高拱坝闸墩U型锚索免吊运整体施工

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概况

锦屏一级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县和盐源县交界处的雅砻江大河湾干流河段上，是雅砻江下游从卡拉至河口河段水电规划梯级开发的龙头水库，距河口358km，距西昌市直线距离约75km，大坝设计坝高305m。本工程采用堤坝式开发，主要任务是发电。水库正常蓄水位1880m，死水位1800m，正常蓄水位以下库容77.6亿m3，调节库容49.1亿m3，属年调节水库。电站装机6台，单机容量600MW。本工程枢纽建筑物主要由混凝土双曲拱坝(包括水垫塘和二道坝)、右岸泄洪洞、右岸引水发电系统及开关站等组成。

2 主要施工工艺原理

主要利用闸墩混凝土浇筑时，在相应的高程埋设定位锥，墙面强度达到20MPa后，安装[12.6、[6.3槽钢制作成型的三角支架，采用[10槽钢用作联梁将三角支架形成整体后，面层满铺2.5mm花纹钢板形成环形作业平台；相邻闸墩间采用钢栈桥形成环形回路平台为U型锚索现场施工作业平台。在形成的施工作业平台上完成U型锚索的各工序施工，以达到预期的免吊运整体施工效果，保证闸墩混凝土及大坝运行的安全。

3 施工作要点

3.1 主要施工方法

闸墩混凝土浇筑时随仓进行U型预应力锚索孔道(φ219×6mm无缝钢管)的预埋施工，待混凝土达到强度后在闸墩上搭设锚索施工平台，进行锚索制安、穿索、张拉及回填灌浆施工，完成后对外露钢绞线进行切除，对锚索外露锚头回填混凝土保护。

3.2 管道预埋

导流洞底孔锚索最低高程为1683.74m，顶部高程为1720.8m。在闸墩混凝土浇筑至高程1682m～1685m仓位开始搭设样架[14槽钢，在高程1682m仓面上根据测量放样的参数进行弯管端部第一根样架立杆的架立，采用L=8m的[14槽钢，间隔2m距离布置。立杆纵向连接采用[14槽钢，间距2m上升布置，形成方格状，保证样架的整体稳定性。再通过测量测出其高程，管道定位样架槽钢的搭设安装高程=锚索高程-管道半径。

随着仓位浇筑的上升进行样架[14槽钢的架设，仓位按照3m高程分仓，样架搭设采用分仓纵向搭设，根据锚索高程位置调整样架立杆的搭设。

3.3 管道安装

各种管道制作通过验收，运至1885m平台用缆机运输至施工部位，仓位内管道先进行弯管安装，在弯管端部搭设的样架进行弯管的临时加固(主要采用绑扎或点焊)，加工固定好后进行下部直线段的钢管安装，直线段钢管单根长度12m，连接采用对接凹凸法兰，中部加以垫片，保证对接的密实性，随着仓面混凝土浇筑上升至上部直线段管道位置后进行加固安装，每索锚索管道安装重复该施工方法。安装主锚索管道时在管道内部预留一根φ13mm的钢丝绳，以便U型管道后期锚索穿索牵引用。管道安装完成后在每根弯管最低部采用φ25mm钢管引一根灌浆管至坝体下游1688m高程人行栈桥上，引出管应对孔口进行保护，保证孔道的通畅，为后期锚索灌浆使用。

3.4 管道校核

管道安装完成后，对管道的精度进行校核，特别对关键点进行复测，主要控制点有：锚索管道首部端点、上直线管道结束点、下直线管道结束点、锚索管道尾部端点、U型管圆心点；测量队应在仓面上对上述关键点进行复核，对局部有偏差的进行微调，对3.3中管道安装临时加固的进行重新调整，以达到设计要求。

3.5 锚索施工平台搭设

在闸墩混凝土浇筑时预埋定位锥，在混凝土浇筑完成并具有不小于20MPa的強度后，在闸墩混凝土搭设锚索施工平台，满足施工需要，平台搭设具体如下：

3.5.1 锚索编制场地

在3#～5#导流底孔闸墩1720.08m工作面之间架设双线通道栈桥，形成回路，单线长度约66m，以满足锚索编制场地需要。单条通道栈桥长10m，净宽1.2m，共10条，结构型式同“高低块坝段交通栈桥”。

3.5.2 主锚索施工平台

在施工相应闸墩1∶0.8229斜坡面搭设承重脚手架。脚手架宽度4.0m，长约16.0m，搭设间排距1.0m，步距1.5m，斜坡面立杆底部梅花形布置φ28、L=80cm的插筋，外露30cm，满足立杆的抗滑要求，贴坡扫地杆距墙面0.2m，面层双扣件抗滑移，剪刀撑按规范要求布置。连墙件采用φ14钢筋，二步三跨布置，并与混凝土浇筑拉条采用花篮螺栓连接。工作平台面层满铺4cm厚木板，下行通道贴坡布置于排架中部。

3.5.3 次锚索穿索平台

在闸墩正面1714.5m和两侧面1711.5m高程分别搭设悬空钢结构工作平台，为次锚索施工提供通道，并为主锚索施工提供安全保障。

在混凝土施工过程中随仓按设计位置预埋定位锥，墙面强度达到20MPa后安装制作成型的三角支架，各三角支架之间采用5道联梁连接成整体。三角支架采用[12.6槽钢制作，三角支架内部支撑采用[6.3槽钢制作，放置在三角支架上部的联梁采用[10槽钢制作，面层满铺2.5mm花纹钢板。

在两侧穿索平台上搭设1.5m宽双排脚手架，长度约9m。脚手架距墙面0.3m，搭设间距1.0m，排距1.5m，步距1.8m。工作平台满铺4cm厚木板，并随施工层及时调整。其它布置同主锚索施工平台。

3.5.4 穿索牵引系统

采用1台10t慢速卷扬机，布置于1720.08m平台，对应相应穿索施工部位。随混凝土仓位预埋锚固钢板。

闸墩两侧垂直水流方向的三角支架宽度应根据现场实际情况制作，避免导流底孔闸墩两侧因空间狭窄，而导致三角支架平台相碰。

考虑到锚索张拉时，悬挂平台上产生的临时荷载较大，单个锚固系预埋2个定位锥再配2套M8.8级B7螺栓固定三角支架。

3.6 锚索制安

钢绞线下料、制作、运输：钢铰线下料拟在专用生产线上完成。下料长度按照锚索实际孔深、并满足张拉和设计要求的最小长度截取。

(1)将U型锚索钢绞线平行堆放于下料间操作平台上，钢绞线按顺序平放，并对每根钢绞线两端喷涂不同漆色加以标识；

(2)将U型锚索的钢绞线卷绕在专用的锚索转盘上，锚索转盘直径由闸墩预应力锚索专项试验确定。卷盘时牵引头的钢绞线在3m范围内用铁皮和钢丝绑扎牢固，钢绞线的末端头用铁丝松绑，钢绞线的其余部分不绑扎，以免锚索从卷盘上卸下后扭曲变形。挂牌、架空存放于储料架上，并加以覆盖；

(3)闸墩预应力锚索采用长拖车运输，缆机吊至专用锚索钢结构工作平台。

锚索卷盘时的牵引头作为锚索安装时的牵引头。所有钢绞线均通过梳孔器理顺序，梳孔器拟采用尼龙制，结构为万向节形式。

锚索牵引头绑扎牢固后，系上专用钢丝网罩，网罩连接在锚索管道内的牵引钢丝绳上，牵引钢丝绳的另一端使用低速卷扬机牵引。

通过梳孔器理序后的钢绞线，在牵引过程中每2m用铅丝进行绑扎，绑扎的松紧适度，使钢绞线在安装过程中相互不发生交错扭转且又可以沿锚索轴线方向小范围位移。

3.7 锚索张拉

闸墩混凝土抗压强度达到设计张拉要求后，即可进行预应力锚索张拉。

3.7.1 张拉准备

张拉前须对千斤顶、压力表等张拉机具与压力传感器按要求进行配套标定并绘制其标定曲线，以作为锚索正式张拉的依据。按规范要求定期进行标定。

(1)锚索张拉前，先用YDC240Q型千斤顶对锚索单根进行初始应力调整，然后用YCW500型、YCW650型千斤顶进行整束张拉；

(2)解除锚索尾端包裹物，取下定位板，清除锚索及垫座周围的杂物；

(3)安装工作锚夹具，进行初始应力调整；

(4)安装限位板，用YCW500型、YCW650型千斤顶及工具锚；

(5)准备工作检查合格后，即可按设计张拉程序进行锚索张拉。当达到锚索的设计张拉力时，稳压10min～20min后锁定；

(6)张拉按设计要求分级进行，张拉过程缓慢、连续、匀速。张拉过程中，采用应力应变的双控措施对其进行监控。

3.7.2 张拉分级

预紧吨位为单根50kN；整体张拉分级：

0→20%σcon～25%σcon(预紧吨位)→50%σcon→75%σcon→100%σcon→105%σcon～110%σcon(超张拉)

3.8 锚索灌浆

3.8.1 检验真空度

确定抽真空端及灌浆端，安装引出管、闸阀和接头，并联接真空泵机组、灌浆机。关闭除与真空泵连接外的所有阀门，启动真空泵抽真空，使真空度达到-0.1MPa～-0.08MPa并保持其稳定不少于60s(如果不能达到，说明孔道密封不严)。真空度达到要求方可灌浆，否则将密封处理好后才能灌浆。

3.8.2 施灌

按设计的水泥浆配比称量原料，搅拌水泥浆，现场检测浆体稠度，达到规定指标时将水泥浆过滤储存到储浆罐中，并在进入孔道之前一直处于搅动状态。

浆液由NJ600浓浆高速制浆机拌制，浆液输送至1m3储浆桶由2SNS型灌浆机和SK-3真空泵灌浆，灌浆压力控制在0.5MPa～0.6MPa。灌浆记录采用灌浆自动记录仪。

3.9 外锚头保护

封锚：将锚具外150mm的钢绞线用锚索切割机割除；采用无收缩水泥砂浆封锚。锚板、夹片及外露钢绞线采用砂浆全部包裹，覆盖层厚大于15mm。

4 材料与设备

4.1 施工主材

施工所用水泥、钢材、预应力钢绞线及锚具等各种材料符合合同文件及设计要求，使用前提供材质检测资料，报监理人批准后使用。

(1)钢绞线：采用φ15.24mm、1860MPa高强低松弛光面钢绞线，其性能指标应符合GB/T5224-2014规定。

(2)水泥：采用PO42.5普通硅酸盐水泥，其质量应符合国家GB175-2007《普通硅酸盐水泥》的规定。

(3)锚具：采用成都东泉生产的ESM15系列锚具，其质量符合GB/T14370-2015《预应力筋用锚具、夹具和连接器》标准。

4.2 主要施工机具

(1)千斤顶：采用YDC240型、YCW500型、YCW650型千斤顶和2YB2-80型电动油泵配套进行，满足规范DL/T5083-2010要求。

(2)灌浆设备：锚索灌浆采用NJ800高速制浆机、JJS200型浆液搅拌桶、SK-3型真空灌浆泵。

(3)自动记录仪：北京中大华瑞系列。

(4)慢速卷扬机：10t。

5 结语

锦屏一级高拱坝放空底孔及泄洪孔闸墩混凝土均采用U型预应力锚索施工，施工过程中采用已批复的方案进行了生产性试验施工，取得了较好的效果，施工过程中各项质量控制指标都在设计及规范要求范围内。通过大坝监测数据显示，拱坝运营期运行稳定、安全。

高拱坝闸墩U型预应力锚索施工工法的应用，解决了高拱坝闸墩部位施工场地狭小的问题，有效地利用已浇筑的坝段资源，减小了交叉施工的干扰，提高了施工进度，并减少了闸墩混凝土的钢筋用量，节约了施工成本，具有良好的推广应用价值。