２０１０年第３１期 （总第１６６期） 南妻 搏紊禽 （ＣｕｍｕｌａｔｉｖＮｅｏ．ｔｙＮ３Ｏ１．２０１０ １ ６６） ．锦屏一级水电站地下厂房预应力锚杆的快速施工与质量控制 武孟强，周永恒 （中国水利水电第十四工程局有限公司，云南大理６７１０００） 摘要：文章介绍了预应力锚杆在锦屏水电站地下厂房施工中 工艺和参数。借鉴龙滩电站的施工经验，并结合工程实际， 的应用情况，通过对预应力锚杆的施工工艺和参数进行优化， 选用最佳的施工工艺和参数以及加强对现场的管理力度，充 分利用现有的资源，合理组织施＿Ｔ－，有效解决了施工难题，以 期为同类工程施工提供一定的经验和借鉴。 关键词：锦屏一级水电站；地下厂房；预应力锚；施工方案优化 中图分类号：ＴＶ５５４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—２３７４（２０１０）３ １－００９９—０２ １ 工程概况 锦屏一级水电站位于四川Ｉ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。电站装机６台， 单机容量６００ＭＷ，总装机容量３６００ＭＷ。 主厂房尺寸２７６．９９ｍ Ｘ ２８．９Ｏｍ（２５．６０ｍ）×６８．８０ｍ，岩 壁吊车梁以上跨度为２８．９０ｍ，以下跨度为２５．６０ｍ。厂房围 岩主要由大理岩、角砾状大理岩夹绿片岩透镜体、大理岩夹绿 片岩条带组成，岩体新鲜，岩层以厚层～块状结构为主，部分 为薄～中厚层状结构或互层状结构。在副厂房分布一条煌斑 岩脉，厂房系统发育规模较大的断层有ｆ ｆ 、ｆ 。断层。厂 房系统进行的地应力测试成果表明，地应力较高，最大主应力 １＝２０～３５．７ＭＰａ，ｏ，＝１０～２０ＭＰａ，ｏ ＝４～１２ＭＰａ， 施工过程中会有岩爆情况发生。 应力锚杆的布置形式：主机问在桩号厂纵０＋８４．７７以及 Ｏ＋１３２．８每排内全部布置预应力锚杆，主机间其余部位、空调 机房以及副厂房每排内预应力锚杆与普通锚杆交错布置，安 装问每排内预应力锚杆９ｍ、１２ｍ相问布置，每排之间预应 力锚杆与普通锚杆交错布置，锚杆采用ＩＩ级２ＯＭｎＳｉ螺纹钢 筋，砂浆强度为Ｍ 杆体直径为 ３２，杆体长度分别为９ｍ、 １ ２ｍ，其中９ｍ共有３８５３根，１ ２ｍ共有１０７８根，设计张拉 力１２０ｋＮ。 ２施工方案的优化 预锦屏一级水电站地下厂房Ｉ层边项拱预应力锚杆数 量多，共４９３１根，而预应力锚杆工序较多，技术含量高，工期 紧，开挖与支护交叉作业，施工干扰大。由于设计只给了锚杆 直径、长度和设计张拉力，没有明确预应力锚杆的施工工艺 和细部构造，需要施工单位进行生产性实验选取最佳的施工 采用先注浆后插锚杆的方式，锚杆孔直径为 ５７，锚杆采用 自由段无套管，锚固段选用２ｍ、２．５ｍ、３ｍ三个锚固长度在 不同的地质条件下（ＩⅡ ＩⅡ ＩＶ围岩）不同的部位（顶拱、 拱角、边墙）进行对比实验，内锚段分别采用散装速凝锚固剂 和锚固药卷进行注浆，自由段分别采用缓凝砂浆和缓凝锚固 药卷进行对比实验，丝牙长１５ｃｍ，垫板采用Ｑ２３５钢平面垫 板１２ｍｍ １２ｍｍ １６ｍｍ，螺帽采用与丝牙配套的标准４５＃ 螺帽。张拉采用ＴＧ型预置式２００～１Ｏ００Ｎ・Ｍ扭力扳手， 先进行正常张拉，采用分四级张拉，测定张拉力和观察锚杆 是否有明显变形。如正常则认为锚杆的锚固力满足设计要 求，再进行破坏性实验，拉至设计锚杆承载标；隹值的Ｏ．９倍即 １８０ＫＮ是否有明显变形。如正常则认为锚杆的锚固力满足 要求。通过综合性比较选取如下的最佳的施工参数：在地质 条件属于ＩＩＩ 围岩锚固长度选取２．５ｍ，属于ＩＩＩ ２、ＩＶ围岩锚固 长度选取３．０ｍ，即可满足破坏性实验，锚固段分别采用散装 速凝锚固剂和锚固药卷均以及自由段分别采用缓凝砂浆和缓 凝锚固药卷均可满足施工要求，出于节约成本的考虑锚固段 优先采用散装速凝锚固剂，自由段优先采用缓凝砂浆。 ３施工程序简述 ３．１施工程序 预应力锚杆主要施工程序如下：施工准备一机械钻孑Ｌ一 锚杆注浆一锚杆安装（含安装垫板、螺帽）一张拉与锁定。 ３．２施工准备 预应力锚杆杆体采用无锈、顺直的整根钢筋加工，不得采 用焊接。杆体端部的丝口按设计要求加工，加工完毕采取妥 善的措施（皮套管等）对杆端丝牙进行保护，严禁重物敲击破 坏。加工好的杆体按规范要求进行检查验收。 螺帽、钢垫板、锚垫圈从专业厂家购买，螺帽必须与杆体 丝牙配套。钢筋、水泥、河砂等原材料检验合格后，运至施工 现场。 ３．３机械钻孔 首先根据设计图纸上预应力锚杆的孔口桩号、间排距放 好锚杆孔位，并用红油漆做好标记。锚杆钻孔采用３５３Ｅ三 臂凿岩台车造孔，孔径为耷５７ｍｍ，施钻时钻头要对准岩壁 上锚杆孔定位标记开钻，最大偏差不得大于１００ｍｍ。开孑Ｌ 应用小功率缓慢钻进，钻进约５０ｃｍ后，校正钻孔方向，全功 率钻进。要求孔向垂直于岩面，严格控制孔深，要求钻孔深 一９９— 各道工序 度不小于杆体有效长度，并不大于锚杆体有效长度的４０ｃｍ。 即组织验收和注装锚杆，到张拉时间后组织人张拉，在正常情况下，９ｍ、１２ｍ的锚杆孔分别需要１５、３０分钟才能 衔接紧凑，形成规模化生产，加快了施工进度。 造完。 ３．４锚杆注浆 采用挤压式注浆机注浆，水灰比为０．３，首先要在注浆管 ５施工质量控制 预应力锚杆施工工序复杂，质量要求高，为此采用坚持 三检制”两种方法加强对预应力锚杆的 上，用防水胶布将孔深全长以及将锚固段与自由段的临界点 “旁站制”和严格执行“ 标示出来，再将注浆机注浆管用防水胶布将自由段的长度标 施工质量控制，重点对以下几个方面进行了严格的质量控制：１ 对原材料和扭力扳手率定进行质量控制 示出来。将孔深全长标示出来的作用根据超深的长度增加注 ５．浆量，确保内锚段注浆饱满，将锚固段与自由段的交界处以 及将自由段的长度标示出来的作用是界定锚固段与自由段， 淆，影响张拉质量。 每批钢筋、水泥、速凝锚固药卷和河砂等材料到场后，要 求提供相关的材料出厂合格证和材质证明，并委托实验室进 扭力扳手进行率定，率定合格后再用于张拉施工。由于施工 防止注浆时速凝锚固剂与缓凝砂浆两种性质不同的浆液混 行现场抽检，抽检合格后方可用于本工程中。张拉前首先对 根据设计锚固段长度和钻孑Ｌ孔径，用体积法算出锚固剂 中碰撞等原因，会造成扭力扳手的应力损失或破坏，因此要求 用量。采用散装锚固剂进行拌和，现场严格控制拌和数量，防 每周率定一次，确保张拉精度。 止初凝，用注浆机进行注浆，将注浆管插入离孔底约５ｃｍ，缓 ５．２造孔的施工质量控制 缓拔出注浆管，并根据锚固段与自由段的标示，控制拔管速 预应力锚杆的孔位必须由测量工用全站仪放样，并用油 度，根据理论注浆量，严格控制现场注浆量：注完锚固剂后，用 漆标识，并且标识要与普通砂浆锚杆和排水孔的标识区别开 注浆机将注浆机的浆液全部打出，并清洗注浆机，将注浆管插 来。台车工由多年操作经验的、并且责任心强的工人来担任。 到锚固段与自由段的交接处开始注缓凝砂浆并缓慢拔出注浆 孔向垂直岩面并检查合格后，方可开钻。孔向垂直于岩面是 管。 为了对岩体进行深层锚固，提高围岩的稳定性：钻杆匀速钻 ３．５锚杆安装（含安装垫板、螺帽） 进，并不断加水；中洗岩粉，并且控制孑Ｌ深，造完孔后边退钻边 在缓凝砂浆注完以后，立即进行预应力锚杆的安装，作业 冲洗孔。 平台采用吊车液压升降平台或用反铲改装后的设备作为锚杆 ５．３注浆饱满度的质量控制 安装作业平台，利用人工配合作业平台进行安装，利用吊车 内锚段的注浆是否密实是张拉成功的关键，要求根据是否 液压升降臂或反铲升降臂将锚杆缓慢顶入，减轻了作业人员 超深决定是否增加锚固剂数量：自由段如果注浆不密实，山体 劳动强度，锚杆杆体端部用 ４８ｍｍ钢管辅助送杆，丝扣外 水可能会渗进去，造成锚杆锈蚀，长时间的锈蚀会造成预应力 露７ｃｍ左右，以便安装垫板、螺帽，锚杆安装完毕后，立即采 锚杆的破坏。要求注浆时缓慢拔管，从而保证注浆质量。为了 用木楔进行锚杆孔口封口，防止锚杆从孔内滑出。木楔应完 检查注浆的饱满度分别取１ ２ｍ、９ｍ一组预应力锚杆委托成勘 全打八孔内，不得留出孔外，以免影响锚杆孔口钢垫板安装和 院物探组对其进行检测，检测结果饱满，满足设计要求。 锚杆张拉。 ５．４张拉的质量控制 用速凝锚固药卷对孔口不平整处人工找平，然后安装垫 张拉按照要求采用一次张拉到位，张拉过程采用严格的 板和螺帽，垫板紧贴岩面，并且必须与锚杆垂直，以便张拉时 质量监控以及做到张拉原始记录真实和完整。 锚杆能轴向受力。 在充分利用机械配合人工注装的情况下，每１０分钟注 ６结语 装一根。 通过对预应力锚杆施工工艺和参数的优化，打破了传统 ３．６张拉与锁定 预应力锚杆的施工方法，极大提高了预应力锚杆的施工进度， 在锚杆注装６小时后开始张拉，缓凝砂浆初凝前（缓凝 为以后同类工程预应力锚杆的施工提供了借鉴。 砂浆注装后１８小时以内）张拉完毕，张拉设备采用预置式 ＴＧ型２００～１Ｏ００Ｎ・Ｍ扭力扳手，对扭力扳手进行率定。施 参考文献 工中扭力扳手易损坏，要求每周率定一次。张拉前将套筒套 ［１】锚杆喷射混凝土支护技术规范（ＧＢ ５００８６—２００１）【ｓ】． 入螺帽，施工时借鉴龙滩以及水布垭电站的经验，并进行验 【２］中国水电顾问集团成都勘测设计研究院．四川省雅砻江锦 证，采用一次张拉到位，张拉力为实际的１ １０％，张拉工效为 屏一级水电站引水发电系统及泄洪洞工程开挖及锚喷支护 ３分钟一根锚杆。 施工技术要求【Ｓ】． ４合理的施工组织 作者简介：武孟强（１９７７一），男，河南新乡人，中国水利水电 由于厂房采用平面多工序同时作业，开挖和支护施工干 第十四工程局有限公司工程师，研究方向：工程管理；周永恒 扰大，如何合理的组织施工成为影响进度的关键。在不影响 （１９７８一），男，河南信阳人，中国水利水电第十四工程局有限公 开挖的前提下，两台３５３Ｅ同时造孔，造好１Ｏ～３０个孔后立 司工程师，研究方向：工程管理。 ——１００－
