２０１２年９月第３期 葛洲坝集团科技 总第１０３期 压力分散型锚索张拉施工 廖振华 卢 俊 柳君安 摘要 以木里河流域卡基娃水电站调压井后边坡锚索施工为例，介绍压力分散型锚索张拉的施工方法和 锚索；压力分散型；荷载计算；预应力施加 施工中存在的问题及解决方法。 关键词拉法在挤压区无变形或有变形时均可实现张拉后 １ 工程概况 卡基娃水电站系木里河干流开发方案中的第 二级电站，位于四川省木里县唐央乡，总装机容量 ４４０ＭＷ，单机容量１１０ＭＷ。 调压井１～３级边坡上覆盖层为棕黄色残坡积 块碎石土，粗粒母岩成分为砂质板岩、千枚化板岩， 呈棱角一次棱角状，块石粒径一般为２０～４０ｃｍ，自 稳能力差。前期设计为挂网喷射混凝土＋锚杆的 支护方式，施工完成后由于２０１０年雨季雨量较大， 单元受力平衡，是一种合理的分散型锚索张拉工 艺。 ２．１ 理论计算 根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》 （ＧＢ５００８６—２００１），锚索理论伸长值计算公式： △Ｌ＝ＦｊＩｖ＇（ＥＡ） Ｆ ——张拉力，ＫＮ； Ｌ——钢绞线张拉有效长度，ｍｍ； Ｅ——钢绞线弹性模量，Ｎ／ｍｍ ； Ａ——钢绞线受力面积，ｍｍ 。 边坡土体部分发生滑坡现象，后经参建四方共同商 议，采取减小坡比，加深锚杆，增设框格梁＋锚索的 支护方式。 单从理论考虑，通过先分单元差异张拉可实现 整体张拉的完全相同。调压井边坡压力分散型锚 索有四个锚固单元，将长度为４０ｍ、３８ｍ、３６ｍ，３４ｍ 的四个单元以此称之为Ａ、ｌＢ、Ｃ、Ｄ单元。 ２ 施工工艺 压力分散型锚索是由多组钢绞线穿过外承压 板，在锚孔内设有多个内承压板，内承压板与不同 长度的钢绞线固定连接的一种结构型式。压力分 理论伸长量 △ＬＡ＝（ＦＡ：ｌｃ ＬＡ）／（Ｅ％Ａ）＝１６５ ４０／（１．９５ １４）＝２４１．７５８ｍｍ △ＬＢ＝（ＦＢ ＬＢ）／（Ｅ；ｌ＝Ａ）＝１６５ ３８／（１．９５￥ １４１＝２２９．６７０ｍｍ 散型与普通压力型锚索的最大的区别在于普通压 力型只有一组锚头，而压力分散型锚索有多组锚 头，避免了应力集中的问题。 根据规范要求，我们采取先单元差异荷载张拉 后整体张拉法进行调压井边坡预应力锚索的张拉。 通过一次施加差异荷载实现差异伸长量一次补足， 其余加荷阶段内伸长量一致，阶段内所加荷载根据 伸长量重新分配，在超张拉１１０％结束时达到各根 钢绞线受力一致。先单元差异荷载张拉后整体张 △Ｌｃ＝（Ｆｃ Ｌｃ）／（Ｅ Ａ）＝１６５ ３６／（１．９５ １４１＝２１７．５８２ｍｍ △ＬＤ＝（ＦＤ ＬＤ）／（Ｅ Ａ）＝１６５ ３４／（１．９５女 １４）＝２０５．４９４ｍｍ 差异伸长量 △ＬＡＢ＝ＡｌＪＨ—ｃ＝ＡＩＪｃ—Ｄ＝１２．０８８ｍｍ ＡＬＡ—Ｄ＝Ａ ＬＡ—Ａ ＬＤ＝２４１．７５８—２０５．４９４＝３６． ２６４ｍｍ 】５ Ｎｏ．３ Ｓｅｐｔ．２０１２ ＧＥＺＨ０ＵＢＡ ＧＲＯＵＰ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＳｅｒｉａｌＮｏ１０３ ．Ａ ＬＢＤ＝ａ ＬＢ—ａ ＬＤ＝２２９．６７０—２０５．４９４＝２４． 作由１５０Ｔ千斤顶完成。 单元问张拉顺序为从短到长，每级持荷３— ５ｍｉｎ，当没有明显预应力衰减时，实测伸长值并记 录，与理论伸长值进行比较，锁定。张拉加载及卸 载应缓慢平稳，加载速度每分钟不宜超过最大张拉 力值的０．１＂ｆ￣／ｍｉｎ，卸荷速率不得大于最大张拉力 １７６ｍｍ ａ ＬＣＤ＝ａ Ｌｃ—ａ ＬＤ＝２１７．５８２—２０５．４９４＝１２． ０８８ｍｍ 差异荷载 Ａ ＦＡ＝ａＩ｜ＡＤ Ｅ Ａ／ＬＡ＝２４．７５ＫＮ —Ａ ＦＢ＝ＡｌＪＲ—Ｄ｝Ｅ Ａ／ＬＢ＝１７．３６８ＫＮ ａ ＦＣ＝Ａ Ｌｃ—Ｄ：ｌｃ Ｅ Ａ／Ｌｃ＝９．１６７ＫＮ 值的０．２＂ｆ￣／ｍｉｎ，观测回缩量，如果回缩量过大应 及时进行补足荷载，并再次锁定。 实际施工过程中正式张拉前先施加一次初始 荷载，将各根钢绞线拉紧绷直后卸荷。 ２．２张拉步骤 锚具外的钢绞线除了留１２ｃｍ外，其余部分切 除，在外锚具和钢绞线上均匀涂一层环氧树脂；外 套保护罩封闭保护。 根据千斤顶一油压表联动标定数据／结果 ２５Ｔ千斤顶Ｙ＝０．２０４３ｘ一０．２６ （１）每根锚索正式张拉前均先施加３０ＫＮ初始 荷载，使钢绞线逐步拉直； （２）差异荷载补偿张拉使用２５Ｔ的小千斤顶， 将张拉工具锚夹片安装在最短Ｃ单元，加荷至９． １７ＫＮ； １５０Ｔ千斤顶Ｙ＝０．０３３５ｘ一０．０２４９ 其中：ｘ一标准力值； ｙ一油压表读数。 ２．３张拉结果 （３）安装Ｂ单元工具锚夹片，用小千斤顶补偿 张拉Ｂ单元，加荷至１７．３７ＫＮ； （４）安装Ａ单元工具锚夹片，用小千斤顶补偿 张拉Ａ单元，加荷至２４．７５ＫＮ； （５）补偿张拉完毕采用１５０Ｔ大千斤顶，将四 数据分析：通过试验数据可以看出实际伸长值 虽然普遍偏小，但仍然在规范允许偏差范围之内， 分析原因一是钢绞线张拉有效长度取值与实际长 度存在误差；二是钢绞线局部ＰＥ套管破皮，导致 灌浆时水泥浆进入套管内，使得开始张拉时需先克 服钢绞线与水泥结石之间的摩擦力，造成了一定的 根钢绞线全部装上工具锚夹片后，整体分级加荷至 ２５％— ０％— ５％－－＊１００％： （６）整体超张拉至１１０％，持荷稳定１０ｍｉｎ后 锁定。 预应力损失，使在２５％级之前实际伸长值与计算 值比较偏小。 ２．４注意事项 其中前４步操作由２５Ｔ千斤顶完成，后２步操 表１ 每根锚索张拉分阶段加荷步骤 １６ ２０１２年９月第３期 葛洲坝集团科技 总第１０３期 ２．４．１张拉前 查千斤顶是否漏油。 （１）检查千斤顶、油压表是否与检定证书一 （３）有下列情况之一者，应校正千斤顶和压力 表。 致，张拉使用各种材料的产品合格证及材料检验报 告是否齐全；使用的千斤顶油压表是否配套。 （２）千斤顶应保持清洁；支撑圆锥处小活塞应 居中心，回油后活塞能自动退回原位；千斤顶在最 ①千斤顶修理后； ②调换压力表后； ③预应力钢绞线突然断裂后； 大压力下持荷５ｍｉｎ，压力下降值不得超过３％；检 ④仪表受碰撞或有失灵现象； ｌ７ Ｎｏ．３ Ｓｅｐｔ．２０１２ ＧＥＺＨＯＵＢＡ ＧＲＯＵＰ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．１０３ （４）将锚垫板表面的混凝土等杂物清理干净； （５）在钢绞线端头标记各单元锚索，按照长短 将各单元束分别标记清楚；依次安装工作锚具、工 作夹片、限位板、千斤顶、工具锚具及夹片等。安装 则应退锚重新张拉。 ４ 施工中的问题 １５０ｔ千斤顶最大行程为２０ｃｍ，而锚索张拉理论 锚具或千斤顶时，应使张拉力的作用线与应力筋受 力的中心线一致，不得偏扭。 ２．４．２张拉中 伸长值的最大值在２１ｃｍ左右，无法满足要求，所以 现场确定了当大千斤顶张拉到１００％时，即伸长值达 到１８５ｃｍ左右时，稳压ｌ０分钟后对千斤顶进行倒顶 回油，顶紧夹片重新张拉。这样操作虽然可以解决 （１）张拉时千斤顶出力方向４５。内严禁站人。 （２）高压油管、灌浆管的联接要牢固严密，以 防伤人。 千斤顶行程不够的问题，但是此过程中锚索的残余 变形会抵消一部分荷载，有一定的预应力损失。 （３）油泵的操作应徐徐加压，缓缓回油，平稳、 无冲击，不得猛摇急放，以免损坏油压表、油泵及千 斤顶。加荷速率不得大于６ＯＫＮ／ｍｉｎ，卸载速率不 ５ 结语 卡基娃调压井边坡锚索施工未发生任何人身 得大于１２０ＫＮ／ｍｉｎ，如果过大则应调节送油阀，降 低，速率。 （４）每次加荷后应等油压表读数稳定后再进 安全事故和质量事故，各项指标均达到设计要求。 锚索施工后的调压井边坡在经历２０１ １年的雨季后 行读数和量取伸长值，持荷５ｍｉｎ后再次量取伸长 值；油压表读数或伸长值有较大回缩则应补偿荷载 没有发生滑坡现象；通过半年的位移观测，平面位 移及沉降量均满足要求，证明该边坡已经具有较好 的稳定性。 到位，再次持荷并量取伸长值。 （５）实测伸长值与理论伸长值相差超过１０％ 或者小于５％时应停机检查，待查明原因并采取相 应措施后方可继续张拉。 【作者简介】 廖振华 葛洲坝集团第五工程有限公司 助理工程师宜昌４４３００２ 湖北 （６）在千斤顶负压的情况下，不得拆卸抽顶和 油管路，也不得拧动任何部位的螺丝。 （７）油泵运转时，若有不正常现象，应立即停 车检修。 ２．４．３张拉后 柳君安 卢俊 葛洲坝集团第五工程有限公司 工程师４４３００２ 湖北宜昌 葛洲坝集团第五工程有限公司 助理工程师宜昌４３００２ 湖北 锚索张拉锁定后夹片错牙不应大于２ｍｍ，否 １８