預(yù)應(yīng)力錨桿在山西小浪底引黃工程地下泵站工程中的應(yīng)用

王俊卿

（山西省小浪底引黃工程建設(shè)管理局 山西運(yùn)城043700）

泵站是水利工程領(lǐng)域重要的組成部分，尤其是在近幾年，隨著我國水利工程的逐步發(fā)展和進(jìn)步，泵站工程受到越來越多的重視，而作為其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，泵站廠房頂拱開挖支護(hù)是整座泵站尤其是地下泵站的關(guān)鍵工序，是確保后續(xù)施工的基礎(chǔ)和保證，是參建各方非常重視的問題，對(duì)于地下泵站廠房施工，做好頂拱支護(hù)工作至關(guān)重要。

1 工程概況

山西省小浪底引黃工程地下泵站廠房由主機(jī)間、副廠房及安裝間組成，主泵房長77.05 m，安裝間長16 m，副廠房位于主泵房左側(cè)，長16.95 m，泵房總長110 m。出水閥室平行布置于廠房下游出水側(cè)，距泵房下游邊墻凈距17.05 m，出水閥室長85.27 m，寬7.5 m，高16.5 m。

地下泵站最大埋深240 m，泵站圍巖以層狀巖層為主，均一性較差，廠房頂拱巖層走向NE80°，巖層產(chǎn)狀NE16°～39°SE∠22°～30°，為較平緩巖層。共發(fā)育4組組合裂隙，對(duì)頂拱穩(wěn)定較為不利。圍巖穩(wěn)定性主要受巖性、長大結(jié)構(gòu)面發(fā)育地段的影響，存在圍巖結(jié)構(gòu)差，涌水、溶洞等問題。

2 預(yù)應(yīng)力錨桿施工

2.1 施工工藝流程

預(yù)應(yīng)力錨桿施工工藝流程見圖1。

圖1 預(yù)應(yīng)力錨桿施工工藝流程圖

2.2 錨桿造孔

按照《水利水電工程錨噴支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（SL 377-2007），錨桿孔徑應(yīng)大于桿體直徑20 mm 以上；同時(shí)錨桿采取錨固段及張拉段兩次注漿，錨固段注漿需設(shè)置止?jié){袋，孔內(nèi)安裝2 根注漿管、2 根排氣管；預(yù)應(yīng)力錨桿使用HRB400 鋼筋，直徑28 mm，加上綁扎的注漿管及排氣管直徑，確定錨桿造孔孔徑約為60～65 mm，采用多臂鉆臺(tái)車進(jìn)行造孔。

錨桿鉆孔前，測(cè)量人員采用儀器按照設(shè)計(jì)圖放出每根錨桿孔位位置，并用油漆進(jìn)行標(biāo)識(shí)，確保孔位嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙布置。

根據(jù)已確定的孔位進(jìn)行鉆孔，開孔前，嚴(yán)格校驗(yàn)鉆具的孔向，鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)傾角偏差時(shí)應(yīng)及時(shí)糾正；鉆孔過程中保持孔向的穩(wěn)定，并隨時(shí)加以檢測(cè)。

2.3 錨桿制作

1）預(yù)應(yīng)力錨桿材料要求

錨桿桿體采用HRB400-500 級(jí)鋼筋，錨桿在地下泵站安裝間按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行制作，采用斷鋼機(jī)或切割機(jī)切斷，切斷的錨桿桿體端部需保持平整，然后采用鋼筋剝肋滾軋直螺紋機(jī)在末節(jié)鋼筋錨固端削肋加工螺紋、長18～25 cm，用于張拉鎖定。螺母為M27 高強(qiáng)螺母，螺帽內(nèi)徑27 cm、外徑50 mm、對(duì)邊寬40 mm、長40 mm；墊板尺寸為Q235 鋼板，長20 cm，寬20 cm，厚2.0 cm。

制作完成的預(yù)應(yīng)力錨桿由監(jiān)理單位按規(guī)范進(jìn)行檢驗(yàn)，應(yīng)采購可以與桿體絲牙配套的螺（母）帽并經(jīng)檢驗(yàn)后投入使用。制作前應(yīng)將錨桿清理干凈，確保無銹、無油污、無損傷痕跡。

2）預(yù)應(yīng)力錨桿安裝要求

（1）預(yù)應(yīng)力錨桿安裝示意圖見圖2。

圖2 預(yù)應(yīng)力錨桿安裝示意圖

（2）灌漿管綁扎

預(yù)應(yīng)力錨桿制作完成后綁扎排氣管和注漿管。預(yù)應(yīng)力錨桿注漿管及排氣管共4 根，分別為錨固段注漿管、錨固段排氣管、張拉段注漿管、張拉段排氣管，在錨固段與張拉段中部設(shè)置布袋止?jié){塞。

在距錨桿底部2.5 m 處設(shè)止?jié){袋，止?jié){袋為一條直徑75 cm、長25 cm 的布袋；錨固段注漿管在止?jié){袋內(nèi)開一個(gè)直徑10 mm×20 mm 的孔，在向錨固段注漿管注漿過程中，漿液首先從開孔部位流出，將止?jié){袋塞滿后，漿液繼續(xù)向上流動(dòng)至錨固段進(jìn)行灌注。注漿管、排氣管綁扎過程中工人要隨時(shí)進(jìn)行吹氣檢查是否通氣；錨桿安插好后，工人再次進(jìn)行吹氣檢查，若出現(xiàn)不通氣，立即將錨桿拔出，重新進(jìn)行綁扎。

2.4 錨桿安插

1）錨桿安插

預(yù)應(yīng)力錨桿采用多臂鉆臺(tái)車安裝，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況也采用人工配合挖掘機(jī)推送入孔內(nèi)。在推送過程中力度必須均勻一致，防止在推送過程損傷錨桿，同時(shí)，不得使錨桿桿體轉(zhuǎn)動(dòng)，并不斷檢查注漿管和排氣管，使之保持通暢，當(dāng)推送困難時(shí)，由監(jiān)理工程師決定是否拉出錨桿，對(duì)抽出的錨桿要仔細(xì)檢查，必要時(shí)應(yīng)對(duì)鉆孔重新進(jìn)行清洗以及更換整個(gè)錨桿。

2）封口

預(yù)應(yīng)力錨桿安裝就位后，應(yīng)立即把木楔打入孔內(nèi)對(duì)桿體進(jìn)行固定，防止錨桿從孔內(nèi)滑出；并用錨固劑對(duì)孔口進(jìn)行封堵密實(shí)，避免注漿漿液流出孔外。加固木楔必須完全打入孔口內(nèi)，以免影響錨桿鋼墊板安裝及錨桿張拉。

3）孔口承壓墊座

孔口承壓墊座采用22×22×2 鋼墊板，鋼墊板面應(yīng)與錨孔軸線垂直，承壓墊座必須平整、牢固。若鋼墊板面與錨孔軸線不垂直，孔口外側(cè)用M30 快速凝固砂漿找平，找平層厚為3～5 cm；或根據(jù)鋼墊板與巖面間縫隙間距，采用鋼板及鋼筋將墊板底部墊平。

2.5 孔內(nèi)注漿

錨桿水泥采用P.O.42.5 普通硅酸鹽水泥。砂漿用砂細(xì)度模數(shù)在2.4～2.8 范圍內(nèi)、最大粒徑小于2.5 mm的中細(xì)砂。使用前對(duì)錨桿材料、砂、水泥、外加劑（膨脹劑及緩凝減水劑）等進(jìn)行檢查，滿足規(guī)范要求才能使用。預(yù)應(yīng)力錨桿漿液等級(jí)可以為M50 或更高強(qiáng)度漿液。

注漿分兩次注漿完成，錨固段采用砂漿或純水泥漿進(jìn)行灌注，張拉段采用緩凝砂漿或純水泥漿灌注，強(qiáng)度等級(jí)均為M50。灌漿采用錨桿注漿機(jī)，灌漿壓力隨漿液上升逐漸增大，一般為0.2～0.5 MPa。待排氣管有漿液流出，且流出漿液濃度與注漿濃度相同時(shí)停止注漿。

2.6 張拉鎖定

預(yù)應(yīng)力錨桿的張拉鎖定應(yīng)在錨固水泥漿終凝強(qiáng)度超過20 MPa 后進(jìn)行張拉。施工前，對(duì)錨固水泥漿進(jìn)行試驗(yàn)，確定張拉時(shí)間參數(shù)，初擬張拉時(shí)間為錨固段注漿3 天后且錨固漿液達(dá)到20 MPa 后進(jìn)行張拉。張拉段砂漿灌注完后，立即安裝墊板、上螺帽進(jìn)行張拉，并調(diào)整墊板位置使之與錨桿軸線垂直。

3 預(yù)應(yīng)力錨桿施工質(zhì)量控制

預(yù)應(yīng)力錨桿施工工序復(fù)雜，技術(shù)要求嚴(yán)格，每道工序完成經(jīng)檢查驗(yàn)收后方可進(jìn)入下道工序施工，施工過程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)如下：

1）對(duì)錨桿桿體使用的螺紋鋼、水泥、外加劑等材料，要求采購、報(bào)驗(yàn)資料齊全，并有監(jiān)理單位進(jìn)行抽檢，以確保使用的材料合格。

2）鉆孔是保證質(zhì)量的重點(diǎn)，孔位必須經(jīng)測(cè)量人員放點(diǎn)并做明顯標(biāo)識(shí)。開始鉆孔前應(yīng)確認(rèn)多臂鉆臺(tái)車工況良好，各崗位施工人員就位。鉆孔時(shí)應(yīng)確?？紫蚺c巖面垂直，勻速鉆進(jìn)，應(yīng)不間斷加水沖洗。多臂鉆臺(tái)車的高效使用使鉆孔成孔質(zhì)量高、位置準(zhǔn)、施工進(jìn)度快。

3）預(yù)應(yīng)力錨桿內(nèi)錨固段水泥漿液是否灌注密實(shí)，是確保張拉成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，灌注水泥砂漿時(shí)，砂漿必須送至孔底，錨桿插入時(shí)也必須插至孔底。

4）注漿管與排氣管是否通氣，是漿液能否注入孔內(nèi)的關(guān)鍵，施工過程中，工人必須隨時(shí)進(jìn)行吹氣檢查，若存在不通氣的管道，要及時(shí)進(jìn)行檢查并重新進(jìn)行綁扎。

5）注漿砂漿是預(yù)應(yīng)力錨桿的關(guān)鍵材料，必須將配合比報(bào)監(jiān)理工程師審批后方可實(shí)施，注漿過程中進(jìn)行抽樣檢測(cè)，確保注漿質(zhì)量受控。

6）嚴(yán)格控制砂漿的拌制及注漿工藝，防止錨固段灌注不密實(shí)，或是錨固段砂漿進(jìn)入到張拉段。

7）張拉是預(yù)應(yīng)力錨桿施工成敗的決定性因素，張拉作業(yè)必須在張拉段砂漿凝結(jié)之前完成。應(yīng)采用分級(jí)張拉，監(jiān)理人員應(yīng)全程旁站，做好各項(xiàng)數(shù)據(jù)的記錄。扭距扳手的使用應(yīng)由工作經(jīng)驗(yàn)豐富的工人完成，預(yù)設(shè)刻度應(yīng)根據(jù)率定曲線準(zhǔn)確設(shè)定，張拉時(shí)保證張拉力的方向與桿體一致。扭距扳手使用前應(yīng)進(jìn)行率定，率定合格后再用于張拉施工，施工過程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)率定，確保張拉精度。

4 預(yù)應(yīng)力錨桿質(zhì)量檢測(cè)

預(yù)應(yīng)力錨桿主要通過張拉力對(duì)其抗拉拔力進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)也采用無損檢測(cè)對(duì)其錨桿長度、密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)。同一規(guī)格、長度的錨桿，檢測(cè)抽樣率不應(yīng)低于總錨桿數(shù)的8%，且不宜少于18 根，重要部位或重要功能的錨桿應(yīng)全部檢測(cè)。

對(duì)于桿體長度大于等于設(shè)計(jì)長度的96%、且不足長度低于0.3 m 的錨桿，可評(píng)定錨桿長度合格。錨桿錨固密實(shí)度應(yīng)按《錨桿錨固質(zhì)量無損檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 182-2009）中規(guī)定進(jìn)行評(píng)定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：當(dāng)錨固密實(shí)度達(dá)到C 級(jí)以上，且符合工程設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)評(píng)定錨固密實(shí)度合格。

單根錨桿錨固質(zhì)量無損檢測(cè)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況及工程規(guī)模制定分級(jí)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。單元或單項(xiàng)工程錨桿錨固質(zhì)量全部達(dá)到C 級(jí)密實(shí)度且長度合格可評(píng)定為合格，否則應(yīng)評(píng)定為不合格。

5 結(jié)語

山西省小浪底引黃工程地下泵站廠房頂拱使用預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)應(yīng)用效果良好，使地下泵站廠房頂拱穩(wěn)定安全，為廠房后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)。相關(guān)技術(shù)人員在施工過程中嚴(yán)格按照規(guī)程進(jìn)行施工，保證工程的施工質(zhì)量以及施工安全，除此之外，業(yè)內(nèi)施工技術(shù)人員還應(yīng)對(duì)藥卷錨桿或者其他新型預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)加以研究和推廣，使得地下泵站廠房頂拱支護(hù)技術(shù)更加完善和高效。