十堰市黄龙滩电站预应力锚索监理质量控制重点及异常情况处理

◎ 夏顺平 朱德胜 余斐 十堰市水库管理处



十堰市黄龙滩电站预应力锚索监理质量控制重点及异常情况处理

◎ 夏顺平 朱德胜 余斐 十堰市水库管理处

十堰市黄龙滩电站预应力锚索工程为该电站外围边坡安全支护重要组成，功用显著。然而，锚索施工工序多，过程控制要求严格，且施工中不可避免会出现异常情况（非常规情况），处理不当或不及时将严重影响锚索质量。本文归纳了黄龙滩电站锚索施工中监理控制重点及应对部分异常情况的处理措施。从验收试验和后期施工期检测资料看，锚索锚固质量良好，各相应部位块体稳定，边坡变形在合理范围内。

黄龙滩电站 锚索 监理质量控制 异常情况处理

1.概述

十堰市黄龙滩电站是汉江支流诸河上最大水电站，电站上坝公路右侧山体边坡处于黄龙——草店大断裂带上，岩体较为破碎，结构面发育，为全、强风化正、副片岩，边坡水平长度165m，高度15～25.9m，坡度40°～55°，局部大于75°直至倒悬状，电站建成以来多次发生崩塌破坏，给电站正常运行带来严重安全隐患。为稳固边坡并保证长期稳定性，边坡治理按照“因地制宜、因害设防、安全第一、经济合理，与厂内4A级景区环境协调”的原则。在设计上，整体采用“锚索、锚杆板肋式挡墙”方案，依据边坡岩体情况布置预应力锚索180余束。

该锚索工程于2014年6月开工，2015年3月全部完工。施工过程中，监理严格工序质量控制，并对遇到的一些异常情况展开深入分析、研究，制定出针对性处理措施。

2.质量控制重点

预应力锚索施工工艺流程如下：

监理检查验收签证程序：原材料检验、孔位确认签证（开孔证）、造孔证、去皮清洗及验索证、锚墩浇筑开仓证、准灌证、全孔灌将旁站记录、预紧记录、张拉记录、外锚头开仓证、单元工程质量评定。现将各工序监理质量控制重点叙述如下：

2.1原材料质量控制

水泥、钢绞线、锚具、砂石骨料、排气管、灌浆管等原材料及配合比的使用必须经过监理审批，原材料必须有完备的材质证明材料。所有材料进场后由检测监理进行分批抽样检查，合格之后方可使用。

2.2孔位确认签证（开孔证）质量控制

锚索钻孔前由孔位确认签证（开孔证）程序，由监理对施工单位使用的设计孔位方位参数复核及现场实际需要孔位调整的情况进行确认，请相关管理单位或部门会签，以防止锚索钻孔打坏锚杆、安全监测仪器及帷幕等。因地质缺陷、废孔重造及附近有锚杆和测仪器等原因需调整孔位，监理可在0.5m内调整，超过0.5m需经设计认可。

2.3造孔质量控制

锚索造孔是锚索施工中关键性工序之一，监理须重点控制项目。

锚索孔定位全过程监理现场旁站，要求施工单位采用全站仪测量，在岩面上标出孔位，锚索钻机就位后，采用地质罗盘控制钻杆倾角，用全站仪或经纬仪控制钻孔方位角。

造孔前，要求施工单位在排架平台上标出后视点确定造孔方位，钻机须配备导向架，在各型钻机钻杆上设置扶正器。钻头应与锚索孔径相匹配，黄龙滩电站施工中要求：500KN级锚索孔选用Φ178mm钻头；750KN级锚索孔选用Φ200mm钻头。

造孔过程中，孔口段0.5m内，采用小功率钻进，监理及时对钻孔方位角及倾角进行校核，及时纠偏，确保造孔孔向符合设计要求。

造孔完毕后，监理检查孔道洁净情况，要求冲洗干净，不得留残碴。

验孔工序由测量专业监理工程师旁站，根据测量结果算出终孔方位角及倾角；终孔测斜采用点光源配合经纬仪进行观测，点光源可视距离判断终孔孔斜偏差，孔斜偏差按设计孔深的2％控制。

验收成果记录在“锚索孔造孔合格证”中，施工单位三检合格后报送监理，测量专业监理工程师签证，合格者允许进入下道工序，否则重造孔。

以上控制措施，确保了黄龙滩电站锚索造孔质量，倾角、方位角、孔轴线偏差均控制在设计允许范围内，检测统计成果见表1。

2.4钢绞线及编索质量控制

监理对编索质量的控制分设钢绞线备料验收和整束验收两道检查程序。

施工单位按设计长度截取钢绞线，无粘结钢绞线剥离PE管并清洗后，由监理检查验收钢绞线总长及锚固段剥皮段长度，要求长度负差不超过1cm；检查锚固段去油清洗洁净程度，以白纸擦拭钢绞线而纸上无油渍为合格。

钢绞线验收合格后，施工单位按设计规格编索，安装锚固段波纹管，监理工程师对索体验收主要检查索体长度、钢绞线规格根数、进回浆管、波纹管封堵、居中托架的制作和安装符合设计要求，索体无明显弯曲、扭转为合格。监理验索合格，签发“预应力锚索编制合格证”。验索证上须注明钢绞线卷号和相应的弹模和截面积参数，锚索应挂牌编号，对号穿索，不得混乱。安装测力计的锚索，端头锚索钢绞线长度增加30cm，避免遗漏。

2.5穿索质量控制

穿索采用人工辅以机械方式进行，控制锚索运输过程中平面转弯半径不小于设计要求及穿束过程中束体平顺不扭转，防止破坏索体结构。

穿索后检查索束入孔长度是否满足设计要求，及进、回浆管是否畅通，如不满足应修复并重新穿索。

表1　黄龙滩电站预应力锚索造孔质量检测成果表

表2　黄龙滩电站预应力锚索张拉质量统计表

2.6锚索锚墩开仓质量控制

监理现场检查锚墩尺寸、钢筋或钢锚墩规格符合设计要求签发开仓证，对于仓内基岩存在的滑面、软弱夹层等不利地质条件，采取局部挖除、扩大锚墩或锚杆支护处理妥当后才能浇筑，保证可靠承载。监理在锚墩浇筑或安装过程中，对垫层砂浆及混凝土配比计量进行控制，保证强度满足设计要求。

2.7锚索灌浆质量控制

锚索灌浆是锚索施工的重要工序，监理对灌浆施工全过程旁站。

灌浆前监理应检查现场设备、原材料等是否符合要求，合格后签发“准灌证”。

灌浆过程中监理跟班检查记录浆液配比，灌浆进回浆情况，进浆压力、止浆环气囊持压是否符合要求、回浆比重及并浆时间等。控制标准∶压力0.5MPa～0.7MPa，回浆管回浆与进浆比重相同，并浆压力0.5MPa，并浆时间30min。

灌浆完成，施工单位填写“灌浆质量检查表”，监理确认无误签证认可。

2.8张拉工序质量控制

预应力张拉是锚索施工的关键工序，监理对张拉工序实行全过程监控。

张拉必须在内锚段浆液强度、锚墩砼达到设计要求强度，监理签证“准拉证”后方可进行。

张拉前监理对机具率定情况进行检查，包括对千斤顶、油泵、油管、压力表校验，校验合格后将千斤顶与油泵配套率定，率定图表的绘制，率定报告的编写等。要求张拉机具：（1）率定的千斤顶与油表应配套，不得混用，率定时，每只千斤顶至少配套两只压力表，率定曲线应标出升荷曲线和降荷曲线；（2）张拉设备率定间隔期不宜超过6个月，超过6个月者，必须重新率定；（3）经拆卸检修的设备，现场受撞击的压力表，都必须重新率定。

张拉过程中，监理全程旁站：①张拉采用限位张拉自行锚固的方式进行，张拉时采用应力控制及伸长值校核的操作方法，监理现场核查每束锚索的实际张拉段长度，钢绞线弹模和截面积，计算钢绞线伸长量初始值和每级张拉伸长量，填入张拉质量检查表；②张拉时，升荷速率每分钟不应超过设计张拉力的10％；张拉过程中，当达到每一级的控制张拉力后，稳定2～5min，即可进行下一级张拉，达到最后一级张拉力后，稳定20min，即可锁定；③为减小锚索张拉伸长值的测量误差，锚索张拉过程中，监理要求施工单位使用游标卡尺取代钢板尺测量，由监理协同终检、施工员三方旁站确认实际伸长值；④此外，在锚固锁定时检查预应力锚索回缩值，以免由于锚固锁定引起的预应力损失超过规范要求。

在张拉伸长量的实测值未超出计算值（-5％，+10％）允许偏差范围，则符合要求，或出现异常情况但经处理符合要求之后，将张拉数据、张拉异常情况处理过程如实记录在“锚索预紧、张拉记录检查表”中，监理签证认可。

黄龙滩电站锚索张拉质量情况，见表2。

表3　锚索测力计监测成果统计表

2.9外锚头保护

外锚头保护是锚索施工最后一道工序。锚索在张拉锁定，并完成封孔灌浆后，经监理同意，将锚索外露钢绞线预留100mm长度，其余采用手持砂轮切割机切去。钢绞线、工作锚进行清洗、垫座混凝土凿毛处理后，用R28250#细骨料混凝土封闭保护锚头。监理现场巡视检查，检查锚头外露部分是否被完全封堵好以及是否存在被破坏损伤的现象。

3.异常情况处理措施

3.1孔内失水量过大

锚索造孔验收压水检查或封孔灌浆过程中，若会出现耗水（浆）量过大、气压或回水（浆）压力偏小等现象。监理初步判断是否存在地质缺陷、大的裂隙等异常情况，再作进一步分析检查，确定存在地质缺陷，按固灌扫孔方法处理，具体如下：

固结灌浆采用孔口封闭纯压式灌浆法灌浆。灌浆浆液采用水泥浆或水泥砂浆，浆材标号为M25（28d）。水泥浆液配合比为W：C=0.4∶1。当浆液达到一定强度后进行扫孔，扫孔作业在灌浆2d后进行。扫孔结束后应进行压水试验，压水时将孔口临时封闭，全孔一次压水，压水压力为0.1～0.2Mpa，压水时间为20min，每隔5min测读一次压入流量，取最后的流量作为计算流量，计算透水率。当透水率不大于5Lu时，则压水试验为合格，否则，对不合格的钻孔进行全孔段重新固结灌浆、扫孔、压水试验，直至复灌合格为止。对压水合格的钻孔再进行一次清洗，并作好孔口保护措施。

3.2灌浆堵管

锚索灌浆过程中，可能会出现灌浆系统堵塞的状况，黄龙滩电站前期施工中，锚索封孔灌浆时就发生过多次。

对此，监理要求如下：①对堵管后灌浆管路冲洗后，适当加大压力注浆直至回浆、屏浆符合要求为止；②若仍堵管确定管路不通的，将锚索拔出并对孔道进行冲洗，若拔出过程中锚索损伤，锚索按废索处理。

考虑到灌浆堵管后处理难度、成本较大，因此做好事前预控和工艺技术改进方为有效之策。监理会同施工单位做了以下工艺细化改进：①改造注浆系统，包括架线环改造，进、回浆管的改造、布置和孔口管改造；②锚索注浆前，对灌浆系统进行通水检查；③尽可能使灌浆机靠近孔口，减小灌浆管长度，适当加大灌浆压力，控制在0.5～0.7MPa；④必要时在固灌处理后实行先扫孔后穿索，锚固段灌浆灌前进行压水试验。

采用以上改进措施后，未再出现封孔灌浆管堵塞的现象。

3.3张拉伸长值异常

黄龙滩电站锚索施工的183束锚索张拉实测伸长值大于理论计算值的范围在-0.39％～14.04％区间，其中8束锚索伸长值偏差〉10％范围（1束为14.04％，其余均小于11.89％），约占锚索总数的4.37％。

当上述锚索出现伸长值异常时，监理要求立即停止张拉，及时查找原因并采取有效处理措施。黄龙滩电站锚索伸长值异常大致分为以下四类：①液压控制操作人员稳压不及时，油压比设计要求值略高造成伸长值偏差超过设计允许值，经及时修正符合设计要求。②张拉工序出现的夹片滑丝，现场更换夹片后重新单根补偿张拉，达到设计要求。③工具锚板磨损严或重新加工的工具锚板和千斤顶间结合不严密，更换工具锚板，施工后期未出现此类情况；④锚墩岩面压缩变形，后期观测变形未加大，对锚索长期承载没有影响。

4.结束语

黄龙滩电站锚索施工全部合格，优良率达96.25％。

黄龙滩电站锚索工程共进行了7束预应力锚索的验收试验。试验成果表明：①锚索在每级荷载下的伸长在正常范围内，满足设计要求；②试验结果满足“每级荷载的蠕变量（持荷位移增量）〈1mm，且最大一级荷载蠕变量不大于2.0mm”的要求；③从超荷载张拉、伸长量及蠕变量的成果反应了预应力锚索的承载力满足设计要求。

据最近检测报告显示，按装在500KN级锚索上的3台锚索测力计现存预应力在446.8KN～493.2KN之间，总损失率在3.4％～10.43％之间。按装在750KN级5台锚索测力计现存预应力在697.6KN～788.5KN之间，总损失率在-2.9％～8.59％之间，锚索现存预应力均稳定无异常，锚索测力计监测成果统计见表4。

多点位移计显示：靠近厂房侧测值较大的M71#锚索，累计位移14.21mm。在接近5个半月（2015年6月10日至2015年11月30日）时间内，变化值仅-0.07mm，说明该部位围岩已经相对稳定。目前监测仪器成果数值总体较小，整体变化不大，说明黄龙滩电站外围边坡变形已趋于稳定。

综上所述，黄龙滩电站预应力锚索达到了理想的预期效果，锚索施工堪称优良。