棉花灘水電站預(yù)應(yīng)力閘墩錨索施工

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簡(jiǎn)介： 棉花灘水電站大壩預(yù)應(yīng)力錨索施工在導(dǎo)管制作、安裝，錨墊板的預(yù)埋、錨索下料、編索、張拉、觀測(cè)等工序施工中遇到一系列問題，監(jiān)理工程師組織設(shè)計(jì)、施工單位共同研究，對(duì)施工工藝進(jìn)行了改進(jìn)，取得了良好的效果。
關(guān)鍵字：預(yù)應(yīng)力 錨索 張拉 超張拉 鋼鉸線 棉花灘水電站

1 預(yù)應(yīng)力錨索施工?

　　棉花灘水電站大壩預(yù)應(yīng)力錨索包括溢洪道閘墩預(yù)應(yīng)力錨索和泄水底孔出口閘墩預(yù)應(yīng)力錨索兩部分，共178束。錨索采用直徑為φ15.24 mm、極限抗拉強(qiáng)度為1 860MPa的高強(qiáng)低松馳鋼鉸線；溢洪道閘墩部分裝有測(cè)力計(jì)的錨索采用無粘結(jié)的鋼鉸線。錨固體系采用柳州建筑機(jī)械總廠生產(chǎn)的OVM錨固體系，設(shè)計(jì)張拉力見表1。?

　　1.1 導(dǎo)管的制作、安裝與錨墊板預(yù)埋?

　　棉花灘水電站大壩預(yù)應(yīng)力錨索孔道采用了預(yù)埋鋼導(dǎo)管成孔，導(dǎo)管在加工廠下料、打磨管口，在現(xiàn)場(chǎng)拼裝，對(duì)傾角、高差較大導(dǎo)管進(jìn)行了多次拼裝、預(yù)埋；導(dǎo)管采用套接的方式連接，確保了導(dǎo)管連接同心，導(dǎo)管拼裝過程中采取了測(cè)量放樣→拼裝→校核→調(diào)整→再校核→驗(yàn)收合格后焊接固定的質(zhì)量保證程序，確保了導(dǎo)管的預(yù)埋精度。?

　　泄水底孔錨墊板預(yù)埋初期未焊接固定，拆模后發(fā)現(xiàn)有些錨墊板與導(dǎo)管的垂直度偏差超過設(shè)計(jì)要求，對(duì)超過要求的采取了在錨墊板上加墊與垂直度偏差相同角度的楔形塊解決。溢洪道錨墊板預(yù)埋時(shí)，將喇叭管與導(dǎo)管套接，經(jīng)調(diào)整合格后再焊接固定，施工后檢驗(yàn)結(jié)果表明：溢洪道錨墊板預(yù)埋均符合設(shè)計(jì)要求。為防止水泥漿流入孔道，灌漿孔和喇叭口采取了用水泥紙或鐵皮封口等保護(hù)措施。?

　　1.2 編索與穿索?

　　鋼鉸線開盤后，基本上呈直線，無需進(jìn)行調(diào)直，編索時(shí)將錨索的每根鋼鉸線兩端均用油漆作對(duì)應(yīng)標(biāo)記，按順序排列編索，穿索前檢查錨墊板與導(dǎo)管的垂直度，合格后方可穿索，安裝錨板時(shí)按鋼鉸線上所作的標(biāo)記對(duì)應(yīng)安裝，做到兩端互相對(duì)應(yīng)，以確保鋼鉸線不相交、不扭曲，減小鋼鉸線之間磨擦。?

　　1.3 錨索張拉?

　　錨索張拉前先對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行配套率定和編號(hào)。預(yù)緊采用分股預(yù)緊的方式，預(yù)緊程序?yàn)椋核酱五^索先預(yù)緊中心3根鋼鉸線，再預(yù)緊周邊9根鋼鉸線；主錨索先預(yù)緊中心5根鋼鉸線，再預(yù)緊次中心的6根鋼鉸線，最后預(yù)緊周邊的9根鋼鉸線。為保證預(yù)緊效果，進(jìn)行了預(yù)緊試驗(yàn)，在試驗(yàn)索張拉端不安裝工作夾片，采用一次整體張拉，按油壓表每2 MPa測(cè)一次伸長(zhǎng)值，繪出張拉力與伸長(zhǎng)值的關(guān)系圖，將圖形中直線段與折線段的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的張拉力作為預(yù)緊力。根據(jù)試驗(yàn)確定預(yù)緊力為0.15倍設(shè)計(jì)張拉力，按此預(yù)緊力施工預(yù)緊效果良好。?

　　整體張拉，采取了分級(jí)張拉方式，即按油壓表讀數(shù)每10 MPa進(jìn)行分級(jí)，每級(jí)測(cè)一次伸長(zhǎng)值，裝有測(cè)力計(jì)時(shí)進(jìn)行同步觀測(cè)，并比較實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值、測(cè)試力與千斤頂出力，若兩者超出設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，暫停張拉，查明原因后再?gòu)埨?，以便及早發(fā)現(xiàn)問題。卸荷鎖定后（油壓表讀數(shù)回零時(shí)）再測(cè)一次油缸的長(zhǎng)度，計(jì)算回縮量（回縮量=超張拉時(shí)油缸長(zhǎng)度-回零時(shí)油缸長(zhǎng)度-張拉端從工作錨到工具錨間鋼鉸線超張拉伸長(zhǎng)值），若回縮量大時(shí)，應(yīng)查明原因進(jìn)行處理，確保錨索的鎖定應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力。?

2 施工中遇到的問題及解決方法?

　　2.1 伸長(zhǎng)值的計(jì)算與影響因素?

　　泄水底孔預(yù)應(yīng)力閘墩水平次錨索在試驗(yàn)索張拉時(shí)，發(fā)現(xiàn)實(shí)際伸長(zhǎng)值大于理論伸長(zhǎng)值的1.1倍 ，超過規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，經(jīng)分析主要有以下兩個(gè)原因，一是未考慮張拉時(shí)錨固端工作夾片和張拉端工具夾片的跟進(jìn)量。測(cè)試結(jié)果表明，從預(yù)緊力到超張拉力，柳州OVM錨固體系兩夾片的跟進(jìn)量之和約為9～10 mm，而短錨索總伸長(zhǎng)值本身較小，夾片跟進(jìn)量占錨索伸長(zhǎng)值的比例相對(duì)較大，為此計(jì)算錨索實(shí)際伸長(zhǎng)值時(shí)必須考慮夾片的跟進(jìn)量，錨索實(shí)際伸長(zhǎng)值應(yīng)等于油缸伸長(zhǎng)值減去夾片跟進(jìn)量；二是九江鋼鉸線的直徑在15.04～15.24 mm之間，偏小。 

　　2.2 錨夾具與鋼鉸線的配套問題?

　　在泄水底孔水平試驗(yàn)索張拉時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼鉸線鎖定時(shí)回縮量大，應(yīng)力損失大，檢查發(fā)現(xiàn)鋼鉸線伸長(zhǎng)部分無刮痕。分析上述現(xiàn)象認(rèn)為是由于限位板與工作錨板的間距過大，導(dǎo)致鋼鉸線鎖定時(shí)，工作夾片未與鋼鉸線同步跟進(jìn)，引起鋼鉸線回縮量加大。后經(jīng)調(diào)整限位板的結(jié)構(gòu)，使回縮量控制在廠家要求的6 mm左右。?

　　在溢洪道閘墩無粘結(jié)鋼鉸線錨索剛開始施工時(shí)，由于未考慮到同規(guī)格（φ15.24 mm）的有、無粘結(jié)兩種鋼鉸線直徑上的差異，仍舊使用原限位板，結(jié)果發(fā)現(xiàn)測(cè)力計(jì)測(cè)試力與千斤頂出力相差達(dá)30%左右，繼續(xù)張拉，鋼鉸線相對(duì)伸長(zhǎng)值又在理論計(jì)算范圍之內(nèi)。為分析原因測(cè)試了鋼鉸線的直徑，并檢查鋼鉸線伸長(zhǎng)部分的刮痕情況和預(yù)緊伸長(zhǎng)值。檢查結(jié)果表明，無粘結(jié)鋼鉸線直徑為15.24～15.60 mm大于有粘結(jié)鋼鉸線，導(dǎo)致鋼鉸線伸長(zhǎng)部分刮痕較嚴(yán)重；預(yù)緊伸長(zhǎng)值偏小，則是由于限位板與工作錨板間距過小，使夾片與鋼鉸線磨擦過大引起的。經(jīng)調(diào)整限位板的結(jié)構(gòu)，更換限位板后，解決了問題。?

　　2.3 測(cè)力計(jì)測(cè)試力與千斤頂出力差值的影響因素及處理辦法?

　　(1)現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)錨墊板與錨索軸線垂直度總存在一定的偏差，因此引起測(cè)力計(jì)偏心受壓，而產(chǎn)生測(cè)試誤差。根據(jù)測(cè)力計(jì)的工作原理，測(cè)力計(jì)的率定系數(shù)是測(cè)力計(jì)均勻受壓時(shí)測(cè)力計(jì)中所有應(yīng)變計(jì)應(yīng)變平均值與壓力線性回歸系數(shù)，若在測(cè)力計(jì)偏心受壓時(shí)，仍按儀器率定系數(shù)計(jì)算，將產(chǎn)生一定的計(jì)算誤差，且測(cè)力計(jì)測(cè)試力與千斤頂出力誤差隨張拉力增大而增大。經(jīng)分析、研究采取了按每只應(yīng)變計(jì)的率定系數(shù)分開計(jì)算應(yīng)力，然后取平均值，減小了測(cè)力計(jì)計(jì)算誤差。但當(dāng)錨墊板與錨索軸線垂直度誤差大于1°時(shí)，鋼鉸線與導(dǎo)管口的磨擦較大，應(yīng)加楔形塊進(jìn)行解決。?

　　(2)由于錨夾具與鋼鉸線不配套，張拉端工作夾片與鋼鉸線間磨擦力加大引起測(cè)力計(jì)的壓力減小，在這種情況預(yù)緊時(shí)測(cè)試力與千斤頂?shù)某隽φ`差較大，且兩力的差值隨張拉力的增大變化較小，對(duì)此采取了更換限位板的方法解決。?

　　(3)由于測(cè)力計(jì)安裝偏斜等原因，鋼鉸線與測(cè)力計(jì)產(chǎn)生磨擦引起測(cè)試誤差，對(duì)這種情況采取了使用退錨器退出夾片后重新安裝的解決辦法。?

　　2.4 超張拉力的確定?

　　短錨索總伸長(zhǎng)值小，鎖定回縮量占伸長(zhǎng)值的比例大，應(yīng)力損失大，如泄水底孔水平次錨索長(zhǎng)12 m，達(dá)到超張拉力時(shí)，鋼鉸線理論伸長(zhǎng)量為60 mm，按OVM錨具廠家要求鎖定回縮量6 mm計(jì)算，鋼鉸線回縮鎖定應(yīng)力損失達(dá)10%，而設(shè)計(jì)超張拉系數(shù)為1.05，因而鎖定力無法達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力，經(jīng)研究對(duì)短錨索的超張拉系數(shù)進(jìn)行了修改，最大超張拉系數(shù)提高到1.18。另外張拉端工作夾片對(duì)鋼鉸線有一定的磨擦，該磨擦力也應(yīng)考慮在超張拉之中，因此超張拉系數(shù)應(yīng)根據(jù)錨索的長(zhǎng)度和錨固體系回縮量來確定。?

　　2.5 補(bǔ)張拉?

　　泄水底孔及溢洪道3號(hào)閘墩在張拉2～3 d后進(jìn)行了補(bǔ)張拉，后由于工期緊，考慮鋼鉸線的應(yīng)力仍有富裕(根據(jù)泄水底孔預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)力觀測(cè)成果，在張拉后2～3 d之內(nèi)預(yù)應(yīng)力損失均小于設(shè)計(jì)張拉力的2%)，經(jīng)研究將設(shè)計(jì)張拉力提高2%，并取消補(bǔ)張拉工序，從而大大縮短了施工時(shí)間，提高了工作效益。?

　　2.6 切割?

　　原設(shè)計(jì)要求對(duì)多余的鋼鉸線采用機(jī)械法切割，由于高空作業(yè)難度大，經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工共同對(duì)泄水底孔水平次錨索N10（安裝有測(cè)力計(jì)）進(jìn)行氣割試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，測(cè)力計(jì)測(cè)試溫度僅上升0.3℃，預(yù)應(yīng)力無損失，為此決定多余的鋼鉸線距錨墊板面40cm處采用氣割法進(jìn)行切割。 

3 結(jié)語?

　　(1)棉花灘水電站閘墩預(yù)應(yīng)力錨索施工測(cè)試結(jié)果表明，其實(shí)際伸長(zhǎng)值在理論伸長(zhǎng)值的97%～106%之間，測(cè)力計(jì)與千斤頂出力誤差小于5%，施工質(zhì)量達(dá)到了規(guī)范要求。?

　　(2)棉花灘預(yù)應(yīng)力錨索精心組織施工，改進(jìn)了施工工藝，對(duì)施工中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了認(rèn)真的分析、找出了原因，采取了有效的措施，取得了良好的效果，為今后預(yù)應(yīng)力錨索施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。