余 超

(葛洲坝集团第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 概 述

雅砻江锦屏二级水电站地下厂房系统采用主副厂房洞与主变洞两大洞室平行布置的方式。主、副厂房洞断面采用圆拱直墙型,顶拱采用三心圆拱。主、副厂房洞从左至右依次布置副厂房、主机组段和安装间,呈“一”字型布置,主副厂房开挖尺寸为 25.8 m×72.2 m(宽 ×高),全长 352.4 m。设计单位在主副厂房洞室上下游垂直侧墙坡面、两端端墙坡面共布置了 15排共计 1 742束系统支护锚索。锚索设计吨位分别为 1 750 k N、2 000 k N,孔深 L=20～44.8 m,锚索布置间距为3～4.5 m。根据对主厂房顶拱开挖揭露的地质情况、围岩变形观测资料以及围岩三维稳定性分析成果进行综合分析,主厂房第Ⅵ层和主变洞全部开挖完成后,应力松弛范围和程度有所加剧,厂房上下游边墙、墙脚及下游母线洞附近塑性区加深,主厂房高边墙中部的围岩变形将加大。

因此,为了保证系统锚索具备较好的适应围岩变形的能力,使其能够在安全的应力条件下对地下长房围岩起到有效的支护作用,锚索张拉到达设计吨位后放张锁定至 0.6～0.8设计张拉吨位,项目部研究开发了双锚结构装置的锚索放张、锁定新型施工工艺,施工质量满足设计要求。

2 双锚结构装置

2.1 工作原理

测试阶段利用后锚工作,前锚自由;测试结束后,在对锚索有效工作长度范围内的钢绞线不产生机械损伤的情况下,实现安全退除后锚,并使前锚同期锁定不小于设计规定的张拉力值。

2.2 组装顺序

双锚结构装置在承压垫板后依次安装前端工作锚板——工作夹片——推锚器——后端工作锚板——工作夹片——限位板。如图 1所示。

图 1 双锚结构安全退锚装置图

3 双锚结构装置的施工方法

3.1 设计吨位张拉

(1)张拉前应具备的条件。

钢绞线材质抽样检查合格;张拉前各工序阶段验收合格;锚夹具合格证齐备、抽样检验合格;张拉机具已配套标定并出具标定证明文件;灌浆、垫座混凝土强度均达到设计要求值。

(2)张拉作业程序。

张拉设备采用 Y D C 240-Q X型千斤顶。

张拉顺序按照设计编号单根分级循环;先中间、后周边、对称均衡的原则进行。

第一步:解除锚索尾端包裹物,清除锚索及周围杂物并将锚索擦拭干净;将钢绞线外锚头 P E套管部分用电工刀剥去,洗去油脂,按照图 1顺序组装各部件(注意各部件对中安装),前锚安装工作夹片但不打紧,使其保持自由状态,依据后锚张拉顺序按设计编号对应安装工作锚具、夹片,工作锚具及其锥形孔、夹片表面应保持清洁,然后打紧夹片。

第二步:千斤顶排气。

第三步:使用千斤顶对钢绞线进行单根预紧,使各根钢绞线初始应力均匀,预紧顺序亦应按照先中间、后周边、对称均衡的原则进行。

第四步:开始张拉锚索,在进行锚索张拉时,从预紧应力到锁定应力共分 4级进行张拉施工,分 级 标 准 为 :0.25σcon→0.50σcon→0.75σcon→1.00σcon。

3.2 放张及锁定

张拉至 1.00σcon后,在后锚上将钢绞线按分组、对称、逐根张拉的原则超张拉至1.03～1.05σcon退出后锚工作夹片,使后端千斤顶卸荷至锁定应力值,这时,前锚夹片随钢绞线回缩,跟进受力退出后锚工作夹片,单根循环以上操作直至整束放张结束。退出锚索测力计后,套装限位板,对夹片回缩不一致的钢绞线进行循环补偿张拉后予以纠正。

4 施工效果

我们在雅砻江锦屏二级水电站地下厂房锚索支护工程施工中全面推广使用了双锚结构装置的锚索放张、锁定新型施工工艺,共计张拉预应力锚索 1 742束,合格率 100%,优良率 92.3%,较好的实现了该项目施工的预期目标。

(1)通过现场安装锚索测力器试验测试,锁定 48 h内实测值不得大于设计文件规定值的10%,并不得小于规定值的 3%,满足设计要求。

(2)在锚索完工验收测力试验时采用双锚结构,测试阶段利用后锚工作,前锚自由;测试结束后,在对锚索有效工作长度全范围内的钢绞线不产生机械磨损的情况下实现安全退出后锚,并使前锚同期锁定不小于设计规定的张拉力值。

5 结 语

在高应力状态下,钢绞线破断点一般为锚夹具夹持部位,通过运用双锚结构装置的锚索放张、锁定新工艺,张拉全过程不伤害双锚之间钢绞线表面,从根本上杜绝了常规退锚时因反复夹持钢绞线造成钢绞线断面直径减小、形成断丝或断根而导致可能出现的伤害事故。该项目不仅适用于水电水利工程预应力施工,同时,亦可以扩延至公路桥梁、土木建筑等领域预应力锚索、甚至预应力锚杆施工中,其发展前景令人憧憬。