重复张拉式预应力锚索在加固工程中的应用

摘要：纵横交错重复张拉式无黏结预应力锚索施工工序包括：锚索孔成孔、锚索组装和安装、灌浆、张拉、封锚保护。

关键词：重复张拉；无黏结预应力；锚索

中图分类号：F407.9 文献标识码：1 概述

由于在水利水电工程中纵横交错重复张拉式无黏结预应力锚索应用还不够普遍，设计和施工单位对此项施工技术不够熟悉，设计和施工规范中没有详细的介绍。为此，通过对磨子潭大坝加固工程中纵横交错重复张拉式无黏结预应力锚索工程的施工实践进行总结、分析，介绍重复张拉式无黏结预应力锚索施工的施工技术和质量控制要点，为以后类似工程施工提供参考。

2 工程概况

磨子潭水库地处安徽省霍山县境内，位于淮河支流淠河东源东淠河上游东支的黄尾河上，坝址以上控制流域面积570Km2，水库总库容3．47亿m3，是一座以防洪、灌溉为主，结合发电、供水等综合利用的大(2)型水库。磨子潭水库工程于1956年9月开工兴建，1960年元月竣工。原建设的主要目的是为佛子岭水库蓄洪削峰，提高佛子岭水库的防洪能力。拦河坝为混凝土支墩大头坝，坝顶长度331m，坝顶高程204m，最大坝高82.0m，最大底宽71.5m。

大坝13#垛位于大坝右侧山体上，主要存在下列问题：

1）距垛下游面底脚2m处山体基岩出现裂缝，最宽处18mm。

2）下游面垛身出现从垛底脚向上呈放射状的裂缝，长15m，最宽处2mm。

3）下游垛身与山体基岩接触面有裂隙水流出。

设计采取上游坝基帷幕灌浆、剁内高压固结灌浆，对13#垛下游垛基增加了能够“重复张拉”的无黏结预应力锚索加固措施。

3 预应力锚索加固设计要求

预应力锚索内锚头采用拉压分散型胶结挤压锚头锚固，锚固段长4.5m，锚固水泥砂浆，水灰比0.45，灰砂比1：1，抗压强度为C35，灌浆压力0.5MP；锚索为7ф5带护套无粘结钢绞线；外锚头为OVM15A-7型锚具，采用YCW150型张拉千斤顶拉；采用1.1倍超张拉法施工，分级施加，每级持荷10min，升荷速率每分钟不超过1/10设计应力，降荷速率每分钟不超过1/5设计应力；灌浆后14天张拉，先行张拉安有测力计的锚索，以修正张拉参数，优化张拉程序；封锚采用钢套桶满注专用防腐油脂密封。

4 施工工艺

4.1 总体施工方案

做好准备工作：包括张拉千斤顶、压力表、油泵的率定；钢绞线复检；配备上岗资格证书的专业技术人员；制订张拉程序和安全措施。锚索孔定位和钻机就位钻孔，同时进行锚索的组装；钻孔完毕合格后用机械配合人工进行锚索的就位安装；然后进行锚孔灌浆；灌浆完毕进行张拉端螺旋筋、锚具等安装及支墩砼的浇注；灌浆完毕14天后进行张拉,并作好张拉记录；锚头外预留1m长钢绞线后，用切割锯切掉多余钢绞线。最后进行锚头钢套管灌油封闭保护。

无黏结预应力钢绞线锚索施工工艺流程：施工准备锚孔定位、钻孔冲洗锚孔锚索组装锚索安装固定灌浆锚垫板等预埋件安装 支墩砼张拉钢套筒安装注防腐油脂。

4.2 锚索孔成孔要点

首先要详细审核图纸，确定锚孔的位置、方向及孔深。重点是在同一高程、倾角相同或接近的纵横交错的锚孔，防止钻孔时串孔。为此，对于相同高程，倾角接近的锚孔，应在全部成孔后，在进行锚索安装，并严格控制成孔质量（孔位、孔深、倾角）。在纵横交错、孔距较小的锚索施工时，不宜组织流水施工，即“前边成孔，后边下索”，防止钻孔时串孔损坏锚索。

4.3 锚索束制作、运输与安装

4.3.1 钢绞线下料

选取干燥、平整的加工场地，按施工图纸所示的尺寸用切割锯下料，并分别编号、标识。由锚孔底向外分别为1号、2号、3号。同时将位于内锚固段内的钢绞线4.5m（1号）、4.0m（2号）、3.5m（3号）长度范围的塑护套剥掉（严禁划损钢绞线），并彻底清除钢绞线上的防腐脂。

4.3.2 锚索组装

为保证成型锚索的清洁，在工作平台上组装。将钢绞线及灌浆管按照编号摆放整齐，然后进行承压板（∮110mm）安装,安装顺序为3、2、1号，按照同样顺序进行挤压锚具安装；根据设计要求的距离,用铅丝帮扎固定。沿锚索的轴线方向每隔1～2m安设隔离架，用铅丝帮扎固定；锚索张拉端先行临时帮扎，以便运输和下锚安装；最后安装导向帽。成型锚索由专人进行检查验收，按锚孔序号编号、标识。

锚索组装流程：组装平台准备钢绞线摆放钢绞线护套剥离防腐油清洗承压板安装挤压锚具安装 承压板铅丝固隔离架安装锚索整体帮扎导向帽安装锚索标识。

4.3.3 锚索运输及安装

根据施工现场条件，采用卷扬机提升与人工配合的方法，将锚索吊运到对应编号锚孔进行下索安装。防止运输过程中锚索发生弯曲、扭转和损伤。锚索入孔过程要缓慢，当遇到障碍物时，可先慢慢转动锚索，通过障碍物后纠正锚索；若转动仍不能顺利入孔时，则要慢慢拉出锚索处理锚孔。锚索必须在孔口定位固定，切不可完全落入孔底，防止孔内锚索产生弯曲。

4.4 锚索孔灌浆

灌浆主要保证锚固段的灌浆质量。为将孔内积水排出，从锚索中的灌浆管，由里向外进行连续灌浆，先灌入水灰比为1：1水泥净浆，以填塞孔内裂隙；当注浆率小于1L/min后，灌入设计要求的灰砂比为1：1的砂浆，当孔口流出砂浆后，继续灌浆10min，以排除孔内上层浮浆，保证灌浆质量。砂浆设计强度不宜低于M40。

4.5 预埋件安装与支墩砼浇注

灌浆后，进行螺旋筋、锚垫板安装。保证锚索束轴线与旋筋、锚垫板中线垂直、重合。保证支墩外结构尺寸和放坡角度（不大于60度，45度为宜）。混凝土设计强度不宜低于C40。

4.6 锚索张拉

当灌入的砂浆和支墩混凝土达到设计强度（一般14天）后，开始进行张拉。首先对安装有测力计的锚索（MS2、MS11、MS14）进行张拉。为了保证在张拉时垛身受力均匀。遵循对称张拉的原则，实施张拉顺序为：MS4~MS1，MS12~MS9,MS5~MS8，MS12~MS17，MS18~MS19。升荷速率控制在每分钟1/10控制应力，降荷速率为每分钟1/5控制应力，不宜过快升荷及降荷。每索张拉程序为:00.25σcon0.5σcon0.75σcon 1.0σcon1.1σcon(持荷10min)卸荷至0。

4.7 锚头及外留钢绞线保护

锚具外的锚索束留存1m(安装测力计的预留1.5m)，其余部分切除。钢套筒与锚垫板缝隙用螺栓加橡胶垫（或混凝土）密封。对于安装有测力计的锚索，在钢套筒壁上预留检测电缆孔，并采取橡胶套密封。全部安装完毕后，从套管顶部预留的注油孔注油，注油完毕后封堵注油孔和排气孔。对钢套筒采取防锈措施。

小结

重复张拉锚索与常用的一次性锚索的主要区别在于：一是安装测力计，用以监测锚索的应力损失，确定实施重复张拉的期限；二是封锚保护，需要预留以后重复张拉时所需的钢绞线长度。

参考文献

[1]田裕甲，黄善和，郑影升.大坝混凝土裂缝预应力锚索加固[J].中国锚固与注浆工程实录选，1995-09-01.