预应力锚固技术在水工建筑物中的应用

摘 要：目前，国内外的大型施工项目都应用了预应力锚固技术。文章通过对国内外预应力锚固技术的研究，以及国内近期预应力锚固技术在水利工程领域的应用等文章的分析[1-3]，提出了预应力锚固技术未来在水工建筑物应用的可行性，并阐述了预应力锚固技术在我国水利水电工程中的应用和发展前景，提出预应力锚固技术发展中值得研究及应注意的若干问题。

关键词：预应力锚固，水工建筑物，分析

1.前言

近几年，随着工程需要，预应力锚固技术得到了发展。为了更深入的研究预应力锚固技术在水利工程中的发展应用，需要分析近几年国内外预应力锚固技术在水利工程中的应用，并结合近几年国内外专家在本领域对预应力锚固技术的探索与研究[4-5]，从而对预应力锚固技术的现状进行了分析总结，由此，可以促进预应力锚固技术的发展，并对以后的研究提供一些依据。

2.预应力锚固技术

预应力锚固是用锚固方法增加支挡结构或岩土体稳定性的一种措施[6-7]。其方法是打钻孔穿过有可能滑动的或已经滑动过的滑动面，将钢筋（或钢索）的一端固定在孔底的稳定岩土体中，再将钢筋（或钢索）拉紧以至能产生一定的回弹力（即预应力），然后将钢筋（索）的另一端固定于岩土体或支挡结构表面，利用钢筋的回弹力压紧可能滑动的岩土体或支挡结构，以增大滑动面上的抗剪强度，从而达到提高岩土体或支挡结构稳定性的目的。

3.预应力锚固技术在我国水工建筑物中的应用

我国于1964年在梅山水电站坝基加固中首次利用预应力锚固技术。在此前后特别是从80年代以来，我国水利水电工程应用预锚技术日益增多，据不完全统计，已有丰满、小浪底、葛洲坝，东江、鲁布格等30余座大中型水利水电工程在不同工程部位，成功地应用了预锚技术，下面简要介绍一些水利水电工程在不同的工程部位应用预锚技术的实例，以窥一般。

3.1 丰满大坝加固工程

丰满大坝为混凝土实体重力坝[8]，坝顶长1080 m，最大坝高91m，坝顶高程266. 50m（现已加高为267.70m），共60个坝段，每个坝段长18m。由于建坝时处于特殊历史时期，施工质量较差，设计上也不够完善合理，一开始就“带病运行”，尽管做过多次加固，但大坝安全状况仍未得到根本改善，存在问题较多，所以必须对大坝进行切实可行的加固处理。

预锚加固范围为：坝体#7～#49和#51坝段（共44个坝段），坝基#34～#36坝段（共3个坝段）。#34～#36坝段坝基分别布置了6根、5根、6根锚索，间距2. 0～3. 5m，锚索最长达77m，设计安装荷载为2290 kN 和2750 kN两种。

表1 坝体预应力锚索具体布置情况

3.2 葛洲坝工程闸墩加固

葛洲坝冲砂闸共6孔，设弧形闸门，尺寸为10×10.5m，墩孔两边墩厚3m，为整体式结构，每扇弧形门承受约28000KN的水推力。泄水闸共27孔，每孔设上、下曲扇闸门，上扇为平板门，下扇为弧形门，尺寸均为12×12m，为适应基础岩体变形，加强结构的整体性，采取每3孔一联方式，中墩厚5.3m，边墩厚4.5m，每扇弧形门承受约42000KN的水推力。冲砂闸和泄水闸弧形门水推力较大，两闸墩又较薄，一般混凝土结构难以满足要求，为此采用牛腿支承门轴和预应力锚索结构。

冲砂闸每个闸墩布置预应力钢丝锚束10束，每束由162根直径5mm钢丝组成，每束张拉吨位3000KN左右。锚束长16.5m～20m，弧形门支臂支承于横粱上，横粱通过锚束锚固在闸墩上。泄水闸预应力锚束分主锚束和次锚束两种，主锚束缝墩布置19束，锚束长19.5～23.5m，中墩共布置30束，长15～24m不等，弧形门支臂由钢筋混凝上锚块支承，锚块用顶应力钢丝束锚固在闸墩上，次锚束由 84根直径7mm高强钢丝组成，主锚束张拉吨位为3200KN，次锚束张拉吨位为1200～1800KN，共2400束，单孔锚固力为1850～3240KN，从而取得了良好的效果。

3.预应力锚固技术发展现状及前景预测

预应力锚固技术基础理论及一些关键技术已进入发展阶段；随着对预锚技术基础理论及关键技术不断研究，设计、施工经验的不断总结与提高，预锚设备、标准专业厂家的不断发展，预锚专业队伍的成长、壮大。可以断定，今后预锚设计、施工技术[9]、锚具、材料、张拉设备及监控手段等方面，都将会有新的发展与突破，在水利水电工程中运用预锚技术的工程项日也将更为广阔。

4.预应力锚固技术应注意的问题

我国预锚技术发展迅速，取得了巨大成就，但同时也耍看到，与国际先进水平相比，还存在一定的差距，特别是在顶应力张锚工艺、结构防腐刹、耐久性、结构设计与施工等方面。因此，从基础理论到应用开发，都还有大量艰巨工作需要我们研究与实践。

（1）设汁方面取用的设汁安全度值得研究，以闸墩预应力工程为例，拉锚系数K国外取值1.5左右，我国不少工程用2.0而如何正确取值是一个直接影响工程安全及经济效益的问题。

（2）应继续研究施工新工艺。日前支撑锚束钢村用量往往超过高强钢丝的用量，在降低辅助钢材用量方面需开辟新途径。

（3）应注意预应力锚固工程的耐久性，保证结构物在其设计寿命期间的运行安全。

（4）我国应力监测技术水平还不高，属预应力锚固技术发展的簿弱环节，今后应大力加强。

（5）应注意预应力钢材的腐蚀防护，对后张有粘结结构是保证浇筑质量的密实性，对后张无粘结结构则是全密封防水防腐蚀措施的可靠性。