蒲石河抽水蓄能電站下庫閘墩預(yù)應(yīng)力錨索施工

朱甲學(xué)，孫曉奇，高光輝，張 強(qiáng)

（中國水利水電第二工程局有限公司，北京 100120）

1 工程概況

蒲石河抽水蓄能電站下庫泄洪排沙閘閘墩采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，共布置6個(gè)中墩、2個(gè)邊墩，閘孔凈寬14 m，溢流堰為WES型式。每個(gè)中墩布置主錨束16束，長度為37.01 m；水平次錨束15束，錨束孔道長度中墩為7.0 m。其中，主錨束沿閘墩中心線對(duì)稱布置，每側(cè)一排，每排8層。邊墩只在靠近弧門側(cè)布置一排8根主錨束和5束水平次錨束，邊墩次錨束長度為5.2 m。

主錨束的控制張拉噸位為3 500 kN/束，水平次錨束的控制張拉噸位為2 300 kN/束。預(yù)應(yīng)力錨索采用后裝后張法施工，單側(cè)張拉。在中墩上游側(cè)和邊墩左右兩側(cè)均設(shè)有錨固預(yù)留槽，方便張拉，待張拉結(jié)束后再行回填。

2 施工準(zhǔn)備

工程現(xiàn)場(chǎng)預(yù)埋施工，施工供風(fēng)、供電及施工平臺(tái)已搭設(shè)完成。閘墩的混凝土強(qiáng)度要求不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)值的75%。施工材料已進(jìn)場(chǎng)，并按要求抽檢合格。主錨索下料長度為39.3 m，中墩次錨索下料長度為9.0 m，邊墩次錨索下料長度為7.2 m，鋼紋線用量加5%的損耗系數(shù)。

本工程采用單側(cè)張拉方式施工，全部張拉及灌漿施工工期為3個(gè)月。主要配備1套YCJ250預(yù)緊千斤頂、2套YDCW4000B主錨索張拉千斤頂、2套YCW250B次錨索張拉千斤頂、制漿及灌漿設(shè)備1套，其他小型工器具若干。施工前，完成了壓力表及千斤頂?shù)呐涮茁识ā＞幩鲌?chǎng)地及材料庫布置在消力池外側(cè)，均在混凝土澆筑時(shí)布置在消力池底板的DMQ540門機(jī)工作半徑內(nèi)。

為驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)，完善施工工藝，張拉時(shí)在10號(hào)中墩進(jìn)行了生產(chǎn)性試驗(yàn)。根據(jù)生產(chǎn)性試驗(yàn)情況，調(diào)整了錨索的預(yù)緊及張拉參數(shù)，對(duì)施工工藝進(jìn)行了規(guī)范。

3 錨索施工

3.1 預(yù)埋

錨索孔道為預(yù)埋波紋管，與混凝土施工同步分層進(jìn)行，采用架立鋼筋加固，接頭采用波紋管專用接頭連接。施工時(shí)，嚴(yán)格控制孔道偏差，張拉前進(jìn)行了專門復(fù)核檢查，孔道偏差均未超過設(shè)計(jì)規(guī)定的管軸兩端點(diǎn)偏差±8 mm、管軸局部偏差±10 mm。

3.2 編索

錨束制作在工作棚內(nèi)清潔的工作平臺(tái)上進(jìn)行。鋼絞線下料采用砂輪切割機(jī)下料，切口整齊無散頭現(xiàn)象，將切好的鋼絞線平鋪在工作臺(tái)上，要求順直、無交叉纏繞現(xiàn)象。將鋼絞線的兩端按順序編號(hào)，采用編簾法進(jìn)行編束，并綁扎成束。

首先用醫(yī)用膠布纏好，用記號(hào)筆編號(hào) （注意：一根鋼絞線的兩端為同一編號(hào)），然后用透明膠帶纏緊。編號(hào)從一側(cè)開始，編好號(hào)后，中間每隔1.5～2.0 m用22號(hào)無鋅鐵絲按順序逐根綁扎相連，編成一個(gè)鋼絞線簾，然后按順序卷好，每隔1 m用8號(hào)無鋅鐵線進(jìn)行綁扎成束。最后，在錨束一端套上導(dǎo)向帽，導(dǎo)向帽與鋼絞線之間要連接牢固。

3.3 穿索

用DMQ540門機(jī)直接將錨索吊至孔道口，人工穿索，另一端采用2 t卷揚(yáng)機(jī)輔助穿索。

3.4 預(yù)緊

按照鋼絞線的編號(hào)進(jìn)行，按穿孔示意圖 （見圖1）的順序進(jìn)行穿索，防止鋼絞線串孔造成鋼絞線扭曲。鋼絞線就位后，派專人對(duì)夾片進(jìn)行加固。夾片安裝后，保證夾片平整無錯(cuò)牙。預(yù)緊后，對(duì)夾片進(jìn)行檢查，不合格的夾片拆除后重新安裝。

居中安裝工作夾具，工作夾片應(yīng)安裝平整。用YCJ250型千斤頂采取自內(nèi)而外、單根鋼絞線對(duì)稱和多次循環(huán)的方式對(duì)鋼絞線預(yù)緊，主、次錨束的預(yù)緊均分兩個(gè)循環(huán)。根據(jù)生產(chǎn)性試驗(yàn)成果，為了保證預(yù)緊效果設(shè)計(jì)將第一循環(huán)15 kN、第二循環(huán)20 kN預(yù)緊力均調(diào)整為40 kN。

圖1 穿孔示意

3.5 張拉

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，一序孔、二序孔間隔布置，第一循環(huán)張拉一序次錨索；第二循環(huán)張拉二序錨索，均先張拉次錨索，再張拉主錨索。主次錨索均有兩套張拉設(shè)備，每序孔施工過程中均采用對(duì)稱張拉方式施工，一般先張拉帶測(cè)力計(jì)的錨索。

經(jīng)過張拉試驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)張拉分級(jí)進(jìn)行了優(yōu)化，確定了最終的張拉分級(jí)程序，按照設(shè)計(jì)要求應(yīng)進(jìn)行整體張拉，主次錨束的整體張拉均分為6級(jí)進(jìn)行。張拉采取以應(yīng)力控制為主，伸長值校核的操作方法。次錨索的張拉分級(jí)為480 kN→550 kN→1 100 kN→1 650 kN→2 300 kN→2 500 kN。主錨索的張拉分級(jí)為 760 kN→870 kN→1 750 kN→2 625 kN→3 500 kN→3 800 kN。

首先同步調(diào)整到初應(yīng)力，主錨束0.35 MPa、次錨束0.23 MPa，標(biāo)記伸長值起點(diǎn)，然后分級(jí)張拉。張拉至各級(jí)壓力時(shí)，均穩(wěn)壓5 min，并測(cè)伸長值。每一級(jí)張拉均應(yīng)緩慢、勻速、連續(xù)進(jìn)行，并認(rèn)真填寫施工記錄及觀測(cè)記錄。伸長值的測(cè)量、計(jì)算及異常處理，按照操作規(guī)程及技術(shù)要求執(zhí)行。

張拉時(shí)的升荷速率主錨束控制在35 kN/min左右，次錨束控制在25 kN/min左右，卸荷速率分別控制在70 kN/min和50 kN/min左右。在超張力應(yīng)力下持荷穩(wěn)壓20 min后，卸荷鎖定，并測(cè)記回縮量。張拉過程中，兩端采用對(duì)講機(jī)通訊聯(lián)絡(luò)，防止錨固端出現(xiàn)異常。

整體全部張拉后，組織參建各方對(duì)錨索張拉數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以帶測(cè)力計(jì)錨索的讀數(shù)判定張拉效果是否合格。驗(yàn)收合格后，采用無齒鋸切除多余的鋼絞線，并控制切除后鋼絞線的外露長度不小于30 mm。

3.6 封錨

采用UB3灌漿泵和SZ-2真空泵進(jìn)行真空輔助灌漿技術(shù)施工。主要施工工藝：

（1）張拉施工完成之后，切除外露的鋼絞線并采用真空保護(hù)罩進(jìn)行密封，清理錨墊板表面，保證平整，必要時(shí)在灌漿保護(hù)罩底面和橡膠密封圈表面均勻涂上一層玻璃膠，裝上橡膠密封圈，將保護(hù)罩與錨墊板上的安裝孔對(duì)正，用螺栓擰緊，注意將排氣口朝正上方 （保證孔內(nèi)灌漿飽滿）。

（2）清理錨墊板上的灌漿孔，保證灌漿通道通暢。

（3）確定抽真空端及灌漿端安裝了引出管、球閥和接頭，并檢查其功能。

（4）攪拌水泥使其水灰比、流動(dòng)度、泌水性達(dá)到技術(shù)要求的指標(biāo)。

（5）啟動(dòng)真空泵抽真空，使真空度達(dá)到-0.08～-0.1 MPa并保持穩(wěn)定。

（6）啟動(dòng)灌漿泵，當(dāng)灌漿泵輸出的漿體達(dá)到要求稠度時(shí)，將泵上的輸送管接到錨墊板上的引出管上，開始灌漿。

（7）灌漿過程中，真空泵保持連續(xù)工作。

（8）待抽真空端的空氣濾清器中有漿體經(jīng)過時(shí)，關(guān)閉空氣濾清器前端的閥門，稍后打開排氣閥，當(dāng)水泥漿從排氣閥順暢流出，且稠度與灌入的漿體相當(dāng)時(shí)，關(guān)閉抽真空端所有的閥。

（9）灌漿泵繼續(xù)工作，壓力達(dá)到0.6 MPa左右，持壓 1～2 min。

（10）關(guān)閉灌漿泵及灌漿端閥門完成灌漿。

（11）拆卸外接管路、附件，清洗空氣濾清器及閥等。

（12）完成當(dāng)日灌漿后，必須將所有沾有水泥的設(shè)備清洗干凈。

（13）安裝在壓漿端及出漿端的球閥，應(yīng)在灌漿后1 h內(nèi)拆除并進(jìn)行清理。

灌漿完成后，完成錨固預(yù)留槽部位的混凝土澆筑。

4 質(zhì)量控制的相關(guān)問題

4.1 測(cè)力計(jì)與千斤頂出力不一致

通常錨索張拉控制時(shí)主要以千斤頂油壓表作為施工過程中的控制依據(jù)，以實(shí)際伸長值進(jìn)行校核。根據(jù)規(guī)程錨索受力性能試驗(yàn)中應(yīng)以錨索測(cè)力計(jì)為控制標(biāo)準(zhǔn)。但在實(shí)際過程中，千斤頂?shù)某隽蜏y(cè)力計(jì)測(cè)值之間有較大的差異。

受力性能試驗(yàn)和配套標(biāo)定結(jié)果表明，測(cè)力計(jì)的測(cè)值受到影響的因素較多。因此，在實(shí)際張拉過程中，以千斤頂油壓表作為張拉控制依據(jù)，以測(cè)力計(jì)監(jiān)測(cè)預(yù)應(yīng)力錨索鎖定后的錨索應(yīng)力變化情況[1]。

4.2 邊墩次錨索回縮量大

中噸次錨索張拉按照480 kN→550 kN→1 100 kN→1 650 kN→2 300 kN→2 500 kN分級(jí)進(jìn)行。鎖定卸載速率控制在400 kN/min，不超過規(guī)范要求的0.2σcon，其中σcon為控制應(yīng)力。鎖定損失量一般為4.7～5.5 mm，根據(jù)理論伸長值40.6 mm計(jì)算，邊墩次錨索損失平均為12%，為300 kN，鎖定后錨索噸位為2 200 kN，不能滿足驗(yàn)收要求。

對(duì)此，采用柳州OVM公司新研制的低回縮錨具，通過二次張拉，成功解決了難題。為了準(zhǔn)確測(cè)量張拉鎖定的回縮量，在測(cè)量回縮量的過程中，采用千分表進(jìn)行測(cè)量，千分表測(cè)量精度為0.001 mm。

4.3 驗(yàn)收噸位

驗(yàn)收噸位合格標(biāo)準(zhǔn)為實(shí)測(cè)值不得大于設(shè)計(jì)值的5%，并不得小于設(shè)計(jì)值的3%。因測(cè)力計(jì)讀數(shù)存在偏差，按照測(cè)力計(jì)—千斤頂—油壓表率定成果，主錨索驗(yàn)收時(shí)噸位按照3 800×（1-3%）-（張拉至設(shè)計(jì)噸位時(shí)測(cè)量計(jì)量測(cè)值-驗(yàn)收時(shí)測(cè)量計(jì)量測(cè)值），次錨索驗(yàn)收時(shí)的噸位按照2 500×（1-1.5%）-（張拉至設(shè)計(jì)噸位時(shí)測(cè)量計(jì)量測(cè)值-驗(yàn)收時(shí)測(cè)量計(jì)量測(cè)值）計(jì)算。

下庫閘墩共安裝預(yù)應(yīng)力錨索測(cè)力計(jì)22套，隨錨具同步安裝。其中，7號(hào)閘墩安裝主、次錨索測(cè)力計(jì)各3套；11號(hào)閘墩安裝3套主錨索測(cè)力計(jì)、1套次錨索測(cè)力計(jì)；4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、8號(hào)、9號(hào)和10號(hào)閘墩安裝主、次錨索測(cè)力計(jì)各1套。

閘墩在所有錨索全部張拉后進(jìn)行驗(yàn)收，一個(gè)閘墩為一個(gè)驗(yàn)收單位，以測(cè)力計(jì)錨索的噸位損失來判定驗(yàn)收噸位。安裝有多套測(cè)力計(jì)的，以噸位損失的平均值計(jì)。

5 結(jié)語

蒲石河電站下水庫已蓄水一年多，泄洪排沙閘閘墩工作狀態(tài)正常。自動(dòng)監(jiān)測(cè)成果表明，泄洪排沙閘預(yù)應(yīng)力錨索工作狀況正常，預(yù)應(yīng)力錨索施工滿足設(shè)計(jì)要求。

［1］ 羅維成，邢軍，任建欽，蔡云波.蒲石河預(yù)應(yīng)力閘墩錨索張拉力與測(cè)力計(jì)關(guān)系研究［J］.東北水利水電， 2009， 38（12）:40-41.