２０１１年第２期 水电与新能源 总第９４期 ２０１１ Ｎｕｍｂｅｒ ２ ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ ＡＮＤ ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．９４ 文章编号：１６７１—３３５４（２０１ １）０２—００２５—０３ 水布垭水电站地下洞室群预应力锚索施工技术 汪 洋，张 来 （湖北清江工程管理咨询有限公司，湖北宜昌４４３０００） 摘要：阐述了地下洞室群预应力锚索施工技术措施及成果，可为类似工程施工提供借鉴。 关键词：地下洞室群；预应力锚索；地下厂房顶拱；吊顶锚索 中图分类号：ＴＶ５３ 文献标志码：Ａ Ｔｈｅ￣ｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ Ａｎｃｈｏｒａｇｅ Ｃａｂｌｅｓ ｉｎ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｃａｖｅｒｎｓ ｉｎ Ｓｈｕｉｂｕｙａ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ＷＡＮＧ Ｙａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｌａｉ （Ｈｕｂｅｉ Ｑｉｎｇｊｉａｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙｉｃｈａｎｇ ４４３０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｎｃｈｏｒａｇｅ ｃａｂｌｅｓ ｉｎ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｃａｖｅｒｎｓ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｉｓ ｃａｌｌ ｂｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｃａｖｅｒｎｓ；ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｎｃｈｏｒａｇｅ ｃａｂｌｅ；ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ ｃｒｏｗｎ；ｃｅｉｌｉｎｇ ａｎｃｈｏｒａｇｅ ｃａｂｌｅ １ 工程概况 表１ 预应力锚索主要工程量表 （１）工程地质条件。基岩主要为二叠系中统忙怀 组第二段第三层流纹岩（Ｔ２ｍ２—３）；ｍ、ＩＶ级结构面较 发育，对厂房影响较大的断层有Ｆ４０１、Ｆ４０２、Ｆ４０３、 Ｆ４０５、Ｆ３１８—５等断层，其走向与厂房轴线方向大角度 相交。厂房区小断层和挤压面等Ⅳ级结构面、节理发 育。Ｆ４０２、Ｆ４０３、Ｆ４０５在厂房顶拱上部交汇，Ｆ４０３与 Ｆ４０２、Ｆ４０３与Ｆ４０５和陡倾角次级结构面（Ｎ１０。～３５。 Ｗ，ＳＷ ８０。～８８。）的组合构成对围岩稳定不利。对 尾水调压井有影响的Ⅲ级结构面有Ｆ４０３、Ｆ４０８、Ｆ４０９ 断层等，从调压井上部的东侧边墙或顶拱部位斜穿西 侧边墙。 （２）锚索支护布置。本工程设置１ ０００ ｋＮ和 １ ８００ ｋＮ两种级别的预应力锚索共３５０根，主要布置 于厂房及主变室和尾水调压井等部位，锚索孔问排距 注：顶拱。 ４．５ ｍ ｘ４．５ ｍ。锚索采用粘结和无粘结工艺施工，见 （４）工程难点。地下厂房顶拱中心吊顶锚索（以 表１。 下简称吊顶锚索）为垂直向上施工，孔深达４０．０ ｍ，在 （３）工程特点。①工程量大、层次多、施工项目繁 国内、外是罕见的和前所未有的，是本工程的难点。 多，尤其是厂房及主变室等部位；②工序繁多、工艺复 （５）施工对策。针对本工程锚索施工的特点和难 杂、技术要求精、质量要求高；③施工场面狭窄、施工临 点，经过认真分析研究，有针对性地制定了相应的措 时通道多，涉及面广，交叉干扰多；④单元工期长、工期 施。①合理配置施工资源，提前做好人员、设备、材料 紧，是本工程的控制性进度节点。 准备；②优化施工方案，设计合理施工程序，做到预见 收稿日期：２００９—１２—２５ 作者简介：汪洋，男，助理工程师，从事水电工程监理工作。 ２５ 水电与新能源 ２０１１年第２期 预知，保证施工质量和工期；③合理安排各工序施工， 采用“立面多层次错开，平面多工序衔接”的平行交叉 作业，自上而下分层开挖常规支护及锚索与开挖平行 错位、交叉作业。・ 程的锚索孑Ｌ位进行精确放样，并作好标记。 （２）施工平台。平整施工部位的临时通道，按各 不同高程锚索孔位钻孔要求搭设施工平台，施工平台 为３．０～５．０ ｍ宽承重脚手架。 （３）钻机定位。孔位及钻孔方位用仪器测定、控 制，机位调整好后，将钻机用专门支架固定牢固。钻孔 ２预应力锚索施工 ２．１ 工艺流程 粘结和无粘结预应力锚索施工工艺流程见图１、 图２。 施工准备 一一一一 一一 开孔孔位偏差不大于１０ ｅｍ，开钻前复测钻机定位 参数。 （４）孔斜控制。钻孔过程中，在钻杆薄弱环节安 装钻杆扶正器，加强钻具的导向作用。采用ＣＱ一１Ｂ 一一一一一一一钻机就位固定Ｉ ｌ钢绞线检查下料 钻孔 Ｉ ｌ 锚索制作 ｌ Ｉ附件加 Ｉ 孔道验收 ｌ ｌ 钢绞线运输 浆液制作 外锚头处理 图１ 无粘结预应力锚索施工工艺流程图 施工准备 钻机就位固定ｌ Ｉ钢绞线检查下料 钻孔 锚索制作 ｌ １附件加工 ——１一 孔道验收 锚索制作 浆液制作 外锚头处理 图２粘结预应力锚索工艺流程图 ２．２施工方法 ２．２．１孑Ｌ道钻孑乙 顶拱锚索及１ ０００ ｋＮ级预应力锚索采用ＱＺＪ一 １００Ｂ型钻机钻孔，１ ８００ ｋＮ级预应力锚索采用ＹＧ一 ６０型钻机钻孔。用ＶＨＰ７５０Ｅ型移动式电动空压机供 风，风量约为２０ ｍ ／ｍｉｎ。 （１）孔道放样。地下厂房预应力锚索结合地下厂 房洞室开挖分层施工。根据设计图纸用全站仪对各高 ２６ 型单点测斜仪进行孔道测控，保证孔斜误差不大于设 计标准。 （５）孔道验收。造孔时认真记录每一回次钻孔的 进尺、回风、返碴情况等数据，及时填写记录表等资料 和判定地质情况，孔道钻终验收后，保护好孔口以备 穿索。 （６）对于对穿锚索孔道，由于要求从厂房顶拱和 第一层排水平洞对穿，因而对钻孔角度的要求精度 很高。 ２．２．２ 索作、运输及穿索安装 锚索索作及孔口钢垫座套管、对中隔离支架、 垫座钢筋等均在专门设置的加工场制作，人工杠抬运 输，人工配合手动葫芦安装。 （１）钢绞线：锚索由光面（有粘结锚索）及无粘结 钢绞线集束组成。张拉力为１ ０００ ｋＮ和１ ８００ ｋＮ的 索体，分别采用７根和１２根钢绞线集束。采用符合国 标ＧＢ／Ｔ５２２４—９５规定的高强低松弛钢绞线，其级别 为极限抗拉强度为１ ８６０ ＭＰａ，直径为１５．２４ ｍｍ，面积 为１４０ ｍｍ 。 （２）索体编制 采用砂轮切割机依设计图纸索体 长度切割下料，无粘结钢绞线下料后，将其内锚段长度 去皮、洗油；随后在锚索制作台架上，进行索体绑扎制 作，分根编号记录，安设隔离架、对中隔离支架和架线 环等附件，设置止浆环，标识进出浆管、排气管等，最后 用无铅铁丝进行绑扎成索；验收后按锚索孔道对应编 号，分别存放并加以标识覆盖。 （３）运输安装。预应力锚索采用人工杠抬搬运， 将索体导向帽对准孔道，人工配合手动葫芦将索体缓 慢徐徐送入对应的孔道内安装，锚索外露部分作临时 包裹保护。 ２．２．３锚索灌浆 分为固壁灌浆和锚索灌浆两个部分。 （１）固壁灌浆。地质条件复杂节理裂隙发育，渗 水量较大及岩石破碎等情况，则进行孔道固壁灌浆、待 凝扫孔处理。①采用２ＳＮＳ型灌浆泵进行围岩固壁灌 浆，采用ＺＴ一４００型制浆机及ＹＪ一２００双层浆液搅拌 机制浆。灌浆结束后，待凝１～２ ｄ即可进行孔道扫 汪洋，等：水布垭水电站地下洞室群预应力锚索施工技术 ２０１１年３月 孔。②用钻机进行孔道扫孔，采用高压风、水冲洗孔 道，确保孔道内清洁干净；经检查验收合格后，临时做 好孔口封闭保护。 （２）锚索灌浆。是指锚索穿素安设完毕后进行的 锚索灌浆；对粘结常规锚索分两次灌浆，即内锚段灌浆 和张拉完毕后自由段灌浆。而无粘结锚索则一次全孔 道灌浆。①锚索灌浆之前，检查进、回浆管道，了解管 道通畅情况和阻浆系统的密封性；对不通的管道进行 ＯＶＭ１５—７、ＯＶＭ１５—１２夹片式自锚锚具体系。①解 除索端包裹物，取下定位板，清除锚索及垫座周围的杂 物，并将锚索钢绞线擦拭干净。安装限位板、工作锚夹 具，进行初始应力调整。②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ｌ０～２０ ｒａｉｎ后锁定。③分级张拉控制： 按设计要求进行分级张拉，张拉过程操作缓慢、连续、 均匀。１ ０００ ｋＮ级：单根预紧一２５０ ｋＮ一５ＯＯ ｋＮ一 处理。②无粘结锚索：采用ＰＯ．４２．５级普硅水泥，按 设计的水灰比配制浆液，掺人指定数量的外加剂，用孔 道固壁灌浆相同灌浆机具进行灌浆。在设计的灌浆压 力下，一次性从进浆管自下而上连续灌注浆液，排气兼 回浆管返浆，达到灌浆结束标准后即结束。③粘结锚 索：第一次灌浆为锚索内锚段灌浆，方法同无粘结预应 力锚索，灌浆前通水检查时注意止浆环完好，确保其不 漏浆，灌后待凝时间达到设计标准，即进行锚索张拉， 张拉结束后，即通过二次灌浆管灌注浆液，对其自由段 进行灌浆封闭处理。在设计的灌浆压力下，直至孔口 返浆浓度与进浆浓度相同，封堵孔口屏浆。 ２．２．４锚墩浇筑 （１）结构形式。顶拱锚墩垫座采用预制钢结构垫 板，埋设预缩砂浆；侧墙垫墩座为钢筋混凝土结构，采 用二级配混凝土；混凝土标号不小于设计标准。采用 ＰＯ．４２．５级普硅水泥拌制混凝土，并掺入一定数量的 高效减水剂。 （２）锚墩施工。将岩面冲洗干净，安装孔口垫板 套管及网片钢筋等。锚垫板安装时保证与孔道轴线垂 直，套管与孔道轴线对中，将套管与孔道问的孔隙加以 密封。待验收后即浇筑垫座混凝土。按设计确定的配 合比采用ＪＺ１５０型搅拌机现场拌制，人工斗车入 仓， ３０ ｍｍ插入式振捣器振捣，适时养护。 （３）顶拱锚索。预制钢结构垫板采用手动葫芦配 合索体安装，并用预缩砂浆将垫板与岩壁接触面填塞 密实，采用排架设置专门设施向上顶压，或利用锚索预 紧方式向上拉紧。 ２．２．５张拉锁定 当粘结锚索内锚段浆液和无粘结锚索浆液强度及 锚墩混凝土达到设计张拉要求时，即可进行预应力锚 索张拉、锁定。 （１）张拉准备。张拉前须对千斤顶、压力表等张 拉机具及压力传感器按要求进行配套标定并绘制其标 定曲线，作为锚索张拉应力的依据；张拉过程中，采用 应力、应变的双控措施对其进行张拉监控。 （２）锚索张拉。用ＹＫＤ１８型千斤顶对锚索单根 进行初始应力调整，用ＹＣＷ１５０型及ＹＣＷ２５０型千斤 顶和ＺＢ４×５００型电动油泵及其配套机具进行整束张 拉；使用柳州欧维姆建筑机械有限公司生产的 ７ ５００ ｋＮ一１ ０００ ｋＮ一１ １００ ｋＮ（回油锁定）；１ ８００ ｋＮ 级：单根预紧一４５０ ｋＮ一９００ ｋＮ １ ３５０ ｋＮ一 １ ８００ ｋＮ一１ ９８０ ｋＮ（回油锁定）。④补偿张拉：锚索 回油锁定４８ ｈ内，若锚索应力下降到设计值以下时， 进行补偿张拉。对于有补偿张拉要求的锚索，在张拉 锁定后７ ｄ左右进行。 ２．２．６锚头保护 锚索张拉锁定，回灌补浆结束后，锚具外预留足够 的钢绞线，多余部分用砂轮切割机割除；按要求用混凝 土对外锚头加以保护。 ２．２．７施工进度 由于合理的配置预应力锚索的施工设备，及时调 整施工部位，保证了锚索按期完成。施工时单根锚索 的直线工期为１１—１４ ｄ。 ３ 质量控制 （１）施工中认真检查执行情况，作好隐蔽工程记 录，锚索在施工过程中要做好钻孔、注浆记录。 （２）作好各项施工记录，做到记录真实、准确；及 时分析、归纳、整理，一旦发现问题，及时反馈处理。 （３）认真做好原材料送检试验，钢筋、水泥必须具 备出厂合格证和质量保证书，并按规定做好抽验，各种 强度等级的混凝土，严格按配合比施工。 通过质量控制，锚索支护工程一次验收合格率 １００％，优良率９３％，被评为优质工程。 ４结语 （１）做好施工准备工作，对未来工程的复杂性及 可能出现的问题有预见性，并事先采取有效技术措施， 避免措施不力，影响生产。组织好管理人员、劳动力、 材料、机械设备，优化安排，将辅助性时间减至最少。 （２）锚索各工序逐项施工措施细化，组织好各工 序的衔接。锚索施工与开挖方案结合起来统筹安排。 如开挖的分层、分序应兼顾锚索的布置高程和桩号。 预应力锚索后续工序，根据设计龄期要求滞后于相应 部位施工，待垫座混凝土及锚索灌浆浆液强度达到设 计张拉强度要求时，进行锚索张拉及后续工序施工。 尽量缩短锚索单元施工周期。如采用预制混凝土 垫墩（或钢垫墩）；锚索灌浆材料加高性能早强剂，加 大设备、人员投入，合理安排工序等。
