溪洛渡水電站左岸進(jìn)水口天然邊坡

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摘 要   預(yù)應(yīng)力錨索通過其施加的預(yù)應(yīng)力將不穩(wěn)定的山體部分穩(wěn)固地與穩(wěn)定山體組成整體，確保邊坡的穩(wěn)定，防止巖體發(fā)生位移、變形，以達(dá)到加固邊坡的目的, 在水電站高邊坡加固中應(yīng)用已越來越多，文章著重對預(yù)應(yīng)力錨索在天然邊坡施工中的工藝及注意事項進(jìn)行了表述。 關(guān)鍵詞   預(yù)應(yīng)力錨索；施工技術(shù) 1 工程概況 溪洛渡水電站位于四川省雷波縣和云南省永善縣接壤的金沙江溪洛渡峽谷中，為金沙江下游河段梯級開發(fā)規(guī)劃的第三個梯級電站，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、攔沙和改善下游航運(yùn)等綜合利用效益的特大型水電站。溪洛渡水電站水庫正常蓄水位600m，總庫容126.7億m³，調(diào)節(jié)庫容64.6億m³，總裝機(jī)容量為12600MW（18臺×700MW/臺）。電站由壩高為278m的混凝土雙曲拱壩、泄洪洞建筑物及引水發(fā)電建筑物等組成。 左岸電站進(jìn)水口開挖線以上至13層平臺天然邊坡，地形陡峻，坡角一般70~80度，部分地段近直立，局部呈倒懸。邊坡頂部為13層平臺，高程約770~720m，邊坡底部為電站進(jìn)水口610m平臺，邊坡高度100~160m。左岸電站進(jìn)水口開挖開口線以外天然邊坡巖體卸荷拉裂現(xiàn)象嚴(yán)重，坡面分布較多危巖體，特別是13層陡壁上分布的危巖體塊體較大，拉裂縫普遍張開5~10cm，邊坡穩(wěn)定性差。對左岸電站進(jìn)水口開口線以上至13層頂部平臺，進(jìn)水口上游樁號壩0-648.42m至下游樁號壩0-253m之間的天然邊坡采用錨索+系統(tǒng)錨噴支護(hù)措施進(jìn)行加固。 2 施工范圍及施工參數(shù) 左岸電站進(jìn)水口開挖線以上至13層平臺天然邊坡錨索支護(hù)參數(shù)為：13層頂開口線以下5m設(shè)置一排P=1000KN預(yù)應(yīng)力錨索，長度30m，傾角15度，方位角N41⁰42^〃00^〃E，間距5.0m；開口線以下20m設(shè)置一排P=1500KN預(yù)應(yīng)力錨索，長度35m，傾角15度，方位角N41⁰42^〃00^〃E，間距6m。在邊坡支護(hù)施工過程中發(fā)現(xiàn)，在壩0-454~壩0-454段危巖體較大，地質(zhì)條件差，隨機(jī)增加預(yù)應(yīng)力錨索，編號為ML-3-1~ ML-3-8。上述部位共施工預(yù)應(yīng)力錨索164根。預(yù)應(yīng)力錨索主要參數(shù)見表1。 表1 預(yù)應(yīng)力錨索主要參數(shù)

項目 1000KN級 1500KN級 備注 設(shè)計張拉力/KN 1000 1500   設(shè)計超張拉力/KN 1100 1650   錨索設(shè)計長度/m 30 35   鋼絞線強(qiáng)度/MPa 1860 1860   內(nèi)錨段長度/m 6 7   張拉段長度/m 24.5 28.5 含千斤頂段0.5m 傾角/⁰ 15 15 俯角 方位角/⁰ N41⁰42^〃00〃E N41⁰42^〃00〃E   孔徑/mm 115 130   鋼絞線截面積/mm² 140×7 140×10 截面積×股數(shù) 彈性模量/MPa 2.0×10⁵ 2.0×10⁵ 廠家提供數(shù)據(jù)

3        施工工序流程 預(yù)應(yīng)力錨索的施工工序見圖1。 圖1 預(yù)應(yīng)力錨索施工工序圖 4 預(yù)應(yīng)力錨索施工 通過把開裂、破碎巖體連接成整體，錨固在地層較為穩(wěn)固的巖體上，通過施加預(yù)應(yīng)力，使錨索張拉長度范圍內(nèi)的破碎軟弱巖體（層）擠壓密實，提高巖層層面間的正壓力和摩阻力，防止開裂松散巖體發(fā)生位移、變形，從而達(dá)到加固邊坡的目的。這種方法的最大特點是：可保持既有坡面狀態(tài)下深入坡體內(nèi)部進(jìn)行大范圍加固；預(yù)先主動對邊坡松散巖層施加正壓力，起到擠壓鎖固作用；同時，通過對錨索孔注漿，漿液充填裂隙和孔隙，又可提高破碎巖體的強(qiáng)度和整體性。溪洛渡水電站左岸電站進(jìn)水口天然邊坡錨索為無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索，圖2為預(yù)應(yīng)力錨索組裝圖。 圖2 預(yù)應(yīng)力錨索組裝圖 4.1 鉆孔 造孔前按設(shè)計要求用噴漆放出孔口點位，將方位控制點用噴漆標(biāo)于排架橫桿上。造孔設(shè)備為100B風(fēng)動鉆機(jī)，鉆桿直徑φ70mm，鉆頭直徑分別為φ115mm和φ130mm兩種。造孔時用羅盤測量鉆孔傾角，用排架橫桿上的方位控制點控制方位，當(dāng)鉆進(jìn)20cm后進(jìn)行校核角度，及時糾偏。在鉆進(jìn)至錨固段時根據(jù)返渣情況判斷巖石巖性，雖天然邊坡表面巖石破碎、完整性差，但錨索內(nèi)錨段巖石堅硬、較完整，符合錨固段巖性要求。 在遇到巖石破碎，塌孔現(xiàn)象嚴(yán)重時，采取固壁灌漿(灌漿壓力0.2 ~0.3 MPa)對孔壁進(jìn)行處理，漿液水灰比為0.4:1。待注漿完成漿液初凝后,重新掃孔鉆進(jìn)，直至達(dá)到設(shè)計孔深為止。 4.2 錨索編束、穿束 4.2.1 鋼絞線下料 下料前先對鋼絞線進(jìn)行檢查，主要檢查外包裝完整，表面應(yīng)無油漬、銹蝕、毛刺、損傷；PE護(hù)套無損傷，廠家提供的材質(zhì)證明書、產(chǎn)品合格證、實驗檢驗報告等?，F(xiàn)場錨索制作在13層平臺上進(jìn)行，并在現(xiàn)場將防雨、防塵染材料配備到位。按照錨索長度將錨索支架擺放到位，鋼絞線采用切割機(jī)下料，將切割好的鋼絞線在支架上平順排列，一段對齊?？紤]到基礎(chǔ)面平整程度及千斤頂長度，實際鋼絞線下料長度比孔道長度大1.0~1.5m。鋼絞線下料長度計算公式如下：                                          L=s+h                                      (1) 式中：L—鋼絞線下料長度，mm； s—實測孔道長度，mm； h—錨墊板外鋼絞線使用長度，mm。 4.2.2 錨索編制 先將錨固段及錨頭的PE套管剝?nèi)?，將鋼絞線松開成單絲，使用鋸末去除鋼絞線表面的油脂，再用清洗劑進(jìn)行清洗，以確保鋼絞線干凈。然后用編簾法將鋼絞線編制成單股，錨固段與張拉段分界處用防油膠帶纏封，按照錨索相應(yīng)噸位股數(shù)將鋼絞線和進(jìn)回漿管穿在隔離架上，用黑鐵絲將鋼絞線、進(jìn)回漿管和隔離架進(jìn)行綁扎牢固，為便于識別和灌漿方便，將進(jìn)漿管切成斜口。內(nèi)錨段每1.0m安裝一個隔離架，自由段每2m安裝一個隔離架。同時，在內(nèi)錨固段兩隔離架之間需綁扎一道黑鐵絲，形成一道收縮結(jié)，進(jìn)漿管包裹在鋼絞線內(nèi)，防止安裝過程中受到損傷破裂。編束完成后仔細(xì)檢查PE套管，破損處纏繞密水膠布。 4.2.3 錨索穿束 錨索孔驗收合格后可進(jìn)行索體穿束，穿束前，檢查索體和孔號、孔深、鋼絞線的順直性、進(jìn)回漿管的位置、暢通等情況，檢查無誤后用人工進(jìn)行安裝，安裝時用人工通過排架向下抬運(yùn)至錨索孔處,緩慢均勻推進(jìn)。錨索安裝完成后對進(jìn)回漿管進(jìn)行通試，確保暢通后對外露的鋼絞線和孔口進(jìn)行臨時防護(hù)。 4.3 錨索灌漿 采用孔口堵塞、一次性全孔灌漿。制漿站設(shè)在13層道路內(nèi)側(cè)，處于施工錨索上方。漿液為水灰比0.4：1的純水泥漿，水泥標(biāo)號P.O42.5硅酸鹽水泥。灌漿前對制漿機(jī)、灌漿泵、灌漿自動記錄儀及管路連接等情況進(jìn)行檢查。制漿設(shè)備為高速攪拌機(jī)，所拌制的漿液均勻性、流動性較好。由于灌漿管路受現(xiàn)場地形影響，灌漿壓力損失較多，因此灌漿泵為活塞式，能確保灌漿壓力。灌漿時密切注意灌漿量，因邊坡巖石破碎、裂隙較多，灌漿量較大時，采用間隙式灌漿法，同時漿液中添加YSP-8速凝劑，添加比例為0.6%。 4.4 錨墩頭制作、澆筑 錨墩頭制作前先將澆筑部位的基巖面用人工清理干凈。在錨索孔口周邊打設(shè)4個插筋（φ25mm，L=0.7m），入巖0.5m，用錨固劑錨固，φ12螺紋鋼筋焊接在插筋上形成錨墩頭鋼筋。后進(jìn)行孔口預(yù)埋鋼墊板（300×300×50mm）、錨索孔口套管和墩頭回填進(jìn)回漿管的安裝?？卓谔坠芘c孔軸、錨索確保同心，其具體安裝方法為：首先套管下料時其軸線與鋼墊板結(jié)合面保持垂直（用角尺量測），然后把護(hù)管嵌入孔內(nèi)，將護(hù)管方位、傾角調(diào)整到與錨索孔軸方向一致時對護(hù)管進(jìn)行加固，以確保護(hù)管、錨索孔、錨墊板方向準(zhǔn)確，減小張拉時的摩擦損失或防止錨索被剪切破壞?；炷亮⒛０村^墩頭體型進(jìn)行，模板縫隙用錨固劑填充。立模完畢后，進(jìn)行混凝土澆筑，混凝土標(biāo)號為C35，按照配合比拌制。將拌制成的混凝土運(yùn)至13層頂?shù)缆?，利用懸掛在邊坡上的溜筒送至墩頭處，用人工入倉，手持式軟軸振搗棒振搗。 4.5 錨索張拉 錨索張拉是預(yù)應(yīng)力錨索施工過程中的關(guān)鍵工序，張拉的好壞直接影響錨索的施工質(zhì)量。 4.5.1 張拉準(zhǔn)備 張拉前充分做好準(zhǔn)備工作，其內(nèi)容包括： 1 張拉作業(yè)平臺的搭設(shè)。搭設(shè)平臺要綁扎牢固、影響張拉的排架桿件要移除、手動葫蘆移動千斤頂?shù)臈U（扣）件要加固牢靠。 2 張拉時的工機(jī)具。包括壓力表、千斤頂、限位板、油泵、游標(biāo)卡尺、工具錨、扳手、手錘等等張拉時必須的工機(jī)具齊全、完好情況。 3 張拉中的各種合格證、文件等。包括錨夾具合格證、張拉機(jī)具已配套標(biāo)定的證明文件等。 4 各級張拉時千斤頂相對應(yīng)壓力表讀數(shù)計算。根據(jù)已配套標(biāo)定的證明文件，千斤頂與油表之間關(guān)系方程為（校驗日期2010年3月12日）：                                      P=0.0221F-1.33                                 （2） R²=0.9999                                       （3） 式中：P—油表讀數(shù),MPa； F—壓力機(jī)讀數(shù),kN。 5 鋼絞線理論伸長值的計算。預(yù)應(yīng)力錨索張拉理論伸長值按下式計算:                                       △L=PL/EA                                     （4） 式中:△L—理論伸長值,mm； L—張拉段長,m； F—張拉力,kN； E—鋼絞線彈性模量,MPa； A—絞線截面積,mm²。  4.5.2 張拉實施 張拉前檢查油泵及錨具的安裝情況，手動葫蘆不能拉的過緊，避免千斤頂與錨墊板緊貼不密。夾片安裝要平整，由于錨具摩阻不同或錨具安裝工藝上的問題，致使夾片在張拉過程中不能平齊跟進(jìn)，出現(xiàn)錯牙。這時夾片對鋼絞線的咬合面積及咬合力減小，致使錨索的張拉效果受到一定的影響，所以錨索張拉中夾片安裝時要注意錯牙不能過大。 張拉機(jī)具安裝到位后可進(jìn)行張拉，根據(jù)率定報告中的數(shù)值計算出與錨索各級張拉力相對應(yīng)的壓力表度數(shù)，通過控制油泵壓力表度數(shù)實現(xiàn)千斤頂對錨索的各級張拉力。預(yù)緊張拉和整束張拉中的千斤頂和壓力表必須按率定報告配套使用。單根張拉使用YCW20穿心式千斤頂，預(yù)緊力為0.05σcon（δcon為設(shè)計張拉噸位），使各根鋼絞線初始應(yīng)力均勻，順序按照先中間后周邊、對稱均衡的原則，預(yù)緊過程中特別注意不可遺漏，鋼絞線全部預(yù)緊完后，即可進(jìn)行整束張拉。整束張拉采用YCW250G千斤頂及ZB4－500型電動油泵。整束張拉按0-0.25δcon-0.5δcon-0.75δcon-1.0δcon-1.1δcon分級加載方式進(jìn)行，張拉達(dá)到分級張拉噸位時，持荷穩(wěn)定3min，達(dá)到設(shè)計噸位的110%時，持荷穩(wěn)定20min，后鎖定。在錨索張拉過程中為了檢驗張拉作業(yè)是否正常，采取以張拉力為主、伸長值校核的雙控操作方法。張拉控制荷載以壓力表讀數(shù)和測力計顯示為主，記錄張拉各級加載穩(wěn)壓前后鋼絞線伸長值，并根據(jù)鋼絞線理論伸長值進(jìn)行校核驗算，量測鋼絞線伸長值和回縮值，若實測值大于理論伸長值的10%或小于5%時，停止張拉，查明原因后在進(jìn)行張拉。鎖定后在鋼絞線夾具摩擦產(chǎn)生的痕跡處用游標(biāo)卡尺量測長度，封錨前再次進(jìn)行量測，若應(yīng)力下降到設(shè)計噸位以下時，進(jìn)行補(bǔ)償張拉。表2為部分錨索張拉值。 表2部分錨索張拉實測值與理論值對比表 錨索 編號 實測值 (mm) 相差 率(%) 錨索 編號 實測值 (mm) 相差 率(%) 錨索 編號 實測值 (mm) 相差 率(%) ML-1-01 144.45 5.05 ML-1-12 143.35 4.25 ML-2-05 162.86 -3.00 ML-1-02 141.75 3.09 ML-1-13 140.65 2.29 ML-2-06 172.66 2.84 ML-1-03 143.35 4.25 ML-1-14 141.45 2.87 ML-2-07 171.16 1.94 ML-1-04 141.25 2.73 ML-1-15 134.75 -2.00 ML-2-08 174.56 3.97 ML-1-05 144.25 4.91 ML-1-16 138.45 0.69 ML-2-09 174.56 3.97 ML-1-06 141.45 2.87 ML-1-17 141.45 2.87 ML-2-10 173.36 3.25 ML-1-07 139.75 1.64 ML-1-18 138.35 0.62 ML-2-11 173.96 3.61 ML-1-08 136.65 -0.62 ML-2-01 173.56 3.37 ML-2-12 172.86 2.95 ML-1-09 144.25 4.91 ML-2-02 172.66 2.84 ML-2-13 165.66 -1.33 ML-1-10 143.25 4.18 ML-2-03 173.76 3.49 ML-2-14 173.66 3.43 ML-1-11 144.75 5.27 ML-2-04 165.66 -1.33 ML-2-15 172.66 2.84 注：1 錨索實測值為設(shè)計張拉噸位110%時的伸長值；  2 1000KN級和1500KN級理論伸長值分別為：137.5mm和167.9mm。 根據(jù)以上數(shù)值可以看出，錨索實際伸長值均在+10%~-5%理論范圍內(nèi)，符合預(yù)應(yīng)力錨索張拉規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，充分說明預(yù)應(yīng)力錨索施工質(zhì)量達(dá)到技術(shù)規(guī)范要求，達(dá)到了錨固巖體的目的。 4.6 封錨 封孔回填灌漿在張拉結(jié)束7天后進(jìn)行，先進(jìn)行墩頭段回填灌漿，完成后用切割機(jī)對鎖具以外的鋼絞線進(jìn)行切除，鋼絞線余留10cm左右長度。封錨用混凝土封閉，立模完成后入倉振搗密實。拆模后將墩頭表面清理干凈，墩頭用磁漆粉刷，1000KN級為藍(lán)色，1500KN級為黃色。 5 結(jié)束語 預(yù)應(yīng)力錨索對開裂、破碎巖體施加預(yù)應(yīng)力，增強(qiáng)被加固巖體的穩(wěn)定，改善巖體的應(yīng)力狀態(tài)，提高巖體的穩(wěn)定性，從而達(dá)到加固邊坡的目的。通過在施工中揭示的問題，采取有效的施工方法和措施，達(dá)到了施工預(yù)期目的，符合施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，為今后類似工程施工積累了較豐富的經(jīng)驗，起到一定地借鑒作用。   作者簡介：胡禮文 男（1983-）助理工程師 中國水電四局有限公司第五分局溪洛渡項目部建工二隊總工程師           張自東 男（1977-）助理工程師 中國水電四局有限公司第五分局溪洛渡項目部 聯(lián)系地址：云南省永善縣水電四局溪洛渡項目部 郵    編：657300