拟采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，拌制水泥砂浆，按试验室的配合比进行配制，其强度不低于35 MPa。

灌浆前应在孔口设置进浆管、出浆管。孔口止浆采用带有法兰铁管固定在锚垫板上，预留出浆口并用胶垫密封，出浆管与锚垫板出浆口连接。灌浆压力要达到0.2 MPa从进浆管灌入水泥砂浆，检查回浆管返浆，当回浆管为水泥砂浆时，开始屏浆。保持0.2～0.3 MPa压力、屏浆20 min后结束灌浆。

灌浆过程中留取水泥浆试样，龄期达到后送试验室检验强度，满足设计强度要求。

4.6 锚索张拉

（1）当预应力锚索内砂浆强度和锚墩混凝土强度经验证满足设计强度要求后，进行张拉工序作业。

（2）按照钢绞线编号顺序安装工作锚板、工作夹片，安装工作夹片要平整且夹片分缝均匀。单根钢绞线预紧力采用30 kN，预紧两个循环。预紧时测量单根钢绞线的伸长值，如不能满足要求，则增加预紧循环，直至符合要求。预紧完毕后，安装张拉千斤顶、工具锚板及工作夹片，并检查安装误差。

（3）张拉要严格执行操作程序，采用应力应变双控措施。每一级张拉到位后，测量锚索伸长值并记录。张拉过程要严格执行技术规范和行业标准，要求缓慢、连续、匀速。

在张拉过程如出现钢绞线断丝或伸长值异常变化等现象，立即停机查明原因，排除故障后继续张拉。

（4）锚索张拉时，在千斤顶张拉端外侧安装防护装置，以防张拉时，钢绞线或锚具夹片断裂失效后飞出伤人。

5 质量保证措施

（1）对编成的锚索体进行检查。检查各个承载板的钢绞线位置、编号是否相符。

（2）锚索体固定端挤压套认真安装，并进行复查。

（3）穿索时缓慢进行，不强行穿索，避免锚索体在孔内互相缠绕，保证将索体全部穿入内。

（4）锚索灌浆要保证砂浆强度，严格按照设计执行。

（5）锚墩混凝土严格按照配合比进行，并振捣密实。

6 安全保证措施

（1）张拉现场用竹排设立围护设施，并用铁丝固定，挂警示牌，防止钢绞线破坏时飞出伤人。

（2）非作业人员不允许进入作业区，千斤顶出力方向45°内不允许站人。

（3）所有作业人员佩戴安全帽。

7 结语

张峰水库溢洪道锚索体围岩为中-弱风化细砂岩，岩体完整，吃浆量极少，在较短的时间内能达到规定的注入率。故围岩灌浆结合锚索灌浆进行，具体步骤为：成孔后首先穿索，穿索后孔口封闭进行围岩灌浆，达到结束标准后进行锚索灌浆，锚索灌浆的水泥浆（水胶比0.4：1）将围岩灌浆的水泥浆（水灰比0.6：1）从底部置换出。在回浆管观测回浆比重，当与进浆比重相当时，即可进行屏浆作业，同样可保证锚索体质量，满足设计要求。