桐柏抽水蓄能电站下水库坝身溢洪道泄槽底板锚固筋型式试验研究

赵贤学

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

桐柏抽水蓄能电站下水库坝身溢洪道泄槽底板锚固筋型式试验研究

赵贤学

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

桐柏抽水蓄能电站下水库溢洪道为布置在大坝中间坝段上坝身溢洪道，坝身溢洪道以堆石坝体为基础.由于下游坝坡较陡，泄槽底板在其自重、水流拖曵力、水流脉动压力、板顶动水压力等荷载组合作用下，底板抗滑稳定至关重要，为保证斜坡面上的泄槽槽身的稳定，采用锚固板加锚固筋，锚固筋布置层数多，采用何种型式关系到坝身溢洪道的施工难易程度及经济性，为此进行了锚固筋型式的试验研究。

坝身溢洪道；泄槽底板；锚固筋；型式研究

1　前言

1.1工程概况

桐柏抽水蓄能电站位于浙江省天台县岭脚村，距天台县城7 km。由上水库、下水库、输水系统、地下厂房洞室群、地面开关站、中控楼等部分组成；安装四台单机容量300MW机组，总容量1 200MW。

下水库大坝及溢洪道均为Ⅰ级水工建筑物，大坝为钢筋混凝土面板堆石坝，坝高68.25m；坝身溢洪道位于大坝河床部位，全长约200多米，净宽26m，堰上不设闸门。

1.2混凝土面板堆石坝坝身溢洪道泄槽槽身锚固现状

混凝土面板堆石坝坝身溢洪道以堆石坝体为基础，由于下游坝坡较陡，泄槽在其自重、水流拖曵力、水流脉动压力、板顶动水压力等荷载组合作用下，泄槽抗滑稳定至关重要，为了保证在大坝斜坡面上的泄槽槽身稳定，国内外实践证明坝身溢洪道泄槽底板采用水平锚固板加锚固筋进行固定是行之有效的措施；如澳大利亚克罗蒂坝采用锚固板长10.0m，板厚0.4m，并在每块底板上均匀设置钢筋锚固在坝体内（下称锚固筋），锚固筋锚入堆石坝体内长度10m；新疆榆树沟采用锚固板长3.0m，板厚0.6m，锚固筋直径25mm，锚入坝体内长度10m；为了防止锚固筋锈蚀，均采用锚固筋外包混凝土即预制梁型式。

1.3锚固筋型式试验研究的提出

国内外已建工程中锚固筋做法最多的是将锚固筋水平埋入坝体10m连接到锚固梁，为防止锚固筋锈蚀，常规做法是用混凝土包裹钢筋，如在坝体现场浇筑则大坝填筑要等混凝土施工完成；为了避免和大坝堆石碾压施工相互干扰，该类型锚固筋需要在预制场先行预制，混凝土达到强度后吊装运到现场；现场要开挖钢筋混凝土锚固筋基础，这在堆石体上施工难度比较大，锚固筋长10m要在垫层料、过渡料及主堆石料上挖槽，特别是主堆石料因其粒径较大（80 cm）施工困难；锚固筋吊装就位后和锚固梁进行连接焊接，连接处钢筋再浇混凝土防腐保护，因此还要等混凝土有一定强度后才能进行下一步施工。这种结构的施工成本高，工程周期长，安装过程复杂；为了使坝身溢洪道锚固筋的施工能较好地和坝体施工同步，做到结构安全、施工便捷和经济三者兼顾，笔者根据以往工程施工经验提出了和以往不同的锚固筋型式即钢筋外包钢管内注水泥浆防腐的一种新型锚固筋型式，尽管设想方案是可行的，但能否满足锚固力要求成为关键，为此进行了锚固筋型式试验研究。

2　锚固筋型式试验研究

2.1试验方案

为了使试验充足全面，方案采用六种锚固筋型式进行锚固力试验。1号锚固筋：长10m，锚固端50 cm外包混凝土，直段外套3寸钢管，管内注浆；2号锚固筋：长15m，锚固端50 cm外包混凝土，直段外套3寸钢管，管内注浆；3号锚固筋：长10m，锚固端及直段均采用50 cm外包混凝土；4号锚固筋：长15m，锚固端及直段均采用50 cm外包混凝土；5号锚固筋：长10m，锚固端50cm外包混凝土，直段20cm外包混凝土；6号锚固筋：长10m，纯钢筋；以上6种锚固筋型式见图1。

2.2现场试验

2.2.1试验位置及仪器选择

经现场踏勘将试验场地布置在下库大坝趾板下游的开挖基岩面上，该场地桩号为坝0+200～0+243、趾板下游边坡～坝上0+50，基岩面最高处高程约EL84.6m，实用平面面积43m×25m=1 075m2；根据试验要求锚固筋最大测试拉力≥20 t，拉拔力由30 t锚杆拉拔仪施加，选用型号为SYC-35B型手动液压锚杆拉拔仪。

2.2.2锚固试验现场准备

（1）浇筑支墩梁。经测量放样后确定支墩梁位置，打抗拔锚杆，绑扎钢筋，立模浇筑支墩梁混凝土；

（2）填筑主堆石料。清除试验场地区域内全部浮碴，试验场地内用过渡料找平到基岩出露最高处高程（约EL84.6m）；回填一层主堆石料厚80 cm，并用25 t宝马振动碾碾压密实；

（3）外包混凝土锚固筋施工。以支墩梁预留槽孔为中心，在已碾压密实的主堆石料填筑层上用1m3反铲开槽，槽长≥11m，槽宽按反铲最小可能开挖宽度控制，实测槽宽≥1.1m；槽深控制在50～60 cm；槽底人工铺设20 cm厚垫层料并整平，HS22000型液压平板夯碾压密实；将达到100%强度的锚筋梁采用吊机吊运就位，使锚筋梁中心线和支墩梁预留槽孔中心线重合；锚固筋接头处采用手工电弧焊槽焊焊接；

（4）外包钢管锚固筋施工。外包钢管锚固筋和预制锚筋梁接头处采用C25混凝土回填，钢筋外部安装一根3寸钢管，管内注浆防锈；

（5）上覆堆石料。在锚固筋梁两侧及上部20 cm范围回填较细过渡料，25 t宝马振动碾碾压8遍；其上再回填主堆石料两层(每层厚1.1m)共2.2m厚，分别用25 t宝马振动碾碾压8遍；至此已具备试验条件。

2.2.3现场试验

拉拔仪采用成都万和工具厂生产的锚杆拉力测试仪，额定出力为0～30 t，分别测量并记录压力表读数为5MPa、10MPa、15MPa、20MPa、25MPa时的锚固筋变形；分别绘制1号、3号、5号、6号锚固筋变形与锚固力关系曲线图，试验表明当锚固筋拉拔力为22.7 t时，锚固筋的最大变形为6mm，现场未发现锚固筋破坏现象；因此，上述四种型式的锚固筋均可满足设计锚筋锚固力要求；经试验1号和3号锚固筋满足试验要求，经研究决定取消2号和4号锚固筋的试验。

2.3试验结论

经现场拉拔试验，结果如下：

（1）四种不同形式锚固筋的变形随锚固力的增大而增大，当锚筋拉拔力为22.7 t时，锚筋最大变形为6mm；现场未发现锚筋拔出或破坏现象；因此，四种形式的锚固筋均可满足设计锚固力要求。

（2）纯锚固筋锚固力虽然满足设计要求，但在填筑过程中大块石容易将钢筋砸弯，引起锚筋变形移位，且防锈问题不易处理。

（3）锚固筋为外包混凝土的锚筋梁，若采用外包50 cm混凝土或外包20 cm混凝土的锚筋梁，数据表

明，当大气温度在10～18℃时，C25混凝土室外养护龄期应≥14 d，方可吊运安装，运输就位后，接头焊接，然后再回填混凝土。坝体填筑层面还要机械开槽等工序，施工程序复杂，且接头处混凝土仍有等强的问题存在。

（4）端头采用外包混凝土，直段用3寸钢管外包，管内注浆的锚固筋型式，施工非常方便，且注浆后无需等强，可以和坝体填筑同步。

2.4运行监测情况

为监测锚固筋受力状况共埋设了8支锚筋应力计，编号为Rym1～Rym8；日常监测数据表明除了Rym1以拉应力为主外，其余锚筋应力计都以压应力为主，锚筋应力基本上与气温变化相反，温度低时拉应力增大，温度高时压应力增大；目前锚筋应力已基本稳定，较大压应力主要分布在侧墙底部，最大压应力为-90.5MPa（Rym7）（2007.7.26）；最大拉应力为55.4MPa（Rym6）（2009.6.22）；2008年6月12日进行最大流量为30m3/s过流试验时锚筋应力测值变化不大，运行正常。

3　结语

试验研究比较后认为：采用钢筋外包钢管内注水泥浆防腐的一种新型锚固筋型式是可行的；锚固力满足要求；防腐和传统的锚筋梁相同；锚固筋可随着坝体填筑同时施工，基本无干扰。因此桐柏抽水蓄能电站下水库坝身溢洪道泄槽锚固筋施工中，采用了钢筋外包钢管内注水泥浆的新型式锚固筋，且运行正常。2008年7月水电水利规划设计总院在对“钢筋混凝土面板堆石坝坝身溢洪道工程技术研究及应用”鉴定中认为，桐柏锚固筋型式在国内外工程中尚属首例。

[1]蒋国澄,傅志安,凤家骥.混凝土面板坝工程[M].武汉:湖北科学技术出版社,1997.

[2]姜忠见，郑齐峰，郎玲芳.桐柏抽水蓄能电站面板堆石坝坝身溢洪道工程特点[J].水力发电，2009，（03）.

[3]赵贤学，沈益源.桐柏抽水蓄能电站下水库混凝土面板堆石坝选用坝身溢洪道安全性和经济性初探 [C]//第22届国际大坝会议论文集，2006.

[4]赵贤学.桐柏抽水蓄能电站下水库混凝土面板堆石坝和坝身溢洪道安全运行研究[J].水电站机电技术，2012，35（4）.

[5]赵贤学.桐柏抽水蓄能电站下水库坝身溢洪道过流试验[C] //抽水蓄能技术论文集，2010.

赵贤学（1962-）男，高级工程师，从事水电站建设及运行管理工作。

TU74

A

1672-5387（2015）11-0027-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.010

2015-07-31