預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)在水利工程邊坡治理中的應(yīng)用

劉利華 李玉

摘 要：筆者就預(yù)應(yīng)力錨索在大崗山水電站邊坡治理中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。由于大崗山水電站施工現(xiàn)場地理位置的特殊性，再加上地質(zhì)條件的復(fù)雜，覆蓋層比較厚，表層多為松散的堆積體，深部多斷層交叉。特殊的地理位置造成在施工過程中使用特殊的支護(hù)施工方法進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：施工方法；地形；措施；預(yù)應(yīng)力錨索；施工方式

大崗山水電站右岸壩頂以下開挖邊坡介于高程1135～950m高程之間，950～925m高程為大壩基坑開挖，開挖最大高差為210m，拱肩槽兩側(cè)邊坡共設(shè)置6級(jí)馬道，邊坡30m/35m設(shè)一級(jí)馬道，高程分別為1100m、1070m、1040m、1010m、980m、950m，1135m輔助供料平臺(tái)寬度約為10.00m，邊坡馬道寬度約3.00m。拱肩槽上游側(cè)邊坡開挖坡比為1‥0.35～1‥0.4，拱肩槽上游側(cè)邊坡開挖坡比為1‥0.54～1‥0.88。壩區(qū)枯水期河水位952.6m，水面寬40～70m，水深7～11m，正常蓄水位1130m時(shí)谷寬380m。

1 預(yù)應(yīng)力錨索概念以及施工工藝

1.1 預(yù)應(yīng)力錨索定義

預(yù)應(yīng)力錨索是指由鉆孔穿過軟弱巖層或滑動(dòng)面，把一端（錨桿）錨固在堅(jiān)硬的巖層中（稱內(nèi)錨頭），然后在另一個(gè)自由端（稱外錨頭）進(jìn)行張拉，從而對(duì)巖層施加壓力對(duì)不穩(wěn)定巖體進(jìn)行錨固，這種方法稱預(yù)應(yīng)力錨索，簡稱錨索。國內(nèi)應(yīng)用較多，如長江南岸鏈子崖危巖體治理和會(huì)同縣中心街滑坡治理中都采用了此種錨索。

1.2 施工工藝

預(yù)應(yīng)力錨索施工工序較多、各工序間銜接緊促、工序先后邏輯關(guān)系較強(qiáng)、施工周期較長。錨索噸位、長度類型較多，容易混淆。錨索施工前須做好錨索詳細(xì)布置示意圖，并標(biāo)識(shí)清楚每個(gè)錨索的詳細(xì)參數(shù)（如坐標(biāo)、孔深、噸位等）。

錨索施工程序如下：錨索排架搭設(shè)→→→錨索孔位放樣→→→錨索鉆孔（錨索編制）→→→下索→→→錨索灌漿（錨墩澆筑）→→→錨索預(yù)緊→→→錨索張拉→→→錨索抽檢→→→封錨。

2 主要施工方法

2.1 施工準(zhǔn)備

在進(jìn)行準(zhǔn)備過程中，首先要滿足邊坡錨噴施工完成后才能進(jìn)行錨索施工。在鉆孔施工前要先搭設(shè)施工作業(yè)排架，施工排架是施工過程中的重要承重設(shè)備。因此，在搭建完成后要由相關(guān)部門進(jìn)行安全檢查，驗(yàn)收合格符合安全承重標(biāo)準(zhǔn)后才能進(jìn)行下步施工。

2.2 鉆孔

錨索孔位根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行測放，局部位置結(jié)合現(xiàn)場地形進(jìn)行調(diào)整，現(xiàn)場測放出錨索孔位置并用紅油漆標(biāo)示，錨索孔開孔前測放出方位角。開孔前確保錨索孔位、方位角、俯角等角度的正確，并經(jīng)質(zhì)檢人員檢驗(yàn)后方可開鉆。

孔位坐標(biāo)誤差不大于10cm，鉆進(jìn)過程中及時(shí)糾偏并測量孔斜，終孔孔軸偏差不大于孔深3%，方位角不大于2°；錨索終孔孔深應(yīng)大于設(shè)計(jì)孔深40cm，并不小于設(shè)計(jì)孔徑10mm。

由于邊坡地質(zhì)條件復(fù)雜，成孔過程中可能出現(xiàn)掉塊、卡鉆、起鉆塌孔，成孔難度極大。根據(jù)孔壁坍塌、巖體破碎情況，采取套管或灌漿等方法護(hù)壁。鉆孔采用鋼套管鉆進(jìn)，套管護(hù)壁方法采用單偏心擴(kuò)孔跟管護(hù)壁，跟管直徑根據(jù)設(shè)計(jì)錨索的孔徑確定，同時(shí)記錄鉆進(jìn)地質(zhì)情況以便于后期控制錨索灌漿，跟管鉆進(jìn)結(jié)束后恢復(fù)原設(shè)計(jì)終孔孔徑。鉆孔的錨索鉆機(jī)為YG-60、YG-80錨固鉆機(jī)，拔管機(jī)為專用液壓拔管機(jī)?，F(xiàn)場需要進(jìn)行跟管鉆孔或固壁灌漿時(shí)應(yīng)經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師的確認(rèn)。

錨索鉆孔過程中詳細(xì)記錄鉆孔地質(zhì)情況，確保錨固段落在較完整巖層上，如鉆孔至設(shè)計(jì)終孔后，巖石仍比較破碎則繼續(xù)鉆進(jìn)直至較完整巖石為止?？椎澜?jīng)檢查合格后，對(duì)孔口臨時(shí)封堵保護(hù)。

2.3 灌漿

在灌漿前，要提供對(duì)應(yīng)的灌漿記錄和壓力表合格率定的資料，并要認(rèn)真檢查儀器是否能正常工作。

在施工過程中會(huì)遇到各種意外問題，例如：巖石破碎的孔灌漿超過設(shè)計(jì)灌漿量的2倍甚至更大；采取灌漿記錄儀限壓、限流、間歇的辦法，孔內(nèi)填塞細(xì)沙。但是錨固段要一次性的灌滿。在施工中遇到錨索孔內(nèi)裂隙較大無法一次性灌滿，采取待凝，再灌漿。如果遇到不能滿足灌漿設(shè)計(jì)要求的錨索，需要根據(jù)錨索張力來重新設(shè)計(jì)方案。

對(duì)不能滿足灌漿設(shè)計(jì)要求的錨索應(yīng)降級(jí)使用，同時(shí)需看錨索張拉后的鎖定值是否滿足設(shè)計(jì)要求。

2.4 編束

對(duì)鋼絞線進(jìn)行擠壓錨頭處理，處理之后的鋼絞線根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行編制成束，錨固段采用隔離架集束，隔離架間距1.0～1.5m，錨索內(nèi)錨固段進(jìn)漿管按照設(shè)計(jì)編入索體，外部與張拉端平齊，整條錨束用鉛絲每隔1～2m捆扎，為了保證鋼絞線與錨固材料更好的結(jié)合，內(nèi)錨段比自由張拉段捆扎密一些。

2.5 錨索張拉

張拉采取單根預(yù)緊、整束張拉，整束張拉采用分級(jí)、分序循環(huán)張拉方式，張拉時(shí)以水平向每6根錨索為一個(gè)張拉單元。針對(duì)單根錨索張拉前先對(duì)單根鋼絞線進(jìn)行預(yù)緊（錨墩澆筑后7d即可進(jìn)行），使錨索各根鋼絞線的應(yīng)力均勻后再進(jìn)行整索張拉，張拉單排內(nèi)先對(duì)單根錨索進(jìn)行預(yù)緊（預(yù)緊張拉力為設(shè)計(jì)力20%），隨后1＼2＼3＼4＼5＼6錨索按0.25f＼0.5f（f為設(shè)計(jì)張拉力）分級(jí)張拉，待6索都張拉至0.5f后，先將1＼3＼5錨索同時(shí)張拉0.75f＼1.0f至1.1f，最后將2、4、6錨索同時(shí)張拉0.75f、1.0f至1.1f。分級(jí)張拉間歇時(shí)間為5min。

錨索分級(jí)張拉時(shí)應(yīng)同時(shí)測量其伸長值并與理論伸長值進(jìn)行比較，同時(shí)張拉鎖定后夾片錯(cuò)牙不得大于2mm。

錨索張拉過程主要按照設(shè)計(jì)張拉力控制，實(shí)際伸長值只做記錄不為控制性項(xiàng)目。

如錨索安裝后出現(xiàn)應(yīng)力衰減應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉，補(bǔ)嘗張拉次數(shù)不得超過2次，安裝錨索測力計(jì)的監(jiān)測錨索張拉前應(yīng)將配套的錨索測力計(jì)對(duì)中后進(jìn)行分級(jí)張拉，張拉噸位以錨索測力計(jì)讀數(shù)為準(zhǔn)。

3 質(zhì)量控制與安全措施

3.1 質(zhì)量控制

a.在施工過程中嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，腳手架的搭設(shè)必須穩(wěn)定，對(duì)緊固件的緊固必須有專門的人員進(jìn)行定期核查檢驗(yàn)。

b.按照設(shè)計(jì)固定孔口坐標(biāo)在腳手架上安裝鉆機(jī)專用鋼管，將鉆機(jī)放在專用鋼管上，用經(jīng)緯儀按邊坡方向放出基線，然后用方向架放出錨索方位角，并根據(jù)要求調(diào)整到適合的角度，在定好角度后要進(jìn)行再次的確認(rèn)檢驗(yàn)，以確保準(zhǔn)確無誤，將所有的緊固件再緊一遍，確保角度不變。

c.錨索孔徑誤差要調(diào)整在規(guī)定范圍內(nèi)。

d.孔位在使用前后要對(duì)其清洗干凈。

e.錨索的編制要確定每一根鋼絞線始終均勻排列、平直、不扭曲，對(duì)于有銹跡、油污的要清除干凈，對(duì)于清除不到的地方要及時(shí)想出處理辦法。

f.各種施工材料必須使用達(dá)標(biāo)材料，禁止使用“三無產(chǎn)品”，張力機(jī)具要對(duì)其進(jìn)行定期檢查、標(biāo)定，以標(biāo)定曲線作為施工控制的依據(jù)。

g.鋼筋、水泥等原材料進(jìn)場后，必須堆放在有通風(fēng)防潮的倉庫內(nèi)，防止生銹，若生銹必須按要求進(jìn)行除銹處理。

h.在施工每個(gè)細(xì)節(jié)都要有專門的人員進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督，質(zhì)量責(zé)任到個(gè)人，這樣才能確保質(zhì)量過關(guān)。

3.2 安全措施

a.在施工過程中要始終本著安全第一、預(yù)防為主的方針，把安全隱患降到最低。

b.施工前進(jìn)行安全技術(shù)交底，施工中應(yīng)該分工明確，統(tǒng)一指揮。

c.進(jìn)行施工前要對(duì)各項(xiàng)工作進(jìn)行安全檢查，并由班組長負(fù)責(zé)，責(zé)任到人，相互監(jiān)督，施工人員進(jìn)入現(xiàn)場應(yīng)該佩戴好安全帽，操作人員應(yīng)該精力集中，遵守相關(guān)的安全操作規(guī)定。

d.在施工過程中，由于施工工序復(fù)雜，要用到各種工種的操作人員，在人員上崗前，必須做到持證上崗，才能進(jìn)行技術(shù)操作。

e.邊坡加固工程鉆孔通常是在腳手架上作業(yè)的，為確保腳手架安全穩(wěn)定，采用雙排方式，間距1.2～1.5m，重力集中處增加斜向及橫向支撐，并設(shè)置短錨樁，將腳手架錨固在穩(wěn)定的巖壁上。

f.高空作業(yè)應(yīng)該設(shè)定保護(hù)措施，在進(jìn)行危險(xiǎn)工作時(shí)，要做好保護(hù)工作，確保把危害降到最低。

g.錨索固壁及孔道灌漿過程中應(yīng)控制好灌漿壓力，錨索體運(yùn)輸、安裝時(shí)應(yīng)注意安全。

h.加強(qiáng)排架高空作業(yè)規(guī)范，不得隨意從高空墜落工具、材料等，避免傷及到其他人員。

總之，做好水利工程工作，是每位水利工程工作人員職責(zé)所在。預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)在高邊坡治理中運(yùn)用的越來越廣泛，因其不僅能加強(qiáng)邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，還能使邊坡的整體穩(wěn)定性得到增強(qiáng)，通過許多工程實(shí)例都能體現(xiàn)這種優(yōu)勢。這種技術(shù)也會(huì)隨著基礎(chǔ)建設(shè)工程的不斷擴(kuò)大而廣泛應(yīng)用，相信在以后的工程中預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)也會(huì)不斷的提升和加強(qiáng)，并會(huì)為以后的水利工程事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：中國葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司）