小漩水電站錨樁抗拉拔試驗過程及成果分析

劉桂英　王清峰（中國水電十五局有限公司陜西西安710065）

小漩水電站錨樁抗拉拔試驗過程及成果分析

劉桂英王清峰
（中國水電十五局有限公司陜西西安710065）

泄水閘為湖北小漩電站工程主要建筑物，該部位巖質(zhì)為千枚巖巖層，為保證泄水閘地板的穩(wěn)定性，本文通過分析小漩水電站地質(zhì)情況，通過在類似地質(zhì)條件上進行實驗分析，合理選擇了施工工藝及相關(guān)參數(shù)，為設計錨樁施工提供依據(jù)。以期為類似案例提供借鑒。

小漩水電站；錨樁抗拉拔試驗；成果分析

1　概況

小漩水電站位于湖北省十堰市竹山縣境內(nèi)的堵河上游河段。工程為河床式電站，大壩為混凝土閘壩結(jié)構(gòu)，水電站開發(fā)任務主要是發(fā)電，并對潘口水電站進行反調(diào)節(jié)，兼顧改善庫區(qū)通航條件。電站樞紐主要由泄水閘、電站廠房、左右岸連接壩段、下游河道疏挖護砌、電站廠房（含集控中心）和開關(guān)站等組成。電站正常蓄水位264.00m，校核洪水位269.10m，總庫容0.3674億m3，具有日調(diào)節(jié)性能；電站裝機3臺，電站裝機容量50.00MW，屬于Ⅲ等中型工程。

泄水閘等建筑物按50年一遇洪水設計，1000年一遇洪水校核。消能防沖建筑物洪水標準采用30年一遇洪水設計。

泄水閘為開敞式平底閘，建基面高程245.0m。底板厚度4.0m，底板前端設2m深齒槽。閘室總凈寬90.0m，共6孔，單孔尺寸15m×15m（B×H），被混凝土縱向圍堰分割為左右各3孔。閘室分縫位于2#及5#閘孔底板，15.00m寬底板被分為10.96m的小托板及兩側(cè)各2.00m的底板，其中2.00m寬的底板分別與1#、3#及4#、6#底板成為整體結(jié)構(gòu)；閘室永久分縫寬2cm，為鉛垂貫通縫。因此2#、5#底板為單獨受力結(jié)構(gòu)，在正常蓄水及檢修情況下，底板抗浮穩(wěn)定性達不到規(guī)范設計要求值，需增加錨筋樁增加錨固力，以滿足設計規(guī)范要求。

根據(jù)監(jiān)理、業(yè)主要求湖北小漩電站項目部進行小漩水電站錨樁試驗，試驗錨樁布置在小漩電站壩址左岸基坑中，錨樁從左至右依次編號為1#、2#、3#和4#。

2　試驗內(nèi)容

2.1試驗目的

結(jié)合小漩水電站閘基實際地質(zhì)條件，為提供泄水閘基礎(chǔ)采用錨樁增加閘底板地基有效錨固值，確定錨樁合理的施工程序及有關(guān)技術(shù)參數(shù)，即錨樁的深度，鉆孔孔徑、間距、排距，錨樁的結(jié)構(gòu)組成等。

對初步建議的錨樁深度、結(jié)構(gòu)組成，間距、排距、鉆孔孔徑給予校驗和調(diào)整，提供閘基錨筋樁的抗拔力和極限抗拔力，并提出是否需要對基礎(chǔ)另行加強固結(jié)灌漿處理。

2.2試驗選址

錨樁的抗拔試驗原則是選擇具有代表性的泄水閘地質(zhì)構(gòu)造基礎(chǔ)區(qū)域的地段，并具備施工可操作性的附近非施工地段作為試驗區(qū)。錨樁試驗孔一組布置4根砂漿錨筋樁，每根錨筋樁由三根直徑Ф36mm的Ⅱ級鋼筋焊接在Ф38×5的鋼管上組成，長11m初擬的錨樁間排距均為2m，深入基巖10.5m，外露0.5m。

2.3試驗方法及過程

2.3.1錨筋樁施工

（1）孔位標識

鉆孔之前，測量人員在試驗區(qū)內(nèi)按各方共同商定的位置分別精確的放樣，現(xiàn)場用紅漆標識孔位，孔位標識嚴格按照設計要求進行。

（2）造孔

錨樁采用XY-2型地質(zhì)鉆機造孔，孔徑Ф168mm。根據(jù)孔位及鉆孔角度，鉆孔前鉆機需固定牢固。錨筋樁的開孔偏差不得大于5cm，鉆孔方向、孔深應符合設計圖紙的要求，孔深偏差小于5cm。每孔測斜一組。

（3）清孔

使用高壓風、水輪換敞開沖洗，打撈干凈孔內(nèi)巖屑、巖粉等殘留物，殘留物厚度不得大于15cm，回水不含污物，完全清潔后再延續(xù)10min可結(jié)束沖孔工作，然后將孔口封堵密實，防止在施工過程中石屑等雜物落入孔中。

（4）錨樁制作

成品錨樁由3根Φ36的Ⅱ級鋼筋焊接在Ф38×5的鋼管上焊接而成，下部鋼管距孔底0.5m，上部鋼管外露1.0m。錨樁鋼筋接頭采用機械連接，且兩鋼筋接頭最小距離不小于2.0m，為加強錨筋樁的整體性，每根鋼筋與注漿管之間縱向焊接，每個焊接長度不小于15cm，焊接段間距1.5m［1］，在鋼筋接頭和錨筋樁兩端與注漿管應縱向焊接。

（5）錨筋樁安裝

鉆孔結(jié)束清孔后安裝錨樁。將錨樁在鋼筋加工廠加工完成，運至現(xiàn)場后，采用吊裝方式入孔、安裝，錨筋樁安裝采用汽車吊吊起，由人工進行安裝，安裝深入基巖10.5m，外露0.5m，錨樁入孔深度誤差不大于20cm。

（6）注漿

錨樁入孔后，采用瀝青麻絲和1:1:0.5（灰: 砂:水，下同）水泥砂漿封堵口，封堵深度不小于50cm，在封堵孔口時埋入一根1.0m～1.5m長的Ф25mm×4mm的鋼管，伸入孔口封堵砂漿以下20cm作為回漿管。

錨樁注漿時先灌注下部孔段，采用自下而上灌注砂漿，灌注砂漿強度為M20。為保證砂漿錨筋樁的質(zhì)量，必須灌注到回漿管出漿與進漿濃度相同漿液。當回漿與進漿濃度相同時，關(guān)閉回漿閥門進行壓力灌注。灌注壓力逐漸加大，最大壓力不超過0.3MPa［2］，繼續(xù)灌注到不再進漿時，穩(wěn)壓3min后結(jié)束。灌注過程中不得間歇。漿體凝固前，不得敲擊、碰撞和拉拔桿體，注漿完成28天后進行錨樁拉拔試驗。

（7）抬動監(jiān)測孔施工

抬動觀測孔采用XY-2型地質(zhì)鉆機造孔，孔深10.5m，孔底固定端巖石必須完整堅硬，若巖石較差時鉆孔繼續(xù)加深，直至巖石完整堅硬。鉆孔、清孔完成后聯(lián)系各方聯(lián)合驗收，驗收合格后開始進行埋管，將封塞的黏土球投入，并用木棒搗實。

2.3.2錨樁抗拉拔試驗方法

（1）錨筋樁抗拔拉試驗主要設備

1）山東德州亞興液壓機械廠生產(chǎn)的1500kN千斤頂2臺；

2）反力梁為4根25#工字鋼成田字布置并以筋板加螺栓錨固，長度360cm；

3）百分表4塊、千分表2塊、鋼直尺1把及錨釘；

4）加壓泵及高壓油管；

5）0.5級40MPa、60MPa壓力表各1塊。試驗儀器均計量合格。

（2）錨筋樁抗拔、拉試驗設備安裝

1）試驗采用簡支梁形式；

2）以2臺1500kN的千斤頂并聯(lián)作為加載設備，并分別安裝在基巖上澆筑的混凝土基礎(chǔ)上；

3）以錨釘與錨樁焊接；

4）以錨樁為中心，在20cm、60cm、100cm、140cm布置標點（在基巖上澆筑的混凝土塊），在測量支架上相應部位安裝百分表測量巖體表面變形，以千分表測量上抬孔深部變形，并以鋼直尺測量錨樁的伸長量。

（3）錨筋樁抗拔試驗方法采用逐級一次大循環(huán)法

1）根據(jù)相關(guān)要求：1#、2#、3#錨樁按載荷600kN等分12級施加，每級荷載下測讀巖體變形2次，穩(wěn)定時間為5min，當加載到設計載荷后逐級卸載。

2）4#錨樁進行極限破壞性試驗，按1200kN等分12級施加載荷，每級荷載下測讀巖體變形2次，穩(wěn)定時間為5min，當變形速率增大時載荷減半，直至破壞。

2.3.3錨筋樁抗拔拉試驗成果

根據(jù)試驗成果繪制的各錨樁拉拔試驗拉拔力與變形曲線關(guān)系如下：

圖1　1#錨樁拉拔試驗拔拉力與變形關(guān)系曲線

圖2　2#錨樁拉拔試驗拔拉力與變形關(guān)系曲線

圖3　3#錨樁拉拔試驗拔拉力與變形關(guān)系曲線

圖4　4#錨樁拉拔試驗拔拉力與變形關(guān)系曲線

2）根據(jù)試驗成果繪制的各錨樁在600kN拉拔力作用下距離與巖體表面關(guān)系如圖5所示：

圖5　各樁在600kN拉拔力作用下距離與巖體表面變形關(guān)系

2.3.4錨樁抗拉拔試驗成果分析

（1）1#、2#、3#錨樁在600kN的拉拔力作用下，巖體表面變形基本上是呈直線變化，最大變形約2mm，而4#錨樁在加載至600kN前，已出現(xiàn)明顯拐點，巖體表面變形達到4mm多，在775kN的拉拔力作用下呈塑性破壞，巖體表面最大變形達到12mm。

（2）錨樁在拉拔力作用下，巖體表面變形影響范圍大約在以錨樁為中心半徑約80cm～100cm的范圍內(nèi)，且隨著距離的增加逐步衰減，在130cm處的上抬觀測孔基本上沒有變形。錨樁在拉拔過程中巖體表面的變形略滯后抗拉拔力，因巖體的不完整導致局部巖體表面變形不協(xié)調(diào)（如1#錨樁），存在較大的塑性變形。

（3）4#錨樁抗拉拔能力明顯小于1#、2#、3#錨樁，且未達到設計載荷?？赡苁且虻刭|(zhì)條件等因素造成的。

（4）通過對錨樁的觀測，錨樁中的φ36螺紋鋼筋未發(fā)生明顯拉伸現(xiàn)象。

3　結(jié)語

試驗得出的閘基錨筋樁的抗拔力和極限抗拔力滿足設計規(guī)范要求，不需要對基礎(chǔ)另行加強固結(jié)灌漿處理。該設計參數(shù)和試驗工藝合理，值得其他類似工程借鑒和推廣。陜西水利

［1］王恒，李春雨，劉平.抗浮錨桿施工技術(shù)應用實例［J］.建筑技術(shù).2013（02）

［2］韓宏祥龍橋拱壩右岸邊坡錨樁加固施工技術(shù)［J］.湖北水利發(fā)電，2007（S1）

（責任編輯：暢妮）

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