高拱壩閘墩U型錨索免吊運整體施工

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概況

錦屏一級水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣和鹽源縣交界處的雅礱江大河灣干流河段上，是雅礱江下游從卡拉至河口河段水電規(guī)劃梯級開發(fā)的龍頭水庫，距河口358km，距西昌市直線距離約75km，大壩設(shè)計壩高305m。本工程采用堤壩式開發(fā)，主要任務(wù)是發(fā)電。水庫正常蓄水位1880m，死水位1800m，正常蓄水位以下庫容77.6億m3，調(diào)節(jié)庫容49.1億m3，屬年調(diào)節(jié)水庫。電站裝機6臺，單機容量600MW。本工程樞紐建筑物主要由混凝土雙曲拱壩(包括水墊塘和二道壩)、右岸泄洪洞、右岸引水發(fā)電系統(tǒng)及開關(guān)站等組成。

2 主要施工工藝原理

主要利用閘墩混凝土澆筑時，在相應(yīng)的高程埋設(shè)定位錐，墻面強度達到20MPa后，安裝[12.6、[6.3槽鋼制作成型的三角支架，采用[10槽鋼用作聯(lián)梁將三角支架形成整體后，面層滿鋪2.5mm花紋鋼板形成環(huán)形作業(yè)平臺；相鄰閘墩間采用鋼棧橋形成環(huán)形回路平臺為U型錨索現(xiàn)場施工作業(yè)平臺。在形成的施工作業(yè)平臺上完成U型錨索的各工序施工，以達到預(yù)期的免吊運整體施工效果，保證閘墩混凝土及大壩運行的安全。

3 施工作要點

3.1 主要施工方法

閘墩混凝土澆筑時隨倉進行U型預(yù)應(yīng)力錨索孔道(φ219×6mm無縫鋼管)的預(yù)埋施工，待混凝土達到強度后在閘墩上搭設(shè)錨索施工平臺，進行錨索制安、穿索、張拉及回填灌漿施工，完成后對外露鋼絞線進行切除，對錨索外露錨頭回填混凝土保護。

3.2 管道預(yù)埋

導(dǎo)流洞底孔錨索最低高程為1683.74m，頂部高程為1720.8m。在閘墩混凝土澆筑至高程1682m～1685m倉位開始搭設(shè)樣架[14槽鋼，在高程1682m倉面上根據(jù)測量放樣的參數(shù)進行彎管端部第一根樣架立桿的架立，采用L=8m的[14槽鋼，間隔2m距離布置。立桿縱向連接采用[14槽鋼，間距2m上升布置，形成方格狀，保證樣架的整體穩(wěn)定性。再通過測量測出其高程，管道定位樣架槽鋼的搭設(shè)安裝高程=錨索高程-管道半徑。

隨著倉位澆筑的上升進行樣架[14槽鋼的架設(shè)，倉位按照3m高程分倉，樣架搭設(shè)采用分倉縱向搭設(shè)，根據(jù)錨索高程位置調(diào)整樣架立桿的搭設(shè)。

3.3 管道安裝

各種管道制作通過驗收，運至1885m平臺用纜機運輸至施工部位，倉位內(nèi)管道先進行彎管安裝，在彎管端部搭設(shè)的樣架進行彎管的臨時加固(主要采用綁扎或點焊)，加工固定好后進行下部直線段的鋼管安裝，直線段鋼管單根長度12m，連接采用對接凹凸法蘭，中部加以墊片，保證對接的密實性，隨著倉面混凝土澆筑上升至上部直線段管道位置后進行加固安裝，每索錨索管道安裝重復(fù)該施工方法。安裝主錨索管道時在管道內(nèi)部預(yù)留一根φ13mm的鋼絲繩，以便U型管道后期錨索穿索牽引用。管道安裝完成后在每根彎管最低部采用φ25mm鋼管引一根灌漿管至壩體下游1688m高程人行棧橋上，引出管應(yīng)對孔口進行保護，保證孔道的通暢，為后期錨索灌漿使用。

3.4 管道校核

管道安裝完成后，對管道的精度進行校核，特別對關(guān)鍵點進行復(fù)測，主要控制點有：錨索管道首部端點、上直線管道結(jié)束點、下直線管道結(jié)束點、錨索管道尾部端點、U型管圓心點；測量隊?wèi)?yīng)在倉面上對上述關(guān)鍵點進行復(fù)核，對局部有偏差的進行微調(diào)，對3.3中管道安裝臨時加固的進行重新調(diào)整，以達到設(shè)計要求。

3.5 錨索施工平臺搭設(shè)

在閘墩混凝土澆筑時預(yù)埋定位錐，在混凝土澆筑完成并具有不小于20MPa的強度后，在閘墩混凝土搭設(shè)錨索施工平臺，滿足施工需要，平臺搭設(shè)具體如下：

3.5.1 錨索編制場地

在3#～5#導(dǎo)流底孔閘墩1720.08m工作面之間架設(shè)雙線通道棧橋，形成回路，單線長度約66m，以滿足錨索編制場地需要。單條通道棧橋長10m，凈寬1.2m，共10條，結(jié)構(gòu)型式同“高低塊壩段交通棧橋”。

3.5.2 主錨索施工平臺

在施工相應(yīng)閘墩1∶0.8229斜坡面搭設(shè)承重腳手架。腳手架寬度4.0m，長約16.0m，搭設(shè)間排距1.0m，步距1.5m，斜坡面立桿底部梅花形布置φ28、L=80cm的插筋，外露30cm，滿足立桿的抗滑要求，貼坡掃地桿距墻面0.2m，面層雙扣件抗滑移，剪刀撐按規(guī)范要求布置。連墻件采用φ14鋼筋，二步三跨布置，并與混凝土澆筑拉條采用花籃螺栓連接。工作平臺面層滿鋪4cm厚木板，下行通道貼坡布置于排架中部。

3.5.3 次錨索穿索平臺

在閘墩正面1714.5m和兩側(cè)面1711.5m高程分別搭設(shè)懸空鋼結(jié)構(gòu)工作平臺，為次錨索施工提供通道，并為主錨索施工提供安全保障。

在混凝土施工過程中隨倉按設(shè)計位置預(yù)埋定位錐，墻面強度達到20MPa后安裝制作成型的三角支架，各三角支架之間采用5道聯(lián)梁連接成整體。三角支架采用[12.6槽鋼制作，三角支架內(nèi)部支撐采用[6.3槽鋼制作，放置在三角支架上部的聯(lián)梁采用[10槽鋼制作，面層滿鋪2.5mm花紋鋼板。

在兩側(cè)穿索平臺上搭設(shè)1.5m寬雙排腳手架，長度約9m。腳手架距墻面0.3m，搭設(shè)間距1.0m，排距1.5m，步距1.8m。工作平臺滿鋪4cm厚木板，并隨施工層及時調(diào)整。其它布置同主錨索施工平臺。

3.5.4 穿索牽引系統(tǒng)

采用1臺10t慢速卷揚機，布置于1720.08m平臺，對應(yīng)相應(yīng)穿索施工部位。隨混凝土倉位預(yù)埋錨固鋼板。

閘墩兩側(cè)垂直水流方向的三角支架寬度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況制作，避免導(dǎo)流底孔閘墩兩側(cè)因空間狹窄，而導(dǎo)致三角支架平臺相碰。

考慮到錨索張拉時，懸掛平臺上產(chǎn)生的臨時荷載較大，單個錨固系預(yù)埋2個定位錐再配2套M8.8級B7螺栓固定三角支架。

3.6 錨索制安

鋼絞線下料、制作、運輸：鋼鉸線下料擬在專用生產(chǎn)線上完成。下料長度按照錨索實際孔深、并滿足張拉和設(shè)計要求的最小長度截取。

(1)將U型錨索鋼絞線平行堆放于下料間操作平臺上，鋼絞線按順序平放，并對每根鋼絞線兩端噴涂不同漆色加以標(biāo)識；

(2)將U型錨索的鋼絞線卷繞在專用的錨索轉(zhuǎn)盤上，錨索轉(zhuǎn)盤直徑由閘墩預(yù)應(yīng)力錨索專項試驗確定。卷盤時牽引頭的鋼絞線在3m范圍內(nèi)用鐵皮和鋼絲綁扎牢固，鋼絞線的末端頭用鐵絲松綁，鋼絞線的其余部分不綁扎，以免錨索從卷盤上卸下后扭曲變形。掛牌、架空存放于儲料架上，并加以覆蓋；

(3)閘墩預(yù)應(yīng)力錨索采用長拖車運輸，纜機吊至專用錨索鋼結(jié)構(gòu)工作平臺。

錨索卷盤時的牽引頭作為錨索安裝時的牽引頭。所有鋼絞線均通過梳孔器理順序，梳孔器擬采用尼龍制，結(jié)構(gòu)為萬向節(jié)形式。

錨索牽引頭綁扎牢固后，系上專用鋼絲網(wǎng)罩，網(wǎng)罩連接在錨索管道內(nèi)的牽引鋼絲繩上，牽引鋼絲繩的另一端使用低速卷揚機牽引。

通過梳孔器理序后的鋼絞線，在牽引過程中每2m用鉛絲進行綁扎，綁扎的松緊適度，使鋼絞線在安裝過程中相互不發(fā)生交錯扭轉(zhuǎn)且又可以沿錨索軸線方向小范圍位移。

3.7 錨索張拉

閘墩混凝土抗壓強度達到設(shè)計張拉要求后，即可進行預(yù)應(yīng)力錨索張拉。

3.7.1 張拉準(zhǔn)備

張拉前須對千斤頂、壓力表等張拉機具與壓力傳感器按要求進行配套標(biāo)定并繪制其標(biāo)定曲線，以作為錨索正式張拉的依據(jù)。按規(guī)范要求定期進行標(biāo)定。

(1)錨索張拉前，先用YDC240Q型千斤頂對錨索單根進行初始應(yīng)力調(diào)整，然后用YCW500型、YCW650型千斤頂進行整束張拉；

(2)解除錨索尾端包裹物，取下定位板，清除錨索及墊座周圍的雜物；

(3)安裝工作錨夾具，進行初始應(yīng)力調(diào)整；

(4)安裝限位板，用YCW500型、YCW650型千斤頂及工具錨；

(5)準(zhǔn)備工作檢查合格后，即可按設(shè)計張拉程序進行錨索張拉。當(dāng)達到錨索的設(shè)計張拉力時，穩(wěn)壓10min～20min后鎖定；

(6)張拉按設(shè)計要求分級進行，張拉過程緩慢、連續(xù)、勻速。張拉過程中，采用應(yīng)力應(yīng)變的雙控措施對其進行監(jiān)控。

3.7.2 張拉分級

預(yù)緊噸位為單根50kN；整體張拉分級：

0→20%σcon～25%σcon(預(yù)緊噸位)→50%σcon→75%σcon→100%σcon→105%σcon～110%σcon(超張拉)

3.8 錨索灌漿

3.8.1 檢驗真空度

確定抽真空端及灌漿端，安裝引出管、閘閥和接頭，并聯(lián)接真空泵機組、灌漿機。關(guān)閉除與真空泵連接外的所有閥門，啟動真空泵抽真空，使真空度達到-0.1MPa～-0.08MPa并保持其穩(wěn)定不少于60s(如果不能達到，說明孔道密封不嚴)。真空度達到要求方可灌漿，否則將密封處理好后才能灌漿。

3.8.2 施灌

按設(shè)計的水泥漿配比稱量原料，攪拌水泥漿，現(xiàn)場檢測漿體稠度，達到規(guī)定指標(biāo)時將水泥漿過濾儲存到儲漿罐中，并在進入孔道之前一直處于攪動狀態(tài)。

漿液由NJ600濃漿高速制漿機拌制，漿液輸送至1m3儲漿桶由2SNS型灌漿機和SK-3真空泵灌漿，灌漿壓力控制在0.5MPa～0.6MPa。灌漿記錄采用灌漿自動記錄儀。

3.9 外錨頭保護

封錨：將錨具外150mm的鋼絞線用錨索切割機割除；采用無收縮水泥砂漿封錨。錨板、夾片及外露鋼絞線采用砂漿全部包裹，覆蓋層厚大于15mm。

4 材料與設(shè)備

4.1 施工主材

施工所用水泥、鋼材、預(yù)應(yīng)力鋼絞線及錨具等各種材料符合合同文件及設(shè)計要求，使用前提供材質(zhì)檢測資料，報監(jiān)理人批準(zhǔn)后使用。

(1)鋼絞線：采用φ15.24mm、1860MPa高強低松弛光面鋼絞線，其性能指標(biāo)應(yīng)符合GB/T5224-2014規(guī)定。

(2)水泥：采用PO42.5普通硅酸鹽水泥，其質(zhì)量應(yīng)符合國家GB175-2007《普通硅酸鹽水泥》的規(guī)定。

(3)錨具：采用成都東泉生產(chǎn)的ESM15系列錨具，其質(zhì)量符合GB/T14370-2015《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 主要施工機具

(1)千斤頂：采用YDC240型、YCW500型、YCW650型千斤頂和2YB2-80型電動油泵配套進行，滿足規(guī)范DL/T5083-2010要求。

(2)灌漿設(shè)備：錨索灌漿采用NJ800高速制漿機、JJS200型漿液攪拌桶、SK-3型真空灌漿泵。

(3)自動記錄儀：北京中大華瑞系列。

(4)慢速卷揚機：10t。

5 結(jié)語

錦屏一級高拱壩放空底孔及泄洪孔閘墩混凝土均采用U型預(yù)應(yīng)力錨索施工，施工過程中采用已批復(fù)的方案進行了生產(chǎn)性試驗施工，取得了較好的效果，施工過程中各項質(zhì)量控制指標(biāo)都在設(shè)計及規(guī)范要求范圍內(nèi)。通過大壩監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，拱壩運營期運行穩(wěn)定、安全。

高拱壩閘墩U型預(yù)應(yīng)力錨索施工工法的應(yīng)用，解決了高拱壩閘墩部位施工場地狹小的問題，有效地利用已澆筑的壩段資源，減小了交叉施工的干擾，提高了施工進度，并減少了閘墩混凝土的鋼筋用量，節(jié)約了施工成本，具有良好的推廣應(yīng)用價值。