陈怀玉

【摘 要】有粘结预应力锚索施工中，止浆环是重点，止浆效果的好坏直接影响整个锚索的质量；传统方法的布袋止浆环在运输、下锚的过程中，容易被损坏或无法充分膨胀从而起不到止浆的效果，本文介绍的布袋充浆式止浆环施工方法很好地解决了这一问题；文中介绍布袋充浆式止浆环的结构、止浆原理、优点以及在西藏果多水电站工程右岸边坡有粘结预应力锚索施工中的应用。

【关键词】泥；砂岩层；布袋充浆式止浆环；结构；原理；在西藏果多水电站的应用

中图分类号： TU473.11 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）34-0190-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.078

1 工程概况

（1）工程简述：以我国西藏自治区昌都县境内果多水电站为例进行分析，果多水电站属于该地区水电规划“两库五级”的第二梯级电站，对区域性电力供应具有重要影响。该水电站工程为三等工程（总装机160MW（4×40MW）），工程主要以碾压混凝土方式建设，其大坝（坝顶全长235.5m，坝基高程3328m，坝顶高程3421m，坝顶宽8m，最大底宽75m，最大坝高93m，共13坝段）、左岸坝身引水系统、坝身泄洪冲沙系统、坝后地面厂房为构造建设，其中左边设置挡水坝（2个）34.5m，引水坝（4个）76m，工程设置四个河床溢流坝，包含3表孔和1冲砂孔，共48.5m。右侧岸边挡水坝（3个）76.5m。上游坝坡为1：0.1，折点高程3358m；下游坝坡为1：0.75，折点高程3410.33m。为确保施工稳定及水电站高质量运行，在大坝及消力池右岸边坡▽3343m～▽3421m高程范围设置1500KN级有黏结预应力锚索，设五级马道。

（2）地质情况：坝址区出露地层由老至新依次为三叠系上统夺盖拉组第一段（T3d1）深灰色、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩與灰色、浅灰色中厚层砂岩粉砂岩互层，局部泥岩已变质为板岩；夺盖拉组第二段（T3d2）灰色中厚层至厚层砂岩夹粉沙质泥岩、泥岩及泥质粉砂岩；侏罗系下统查郎嘎组第一段（J1ch1）紫红色泥岩、粉砂质泥岩夹灰色～灰绿色中厚层砂岩、粉砂岩；查郎嘎第二段（J1ch2）灰绿色、灰色薄层～中厚层砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩与紫红色泥岩及粉砂质泥岩互层。

（3）施工要求：水电站锚索安装完成后，进行一次注浆（对锚固段立即灌浆），灌浆可采用P.O.42.5#普通硅酸盐水泥加适量早强减水剂制作水泥，制备高效浆液以高压注射形式送至空口，完成一次注浆。在锚固段浆液填充完整后，以一期回浆管返出及灌入相等浓度浆液，满足设计压力后，屏浆一段时间完成工作（约10min）。经专业化试验之后，得到具体的浆液配比：水灰比为0.3～0.4，减水剂掺入量应占水泥整体重量0.5～1.5%左右（注浆压力0.3MPa）。

2 具体问题提出

（1）2013年4月，果多水电站右岸边坡有粘结预应力锚索正式投入施工，按照实际造孔及工程地质勘察得到的信息，进行详细分析。分析数据信息发现边坡岩体呈现出破碎状，如采用传统气囊式止浆环进行辅助施工，则其下锚工作中易和孔壁产生刮擦掉块，影响下锚整体施工质量，且破碎掉落的岩石将会破坏气囊，对气囊安全性造成威胁，导致止浆环不能正常工作，无法完成升压屏浆；若采用布袋式止浆环投入工作，止浆环布袋套入加工锚索束中，将会造成锚索束注浆中，内锚段注浆压不能满足工程设计要求，影响实际内锚固段注浆质量。采用气囊式止浆环及布袋式止浆环一方面造价较高，可操作性不强，一方面技术简单，实际效果不明显，以果多水电站设计技术规范约束，其不能实现高质量的升压屏浆，进而对后续工作造成一定质量问题影响。

3 布袋充浆式止浆环具体结构及止浆

1）布袋充浆式止浆环结构：经改进后布袋充浆式止浆环必须满足传统止浆环缺陷，进而解决果多水电站锚索施工中存在的问题，确保锚索施工稳定开展。改进后布袋充浆式止浆环结构如下图所示。

图1

（1）止浆环制作步骤分析：布袋充浆式止浆环以焊管切割小段为端头（焊管大小据锚索孔径合理选择），15cm小段为两端头，采用钢筋焊接方式构成整体，端头位置采用小圆钢绕周焊接，固定好土工布位置。锚索束制作中，将止浆环骨架穿入锚索束锚固段和张拉段分界处，编锚稳定后，焊管部分采用棉纱材料封堵文笔，灌注环氧胶泥（或快干水泥膏状浆液）密封，外部加装土工布，将口部绑扎固定。为防止下锚过程中土工布袋与孔壁擦挂，使用小工具将外鼓和松弛的布袋用力卡在保护钢筋之间的缝隙中，布袋外面用橡皮筋进行束缚（注意不宜束缚太紧）。

（2）止浆环中主要构件及其实际作用：止浆环通过以端头焊管进行固定，焊管两端莫风，连接钢筋构件，确保止浆环构建整体完整性。孔内下设锚索，将外撑土工布卡入钢筋中，确保其牢固性。以固定环固定土工布袋，固定需确保锚索向孔内推送、外拉无明显滑动产生。土工布袋可实现高质量透水止浆，填充饱满后，应及时隔开锚固段及张拉段孔段。

2）止浆环加工内容：止浆环内部结构如下图所示，对止浆环的加工应按照实际结构规范加工，两端处以环氧胶泥密封，外侧采用土工布袋再次密封，进浆管在布袋内部合理位置开小孔（φ15mm）方便填充止浆环，进浆管靠孔底端正常封堵，便于注浆时以压力填充整个止浆环，在孔内部形成有力阻塞，而其他管路按照工程设计正常施工。

图2 止浆环内部结构图

3）止浆工作原理：一期进浆管进浆工作，孔底已经被有效阻塞，浆液进入布袋后充满，受注浆压力影响，土工布将浆液中水分渗出布袋，带内浆液逐渐变为硬质实体，贴合孔壁处，进而实现止浆效果。随着实际注浆压力不断提高，其会顶开孔底部堵头，浆液受压力影响注入孔中。

图3 止浆环注浆后的效果

4 工程应用

1）西藏果多水电站的施工建设当中，其水电站大坝建设中，右岸边坡设置有黏结预应力锚索（有30m、25m两种观），锚固力设计为1500KN，水平方向偏下10°为孔倾斜度，以布袋充浆式止浆环确保施工质量可靠性。

（1）主要材料及设备选择

主要材料包括预应力钢绞线、灌浆及承压垫座浇筑材料、注浆管及土工布、锚具、钻孔设备及注浆设备。

预应力钢绞线：以DL/T5083—2004规范为规范要求，确保有粘结锚索符合国家规范要求，根据工程建设需求确定其公称直径为15.2mm；公称面积为140mm2；抗拉强度为1860N/mm2。

灌浆及承压垫座浇筑材料选择：灌浆采用P.O.42.5#硅酸盐水泥辅助建设，加入适当外加剂，承压垫座需用到水泥、碎石、砂等材料也要按照国家规定选择。

注浆管及土工布选择：以PVC胶管（Φ20mm）为基本材料设置注浆管，土工布材料选择4oog/m2。

锚具（包括夹片、锚板）：因锚固力设计为1500KN，以此应选用OVM15-10型工作锚及其配套工具进行施工（15为钢绞线规格代号，10为锚板上孔数目）。

钻孔设备：锚固地层自身类别不同、锚孔孔径差异、锚孔深度差异及施工场地条件复杂都会影响不同钻孔设备。钻孔设备选择YXZ50A型哈迈50液压钻机，配Φ150mm冲击器和球齿合金钻头潜孔冲击成孔。

注浆设备：注浆工作上，由制浆站采用制浆机（600L型高速设备）按照规定实验配比（0.4：1）配置水泥浆液后，以3SNS中压泥浆泵和200L型配浆搅拌机进行灌注。

（2）具体施工

编锚操作：编锚是将现场钢绞线顺直后置于支架附近，按照设计图纸方式制作注浆管，注重保障注浆管质量可靠，检查其是否存在破裂、折损等现象，存在质量问题的注浆管及时更换。依照设计图纸安置止浆环整体骨架（控制其尺寸误差在+50mm以内），内锚段1.0m为周期放置架线环，不同架线环采用无锌铅丝固定并连接，端头安装导向帽，连接索体，确保内锚固段整体为枣核状，张拉段则以2.0m为标准型周期放置隔离性装置，锚索束编制工作完成，对止浆环顾江以快干水泥膏浆液完全灌注，密封骨架。水泥完全凝固后套上土工布，土工布袋尺寸大于孔径，大约为孔径1.3倍，确保锚索托处于底部时，布袋填充完整。

注浆管开孔及孔底端封堵：在土工布袋内开15mm孔，之后套上土工布袋，将注浆管孔底端头以刀片修整为斜口，采用电工胶布密封3层。

锚索锚固段注浆：将设计约束下规范的水泥浆液以高压灌浆方式送到孔口，经一期灌浆注入孔内。浆液在孔内灌注完整，一期回浆管内灌注同等浓度浆液，控制设计压力达0.3MPa，屏浆10min后停止操作。注浆工作中，压力≤0.2MPa，灌注3-5min后停止工作，使止浆环充分填满泌水，再逐渐升压，压力作用下浆液顶开孔底封堵后，压力会剧降，控制灌浆泵回浆，确保回浆管内部压力不上升，浆液灌注完整孔段就，以进、回浆管路循环，实现对止浆环、细微分析出的严密封堵，此过程持续15min左右后，设计屏浆较理想，结束的工作。

2）施工效果

2013年5月西藏果多水电站大坝及消力池右岸边坡1500KN级有黏结预应力锚索施工，其采用布袋充浆式止浆环辅助施工，效果显著。在约130锚索实际施工中，压力可控制到正常压力值，止浆效果可靠，未出现锚索张拉伸长值异常问题，有效的解决了消力池右岸边坡1500KN级有黏结预应力锚索施工中止浆效果较差的问题，减少工程返工次数，确保锚索施工质量的同时，减少工程成本浪费，进而确保电站左岸边坡水平深层支护稳定性，以北京木联能公司对锚索测力计不断监测，使最大应力损失值小于等于设计值15%，锚固效果显著。

5 结论

综上所述，在实际工程用应用布袋充浆式止浆环，可以通过阶段性控制灌浆压力，先让止浆环通过一次进浆管上的充填孔充填浆液膨胀后再在近乎无压的状态下孔内浆液循环进行小裂隙封堵，从而以带压力锚固段注浆起到止浆效果，利用止浆工作原理，降低实际工程施工成本。该技术成本消耗低，利于加工凑在哦，在内锚灌浆中，优化气囊充气环节，也就无卡孔难题，施工工序大大优化，提高实际施工速度，节约成本。在复杂地质中，锚索止浆环施工技术具有广泛应用价值，值得不断推广。

【参考文献】

[1]宾斌，蒋厚良，王雪龙，赵铁军.导水布袋复合压密注浆桩技术在软土质堤防加固处理中的应用研究[J].水利与建筑工程学报，2015，13（04）：183-187+219.

[2]庞锐剑，雷欢，谢锦.充浆式止浆器的研究和应用[J].预应力技术，2017（02）：27-31.

[3]宾斌，蒋厚良，王雪龙，赵铁军.导水布袋复合压密注浆桩技术在软土质堤防加固處理中的应用研究[J].水利与建筑工程学报，2015，13（04）：183-187+219.