调压室顶拱机械涨壳式预应力中空注浆锚杆施工技术

第１６卷第８期　水利科技与经济　Ｖｏ１．１６　Ｎｏ．８　２０１０年８月　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｃｏｎｏｍｙ　Ａｕｇ．，２０１０　调压室顶拱机械涨壳式预应力中空　注浆锚杆施工技术　蒲　进　（中国水利水电第五工程局有限公司，成都６１００００）　［摘要］介绍了锦屏二级水电站调压室顸拱机械涨壳式预应力中空注浆锚杆施工全过程，包　含扭力扳手的率定，机械涨壳式中空预应力锚杆的生产试验和施工。该中空预应力锚杆可为　开挖后的围岩尽早提供主动支护力，提高围岩的稳定性，围岩快速自稳效果明显，保证了施工　安全。　・　［关键词］调压室；机械涨壳式预应力中空注浆锚杆；施工技术；锦屏二级水电站　［中图分类号］ＴＶ５４　［文献标识码］　Ｂ　【文章编号］　１００６—７１７５（２０１０）０８—０９４１—０２　１　工程概况　１５　ｃｍ。机械涨壳式预应力中空注浆锚杆主要参数见表１。　表１　机械涨壳式预应力中空注浆锚杆主要参数表　锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、　盐源、冕宁３县交界处的雅砻江干流锦屏大河弯上，是雅　砻江干流上的重要梯级电站。锦屏二级水电站利用雅砻　江下游河段１５０　ｋｍ长大河弯的天然落差，截弯取直，获得　额定水头２８８　ｍ。电站总装机容量４　８００　ＭＷ，单机容量　６００　ＭＷ。　涨壳式预应力中空注浆锚杆由涨壳锚固件、中空杆　锦屏二级水电站４条引水隧洞末端各设有一座上游　体、垫板、螺母等组成。其主要作用原理为：锚杆杆体插入　调压室。调压室由原来招标文件的阻抗式加扩大上室型　锚杆孔后，在外力作用下转动杆体，涨壳锚固件在杆体锥　式改变为差动式结构，调压室顶部也由原来的穹形改变　形体作用下张开，与岩壁紧密接触，与锚杆孔壁产生摩擦　为城门型，闸门井兼作升管，为“一洞一室两机”布置型　阻力，从而形成支护锚固力，达到及时锚固的效果。　式。每座调压室主要由阻抗孔、调压室竖井、事故闸门布　置有关的闸墩、闸门检修和启闭平台、闸门后通气孔、调　３扭力扳手率定　压室底部分岔段等组成。　扭力扳力的率定是为了找出扭力扳手扭矩和拉拔力　锦屏二级水电站调压室顶拱为渐变的城门型。调压　之间的对应关系。机械涨壳式预应力中空注浆锚杆需要　室顶拱全长４９．５０　ｍ，调压室顶拱高程１　７１１．５０　ｍ，底板高　施加Ｔ＝１２０　ｋＮ的预应力，选用浙江嵊州生产的预置式　程１　６９６．２５　ｍ，高ｌ５．２５　ｍ，宽２２．５３２—３０　ｍ。　ＴＧ型７５０～２　０００　Ｎ・ｍ扭力扳手。在进行预应力中空注　工程区岩性为微风化１２ｙ５—２花斑状大理岩，断层不　浆锚杆生产性试验之前，需先对预置式ＴＧ型７５０～　发育，裂隙较发育。调压室围岩较完整，局部较破碎，以　２　０００　Ｎ・ｍ扭力扳手进行率定，根据率定结果进行一元　Ⅱ、Ⅲ类围岩为主，部分为Ⅳ类。调压室上覆岩体厚度为　线性回归分析，得出一元线性相关方程，并根据一元线性　１２３～１６６　ｍ，地下水埋藏较深，在调压室底中下部，虽岩溶　相关方程计算达到Ｔ＝１２０　ｋＮ的初始预应力所对应的扭　总体发育微弱，但由于Ｔ２ｙ５—２属强富水地层，岩溶裂隙　矩值，预应力中空注浆锚杆预应力与扭矩值对照，见表２。　水发育，施工中会遭遇股状涌水、线状流水及渗滴水。　表２　中空注浆锚杆施工预应力与扭矩值对照表　２调压室支护形式概述　调压室顶拱支护参数：顶拱采用０２８，Ｔ＝１２０　ｋＮ，Ｌ＝　６　ｍ和中３２，Ｔ＝１２０　ｋＮ，Ｌ＝８　ｍ两种机械涨壳式预应力中空　注浆锚杆交错布置，问排距１．５　ｍ，挂西８，＠１５　ｃｍ×１５　ｃｍ　钢筋网，喷Ｃ２５混凝土、６＝１５　ｃｍ；边墙和端墙采用０２８，Ｌ　＝６　ｍ和奶２，Ｌ＝９　ｍ普通砂浆锚杆交错布置，间排距　１．５　ｍ，挂Ｏ８，＠１５　ｃｍ×１５　ｃｍ钢筋网，喷Ｃ２５混凝土、　＝　注：回归方程１：Ｙ１＝０．０９５　８ｘ一２５．３１８，率定报告编号Ｇｓ３３　［收稿日期］２０１０—０３—１２　［作者简介］　蒲进（１９７６一），男，四川渠县人，工程师，从事施工技术管理工作　一９４１—　第１６卷第８期　２０１０年８月　水利科技与经济　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｃｏｎｏｍｙ　Ｖ０１．１６　Ｎｏ．８　Ａｕｇ．，２０１０　ＧＳ一０８０１１１；回归方程２：Ｙ２＝０．０８４　９ｘ＋２．８５１，率定报告编号　清洗干净，经检验合格后，临时封堵孔口。　ＧＳ　ＪＰⅡ０７—０１２０；　为扭力扳手扭矩值刻度，Ｙ为施工加的预应　力值。　由表２可知，要使预应力中空注浆锚杆达到Ｔ＝１２０、　８Ｏ　ｋＮ的初始预应力，扭力扳手１所对应的扭矩值分别为　ｌ　５１７．４８、ｌ　Ｏ９９．７８　Ｎ・ｎｌ，扭力扳手２所对应的扭矩值分　（３）锚杆安装与张拉：①为保证锚杆与垫板垂直，使　锚杆轴向受力，对孑Ｌ口范围内局部参差不平的岩面，使用　快速水泥砂浆找平，待找平层强度达到２Ｏ　ＭＰａ后，安装锚　杆张拉；②预应力中空注浆锚杆由厂家定尺制作，采用脚　手架搭设平台配合人工将锚杆体送入孔内，使用厂家配　别为ｌ　３８０．４３、９０９．０９　Ｎ・ｍ。　４现场生产性试验　预应力中空注浆锚杆正式投入生产之前，须进行现　场生产性试验。试验目的主要是为了确定锚杆孑Ｌ直径、　注浆工艺圾注浆密实度。在ｌ　调压室顶拱第一部分第１　序进行了现场生产性试验。　４．１钻孔直径确定　８／３２预应力中空注浆锚杆锚头直径分别为４５、　５５　ｍｍ，为保证锚头顺利插入锚杆孔且能顺利打开涨壳进　行锚固，根据锚杆涨壳直径钻孑Ｌ时分别使用ｑｂ５０、中５５、　蚴、　５四种规格钻头进行试验，用于确定适合机械涨　壳式预应力中空注浆锚杆的最小钻孑Ｌ直径。　根据现场机械涨壳式预应力中空注浆锚杆锚头安装　情况。利用ＦＪＹ２５Ｃ圆盘钻打孔确定　Ｏ钻头适用于　２８　预应力中空注浆锚杆钻孔，　钻头适用于中３２预应力　中空注浆锚杆钻孔，即可满足上述要求，与厂家推荐的锚　杆孔直径稍有出入。　４．２注浆及密实度　当锚杆向上安装时，一般采用注浆液从注浆管进浆，　浆体逐渐充溢钻孔并向上流动。此时中空锚杆体的空腔　成为排气道，当空气排完时，注浆体从涨壳锚固件尾端进　浆，充满空腔，从锚杆头流出，注浆完成。当锚杆水平或向　下安装时，中空锚杆杆体为注浆管进浆，塑料管为排气　道。注浆时，从涨壳锚固件底部出浆，并逐渐充溢钻孔道，　空气通过排气管排出，当浆体从塑料管流出时，完成注　浆。　由于调压室顶部锚杆为垂直岩面布置，方向为垂直　或倾斜向上，现场选用孑Ｌ口ＰＶＣ软管进行注浆，利用中空　杆体排气的施工工艺。既保证了杆体顺利回浆，又保证　了注浆密实度。　根据现场注浆试验，对中空锚杆密实度进行了检测，　检测密实度均达到９０％以上。　５　预应力中空注浆锚杆施工工艺　５．１施工工艺流程　施工准备一测量放线一圆盘钻造孑Ｌ一孑Ｌ道清理一快　速水泥砂浆找平一预应力中空锚杆安装一锚具安装及施　加预应力一从注浆管灌注水泥砂浆一密实度无损检测。　５．２施工方法　（１）钻孔：用ＦＪＹ２５Ｃ圆盘钻造孑Ｌ时，ｑｂ３２中空锚杆使　用　０钻头钻孔，唾Ｉ２８中空锚杆使用　０钻头钻孑Ｌ．钻孑Ｌ　深度比锚杆杆体有效长度大５０～１００　ｍｉｌｌ，孑Ｌ位偏差　≤１００　ｍｍ。　（２）孔道清洗与验收：钻孔完毕后，用压力水将孑Ｌ道　・－－——９４２・－－——　置专用连接套筒转动锚杆杆体，使钢质锚头涨开与岩壁　紧密接触以达到锚固目的；③放人止浆塞和锚垫板，并安　装排气管。旋上螺母，并使锚杆杆体位于锚杆孔的中部，　并使用六角扳手预紧；④根据设计要求初始预应力值，使　用扭力扳手施加预应力。扭力扳手使用前将扭力扳手设　定到相应的扭矩值，由钻架平台或脚手架搭设平台做为　操作平台，两人协作，采用管钳共同施加预应力。正式张　拉前应取２０％设计张拉荷载，对其张拉１～２次，使其各　部位紧密接触，当锚杆达到预定应力，扭力扳手达到预设　扭矩值时，扭力扳手会发出“咔哒”的响声。锚杆锁定后　４８　ｈ内，如发现预应力损失大于锚杆设计值的１０％时，应　进行补偿张拉。　（４）锚杆注浆。采用ＪＳ２０Ｅ螺旋砂浆泵进行注浆，该　泵的优点在于注浆压力和流量可调，压力动脉小，注浆压　力和流量均匀。注浆时，利用中空锚杆底部的注浆管注　浆，中空杆体排气，直至中空锚杆中部孔道流出浆液方可　停止注浆。注浆时注意控制注浆压力和流量，以防止注　浆管爆裂。　（５）质量检验。砂浆密实度检测：机械涨壳式预应力　中空注浆锚杆注浆完成７　ｄ后，采用声波物探仪对其砂浆　密实度检测，砂浆密实度在８５％以上，满足技术要求≥　７５％规定。　６　结语　涨壳式预应力中空注浆锚杆主要施工工序为锚杆张　拉和锚杆注浆。使用扭力扳手施加预应力，两个人在几　分钟内就可以完成，加快了施工进度。使用专用螺旋砂　浆泵进行注浆，可以更好地控制注浆压力，防止注浆管爆　裂，一定程度上提高了施工效率。涨壳式预应力中空注　浆锚杆施工工艺加快支护施工速度，短时间内提供主动　支护力，对调压室顶拱围岩稳定起到积极的作用，是一种　值得推广的新工艺。　该锚杆目前生产厂家较多，但是其断后伸长率能达　到１６％的较少，常规的断后伸长率都在６％左右，伸长率　小的锚杆的杆体材质性脆，不适用于大跨度、高地应力、　高边墙变形量较大部位。目前部分厂家根据水工地下大　洞室变形较大的特点，已生产出与热轧带肋Ⅱ级钢延伸　率相当时的涨壳式预应力中空锚杆，断后伸长率≥１６％。　［参考文献］　［１］于奎．阻抗系数对阻抗式调压室波动幅值的影响　［Ｊ］．黑龙江水专学报，２００４，３１（２）：９—１０，１３．　［２］华富刚．气垫式调压室设计中的主要问题研究［Ｊ］．　水利科技与经济，２００６，１２（４）：２２１—２２２．　（编辑：赵琳琳）