雙層防護預應力錨桿施工技術應用

1.工程概況
　　 Neelum-Jhelum水電工程的地下廠房布置在電站河流流域主干的支流Agar-Nullah右岸山體內，水平埋深600m～700m，垂直埋深約400m～500m，軸線NE80°。整個洞室位于沉積巖內，巖性以砂巖和泥巖為主，巖層走向為NW，傾向為SW，有兩條發育剪切破碎帶，為順層發育。
　　 2.難點分析
　　 相對國內水電工程地下廠房，本工程的地下廠房尺寸跨度不算特別大，但處于地震多發區，地質條件卻比較復雜，是其施工難點。因洞室圍巖以砂巖為主，且埋深最高500m，在高應力條件下易發生脆性破壞，同時由于砂巖巖層中所含地下水豐富，開挖易遭遇大滲水，并侵蝕開挖后裸露的泥巖發生塌方；兩條剪切破碎帶為順層發育，是影響洞室穩定性的主要因素。為此，廠房支護中密集地使用大荷載預應力錨桿，并且盡可能緊跟開挖面（預應力錨桿落后開挖面不超過10m），以有效地控制開挖后的收斂，減小洞室塑性變形范圍。
　　 3.預應力錨桿施工方案
　　 3.1 預應力錨桿支護方案
　　 本工程廠房系統洞室預應力錨桿長10m，矩形布置，間排距一般為5.0m×5.0m，局部圍巖較差部位減小至4.0m×4.0m。
　　 3.2 桿體結構
　　 預應力錨桿主要由鍍鋅精扎螺紋鋼筋、熱縮套管、連接器等部件組成
　　1.導向帽2.波紋管3.對中架4.連接器5. 鍍鋅精扎螺紋鋼筋6.排氣管7.熱縮套管
　　8.止漿器9.墊板10.球形螺母11.螺母12.保護罩13.防腐油脂 14.連接套管
　　 4. 施工工藝
　　 4.1鉆孔
　　 預應力錨桿孔道直徑為130mm，孔深分別10m，鉆孔設備以錨索鉆機為主，輔以三臂臺車或SD-100E型鉆機。施工利用常規支護使用的移動式自制平臺車，對部分位置或用48mm鋼管搭設施工平臺。排架下部基礎要完整、堅實，并用錨筋與基礎、巖壁連接牢固?？孜患般@孔方位用全站儀測定、控制，鉆孔傾角由地質羅盤測定。機位調整好后，再將鉆機與排架固定牢靠。開孔前復測鉆機定位參數（孔向、孔位、孔斜、孔徑和孔深），孔鉆采用低轉速、低壓推進，進尺約50cm時，再次校核孔向及施工平臺，過程測控，及時調整加固。鉆孔結束后，采用高壓風、水沖洗孔道，確?？變惹鍧嵏蓛?。鉆進過程中，若出現不回風（水）、不返碴、塌孔、卡鉆現象或因地質條件復雜節理裂隙發育，滲水量較大及巖石破碎等情況，進行注漿固結處理，待處理完畢再次進行造孔作業?？椎澜洐z查合格后，臨時做好孔口封閉保護。
　　 4.2預應力錨桿制作
　　 鋼筋桿體按10m組合進行組裝，組裝時的連接器的旋合長度兩端一致。錨桿自由段鋼筋上均勻涂抹一層防腐油脂，然后套入熱縮套管并使其收縮至最小尺寸，在錨固段端纏上防水密封膠帶4~5圈左右，整個自由段兩端均用小熱縮套管進行收緊。導向帽與波紋管安裝時，采取水泥堵住波紋管與導向帽之間的空隙；灌注環氧漿材時，波紋管保持與水平面盡量大的夾角，以保證環氧漿體能有效粘結波紋管與導向帽之間的空隙。環氧漿體的凝固至少需要24小時。止漿器注環氧前先將鋼筋與止漿器的間隙用水泥封堵，環氧漿材攪拌好后，灌止漿器內，靜置至少24小時，待環氧凝固后，進行下一步操作。用鐵絲將止漿袋兩端綁緊在止漿器上，在止漿袋靠近孔口端割出一個小口，以剛好放入止漿管為準，同樣用鐵絲把止漿袋與止漿管綁扎牢固。將裝配好的鋼筋安裝入波紋管內，波紋管套入止漿器內，綁扎牢固。
　　 4.3預應力錨桿運輸
　　 因本工程所采用的錨索長度較小，重量不大，制作好的錨索采用5t平板車從加工車間運送至施工現場，再由人工搬運上施工平臺。
　　 4.4預應力錨桿安裝
　　錨索采用人工配合手動葫蘆安裝，安裝前對桿體先進行詳細檢查，確保防護層、配件完好。錨桿安放平順，孔口安裝注漿器，等待注漿。
　　 4.5預應力錨桿注漿
　　 注漿采用一次性灌漿法。灌漿之前，先檢查管道是否通暢和阻漿系統的密封性。使用高速攪拌機拌制水泥砂漿，從灌漿管一次自下而上連續緩慢灌注漿液，排氣管兼回漿管返漿，灌漿壓力為0.3-0.5MPa。
　　 灌漿結束標準為灌漿量大于理論吸漿量，并且回漿量比重不小于進漿量，同時穩壓20分鐘后，孔內不再吸漿。
　　 4.6錨墩制作
　　 錨墩包括鋼墊板和混凝土兩部分，鋼墊板尺寸30cm×30cm×2cm，錨墩混凝土設計強度為C35。錨墩進行現場澆筑，澆筑前將將鋼墊板固定在錨墩鋼筋上，方向與錨孔方向一致，鋼墊板與錨桿孔傾角方向垂直，擺放平整，尤其是在錨孔周圍，仔細振搗，以保證質量。
　　 4.7預應力錨桿張拉
　　 本工程所有的預應力錨桿均需進行張拉驗收試驗，驗收荷載采用英國規范BS8081，取錨桿體的極限荷載的75%，經試驗確定為620kN，完成驗收試驗后，再進行張拉鎖定，鎖定荷載設計為220kN，每根錨桿超張拉10%，以保證質量，具體張拉程序步驟見下表。

　　 張拉設備為一臺YDC240QX-200千斤頂和一臺YCW100B千斤頂，并有一臺YCW250B千斤頂備用。張拉前先進行張拉設備的配套率定，當注漿體達到預計強度后進行張拉，先將桿體外露部分清洗干凈，安裝好螺母，張拉千斤頂的軸線必須與桿體軸線一致。張拉時，加載速率保持平緩，速率控制在設計預應力值10%/min左右，卸荷載速率控制在設計預應力的20%/min。
　　 在張拉時，采用張拉力與桿體伸長值雙值校核來綜合控制錨桿應力。張拉力由率定的液壓油表控制；桿體伸長值使用如下公式進行理論計算：
　　 ――錨桿伸長值，mm；
　　 L――預應力錨桿從張拉端至計算截面的孔道長度，6850mm；
　　 E――預應力錨桿彈性模量，2.0×105MPa；
　　 A――預應力錨桿的截面積，804.2mm2；
　　 P――預應力錨桿的平均張拉力。
　　 通過驗收試驗記錄下的拉伸值，計算出彈性變形拉伸值和塑性變形拉伸值，要求彈形變性拉伸值與理論拉伸值偏差小于10%，以確保錨桿應力滿足設計要求。
　　 4.8封錨
　　 預應力錨桿錨頭安裝保護罩防護，保護罩采用鍍鋅鋼板加工制成，使用螺帽固定在錨墩上，保護罩內錨桿部件涂防腐油脂，最后噴混凝土10cm封閉。
　　 5 結語
　　 本工程的地下廠房洞室在不穩定的地質條件下，采用高強度、耐腐蝕（鋼筋預應力錨桿鋼筋鍍鋅、波紋管雙層防護）的預應力錨桿，在開挖過程跟進密集支護，穩定了圍巖，確保了施工安全，并為電站的長久運行提供可靠的保障。