重庆银盘水电站厂房蜗壳侧墙预应力锚索施工技术

刘亭

中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410000

1 工程概况

根据设计蓝图要求，1号～4号机蜗壳侧墙预应力锚索分别布置在 EL160.73～EL186.57（EL180.70）高程之间，均为竖向预应力锚索。其中，M18～M35锚索沿径向布置，其余锚索均按间排距方向布置，具体布置参数详见《机组段蜗壳边墙预应力锚索结构布置图》。该单项工程共计竖向预应力锚索160束，其中，1号～3号机锚索均为41束，4号机锚索为37束。除M32锚索长度为20.97m外（该锚索位于基坑进入廊道内），其余锚索长度均为26.84m，单根锚索设计张拉应力均为2000kN[1]。

2 水电站厂房蜗壳侧墙预应力锚索施工技术分析

2.1 竖向预应力锚索施工技术要点

（1）竖向预应力锚索施工实施前，根据监理工程师的指示要求，在1号～4号机蜗壳侧墙预应力锚索施工区域内（在桩号0+027以下选择），选择一定数量的锚索进行竖向预应力锚索生产性试验，试验锚索的确定由设计及监理现场指定。以熟悉和优化施工工艺、施工工序及验证设计参数[2]。在生产性试验完成后，将试验成果上报于监理工程师批准，经监理、设计、业主同意后，方可正式应用于施工。

（2）竖向预应力锚索施工与发电机风罩楼板混凝土浇筑交叉作业时，可在每台机组纵、横向分缝线侧采用红砖设置挡水墙，防止外来水进入EL186.60水轮机层。同时，在每个锚索坑外采用红砖砌筑30cm高的防水围墙，墙上安置防护罩，防止养护水、水泥浆进入锚索二期坑。具体的防护详见《锚索施工保护设施设计图》。

（3）锚索预埋管采用钢板进行封闭，避免混凝土浇筑时养护水、水泥浆等进入锚索预埋管，保证锚索施工质量。

（4） 锚索张拉时，蜗壳顶板混凝土（高程186.60m以下）应达到100%设计强度。

2.2 主要施工方法

2.2.1 锚索张拉坑及预埋管处理

（1）锚索张拉坑处理

检查锚索张拉坑尺寸是否符合设计尺寸要求，若满足尺寸要求，则只需对张拉坑四壁做人工打毛处理，并保持坑底面打磨水平。处理张拉坑时，采用钢板对锚索预埋钢管管口进行封盖，避免砼渣等杂物落入管内。若不符合尺寸要求，可人工凿除多余的砼，然后再进行张拉坑处理。

（2） 预埋管处理

①采用人工吊线的方法检测锚索埋管深度，核对是否和设计尺寸相符合，若存在埋管堵塞或深度不符合设计尺寸要求时，采用XY-2PC地质钻机钻孔。钻孔达到设计孔深后，孔内的石渣、破碎的砼块通过高压水冲洗出孔外（注：可在钻杆内设置钢筋网格，孔内的石渣和破碎的砼块通过高压进入钻杆内，然后通过提升钻杆取出石渣）。②管内的附着物采用高压水进行冲洗（注：可在喷嘴的侧面开孔，通过高压将压力水从杆件的侧面喷出，以达到冲洗管内附着物的效果）。③若锚索埋管内存在着短钢筋或模板，可设置抓取装置，通过下杆至孔底抓取杂物后再进行管内冲洗。④保持埋管接头处内壁光滑（若不光滑时，可对二期灌浆段的埋管采用钻机下套杆空钻打磨的方式进行内壁打滑），避免送索时划破止浆气囊。⑤为方便二期灌浆进浆管穿管，利用切割机将预埋钢管管口处切出宽28～30cm的斜槽。斜槽深度（埋管半径方向） 约20～25mm，长度（埋管轴线方向） 约100～150mm。切槽处理完成后，采用打磨机对预埋钢管管口进行打磨，使管口断面水平，管口比锚索张拉坑底面低5～10mm。管口打磨、切斜槽时，需在管口一定深度处设置管塞，待管口处理完毕后，拉出管塞带出打磨切割管口时的钢渣、砼渣等，严禁将废渣等杂物掉进埋管内。⑥锚索张拉坑、锚索预埋钢管处理完成后，对坑底、坑壁、斜槽等部位采用高压水冲洗干净，并利用水桶、水瓢等工具排出张拉坑内的积水。

2.2.2 锚索组装

（1）内、外锚固段去皮洗油：内、外锚固段钢绞线按设计锚固段长度去皮洗油，误差在1cm范围内（去皮洗油长度以最短的一根钢绞线为准）。采用电工刀锯口，人工拉拔方法去皮，洗油时采用专用工具将钢绞线松开，用汽油人工逐根清洗，干净棉纱擦干，保证钢丝上无油膜存在，以确保钢绞线与水泥胶结体之间有牢固的黏结力。

（2）钢绞线编号：将钢绞线和灌浆管、充气管平摊于工作台上，对钢绞线进行编号，并在出口段挂牌区别。

（3）编制锚索体：将灌浆管、充气管、内圈钢绞线、外圈钢绞线捆扎成一束。定位止浆环以下锚索（一期灌浆段）钢绞线和灌浆管之间用隔离支架分离，外侧环绕成型的对中支架，以保证锚索安装在埋管中心，周围有均匀间隙。对支架与锚索体之间应牢固绑扎，防止锚索入孔时对中支架与锚索体产生相对动。

2.2.3 锚索安装

锚索运输过程中防止弯折、扭转，不得破坏对中支架、隔离支架、定位止浆环、钢绞线及其PE套管、灌浆管及其他附件。锚索安装前，检查进浆管、出浆管等管路是否畅通，止浆环是否完好。

锚索安装时，可采用手动葫芦配合人工送索（手动葫芦设置在简易操作架上，后期可利用楼板层所预埋的吊环固定）。锚索安装后，为避免索体下沉，可在锚索坑外铺设型钢，设置固定装置挂吊锚索体，待锚索一期灌浆结束后7天才能拆离。

2.2.4 锚索一期灌浆

（1） 浆液和材料

锚索一期灌浆为水泥净浆，水泥浆标号：M50(7d)，水泥浆水灰比为0.4∶1，水泥净浆的配比由试验确定。

①水泥：52.5普通硅酸盐水泥。②水：符合拌制水工混凝土用水。③外加剂：水泥浆液中掺加的早强剂和其他外加剂不得含有对锚索产生腐蚀作用的成分。膨胀剂的掺量初步按水泥用量10%的范围控制（具体用量通过试验确定），使水泥浆体达到设计龄期时零收缩，并有微膨胀。外加剂掺量应通过试验确定，试验成果应报监理人批准，同时抄送设计单位。

（2） 制浆

①设备：ZJ-400、100/3.5搅拌机。②使用ZJ-400、100/3.5搅拌机搅拌，按配合比先将计量好的水加入搅拌机中，再将袋装水泥倒入搅拌机中，搅拌均匀。搅拌机搅拌时间不少于3min。制浆时，按规定配比称量材料，控制称量误差小于5%。水泥等固相材料采用重量称量法。③将制备好的浆液通过输浆系统输送到灌浆工作面。

（3） 灌浆施工

①灌浆方式：采用有压循环灌浆法。②灌浆方法：采用3SNS泵灌注。灌注前先压入压缩空气，检查管道畅通情况。灌浆时一期灌浆进浆管进浆，一期灌浆回浆管上安装压力表，采用有压循环灌浆法。开始灌浆时，敞开回浆管，以排出气体、水和稀浆，待回浆浓度达到进浆浓度时逐步关闭排气阀，使回浆压力达到0.1MPa，再屏浆1分钟即可结束。灌浆结束停机前，应先关闭各管闸阀，然后停机，闭浆。一个内锚段的灌浆应连续不断灌满，原则上控制在4小时以内灌完，不允许中途停灌。

2.2.5 锚索二期灌浆

（1）锚索张拉48小时后，应力损失没有超标，不需要补偿张拉的，可以进行锚索二期灌浆，二期灌浆在张拉后72小时内开工。

（2）灌浆水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，水泥浆强度等级为M35(7d)，水泥浆水灰比为0.4∶1，膨胀剂掺量见锚索一期灌浆中规定。

（3）灌浆时二期灌浆进浆管进浆，工作锚板上2个未穿钢绞线的孔排气出浆（为确保水泥浆顺利地引排，建议在排气孔内套接Φ18mm的软管，采用循环灌浆的方式将浆液引接至搅拌桶内），灌浆压力0.3～0.4MPa，待回浆浓度达到进浆浓度后1分钟结束灌浆，闭浆。

（4）锚索二期灌浆应连续不断灌满，原则上控制在4小时以内灌完，不允许中途停灌。灌浆完成后，7天内不得扰动锚索。

（5）锚索二期灌浆具体的工艺流程和操作方法可参见锚索一期灌浆中的规定进行施工。

2.2.6 锚索锚头保护

（1） 施工准备

①锚索二期灌浆浆体强度达到设计强度后，从工作锚具外端起保留15cm钢绞线，其余部分用砂轮切割机截去，锚头作永久的防锈处理。②锚索张拉坑二期砼浇筑之前，将锚具、钢绞线外露头、钢垫板表面水泥浆结石及锈蚀等清理干净，一、二期砼结合面也需清理干净。

（2）锚索二期坑浇筑

锚索张拉坑采用一级配C30(28d)无收缩混凝土回填，混凝土的运输采用3m3罐+手推车进行浇筑，浇筑时，采用Φ50软轴振捣棒振捣，振捣过程中严禁振捣器触及钢绞线、锚具、钢垫板等埋件，并且要求振捣密实，避免漏捣。

3 结语

本文以实际工程为例，对水电站厂房蜗壳侧墙预应力锚索施工技术进行了详细讨论，望给同行提供参考。