棉花灘水電站預(yù)應(yīng)力閘墩錨索施工

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簡介： 棉花灘水電站大壩預(yù)應(yīng)力錨索施工在導(dǎo)管制作、安裝，錨墊板的預(yù)埋、錨索下料、編索、張拉、觀測等工序施工中遇到一系列問題，監(jiān)理工程師組織設(shè)計、施工單位共同研究，對施工工藝進行了改進，取得了良好的效果。
關(guān)鍵字：預(yù)應(yīng)力 錨索 張拉 超張拉 鋼鉸線 棉花灘水電站

1 預(yù)應(yīng)力錨索施工?

　　棉花灘水電站大壩預(yù)應(yīng)力錨索包括溢洪道閘墩預(yù)應(yīng)力錨索和泄水底孔出口閘墩預(yù)應(yīng)力錨索兩部分，共178束。錨索采用直徑為φ15.24 mm、極限抗拉強度為1 860MPa的高強低松馳鋼鉸線；溢洪道閘墩部分裝有測力計的錨索采用無粘結(jié)的鋼鉸線。錨固體系采用柳州建筑機械總廠生產(chǎn)的OVM錨固體系，設(shè)計張拉力見表1。?

　　1.1 導(dǎo)管的制作、安裝與錨墊板預(yù)埋?

　　棉花灘水電站大壩預(yù)應(yīng)力錨索孔道采用了預(yù)埋鋼導(dǎo)管成孔，導(dǎo)管在加工廠下料、打磨管口，在現(xiàn)場拼裝，對傾角、高差較大導(dǎo)管進行了多次拼裝、預(yù)埋；導(dǎo)管采用套接的方式連接，確保了導(dǎo)管連接同心，導(dǎo)管拼裝過程中采取了測量放樣→拼裝→校核→調(diào)整→再校核→驗收合格后焊接固定的質(zhì)量保證程序，確保了導(dǎo)管的預(yù)埋精度。?

　　泄水底孔錨墊板預(yù)埋初期未焊接固定，拆模后發(fā)現(xiàn)有些錨墊板與導(dǎo)管的垂直度偏差超過設(shè)計要求，對超過要求的采取了在錨墊板上加墊與垂直度偏差相同角度的楔形塊解決。溢洪道錨墊板預(yù)埋時，將喇叭管與導(dǎo)管套接，經(jīng)調(diào)整合格后再焊接固定，施工后檢驗結(jié)果表明：溢洪道錨墊板預(yù)埋均符合設(shè)計要求。為防止水泥漿流入孔道，灌漿孔和喇叭口采取了用水泥紙或鐵皮封口等保護措施。?

　　1.2 編索與穿索?

　　鋼鉸線開盤后，基本上呈直線，無需進行調(diào)直，編索時將錨索的每根鋼鉸線兩端均用油漆作對應(yīng)標(biāo)記，按順序排列編索，穿索前檢查錨墊板與導(dǎo)管的垂直度，合格后方可穿索，安裝錨板時按鋼鉸線上所作的標(biāo)記對應(yīng)安裝，做到兩端互相對應(yīng)，以確保鋼鉸線不相交、不扭曲，減小鋼鉸線之間磨擦。?

　　1.3 錨索張拉?

　　錨索張拉前先對張拉設(shè)備進行配套率定和編號。預(yù)緊采用分股預(yù)緊的方式，預(yù)緊程序為：水平次錨索先預(yù)緊中心3根鋼鉸線，再預(yù)緊周邊9根鋼鉸線；主錨索先預(yù)緊中心5根鋼鉸線，再預(yù)緊次中心的6根鋼鉸線，最后預(yù)緊周邊的9根鋼鉸線。為保證預(yù)緊效果，進行了預(yù)緊試驗，在試驗索張拉端不安裝工作夾片，采用一次整體張拉，按油壓表每2 MPa測一次伸長值，繪出張拉力與伸長值的關(guān)系圖，將圖形中直線段與折線段的交點對應(yīng)的張拉力作為預(yù)緊力。根據(jù)試驗確定預(yù)緊力為0.15倍設(shè)計張拉力，按此預(yù)緊力施工預(yù)緊效果良好。?

　　整體張拉，采取了分級張拉方式，即按油壓表讀數(shù)每10 MPa進行分級，每級測一次伸長值，裝有測力計時進行同步觀測，并比較實際伸長值與理論伸長值、測試力與千斤頂出力，若兩者超出設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時，暫停張拉，查明原因后再張拉，以便及早發(fā)現(xiàn)問題。卸荷鎖定后（油壓表讀數(shù)回零時）再測一次油缸的長度，計算回縮量（回縮量=超張拉時油缸長度-回零時油缸長度-張拉端從工作錨到工具錨間鋼鉸線超張拉伸長值），若回縮量大時，應(yīng)查明原因進行處理，確保錨索的鎖定應(yīng)力達到設(shè)計張拉力。?

2 施工中遇到的問題及解決方法?

　　2.1 伸長值的計算與影響因素?

　　泄水底孔預(yù)應(yīng)力閘墩水平次錨索在試驗索張拉時，發(fā)現(xiàn)實際伸長值大于理論伸長值的1.1倍 ，超過規(guī)范和設(shè)計要求，經(jīng)分析主要有以下兩個原因，一是未考慮張拉時錨固端工作夾片和張拉端工具夾片的跟進量。測試結(jié)果表明，從預(yù)緊力到超張拉力，柳州OVM錨固體系兩夾片的跟進量之和約為9～10 mm，而短錨索總伸長值本身較小，夾片跟進量占錨索伸長值的比例相對較大，為此計算錨索實際伸長值時必須考慮夾片的跟進量，錨索實際伸長值應(yīng)等于油缸伸長值減去夾片跟進量；二是九江鋼鉸線的直徑在15.04～15.24 mm之間，偏小。 

　　2.2 錨夾具與鋼鉸線的配套問題?

　　在泄水底孔水平試驗索張拉時發(fā)現(xiàn)鋼鉸線鎖定時回縮量大，應(yīng)力損失大，檢查發(fā)現(xiàn)鋼鉸線伸長部分無刮痕。分析上述現(xiàn)象認(rèn)為是由于限位板與工作錨板的間距過大，導(dǎo)致鋼鉸線鎖定時，工作夾片未與鋼鉸線同步跟進，引起鋼鉸線回縮量加大。后經(jīng)調(diào)整限位板的結(jié)構(gòu)，使回縮量控制在廠家要求的6 mm左右。?

　　在溢洪道閘墩無粘結(jié)鋼鉸線錨索剛開始施工時，由于未考慮到同規(guī)格（φ15.24 mm）的有、無粘結(jié)兩種鋼鉸線直徑上的差異，仍舊使用原限位板，結(jié)果發(fā)現(xiàn)測力計測試力與千斤頂出力相差達30%左右，繼續(xù)張拉，鋼鉸線相對伸長值又在理論計算范圍之內(nèi)。為分析原因測試了鋼鉸線的直徑，并檢查鋼鉸線伸長部分的刮痕情況和預(yù)緊伸長值。檢查結(jié)果表明，無粘結(jié)鋼鉸線直徑為15.24～15.60 mm大于有粘結(jié)鋼鉸線，導(dǎo)致鋼鉸線伸長部分刮痕較嚴(yán)重；預(yù)緊伸長值偏小，則是由于限位板與工作錨板間距過小，使夾片與鋼鉸線磨擦過大引起的。經(jīng)調(diào)整限位板的結(jié)構(gòu)，更換限位板后，解決了問題。?

　　2.3 測力計測試力與千斤頂出力差值的影響因素及處理辦法?

　　(1)現(xiàn)場施工時錨墊板與錨索軸線垂直度總存在一定的偏差，因此引起測力計偏心受壓，而產(chǎn)生測試誤差。根據(jù)測力計的工作原理，測力計的率定系數(shù)是測力計均勻受壓時測力計中所有應(yīng)變計應(yīng)變平均值與壓力線性回歸系數(shù)，若在測力計偏心受壓時，仍按儀器率定系數(shù)計算，將產(chǎn)生一定的計算誤差，且測力計測試力與千斤頂出力誤差隨張拉力增大而增大。經(jīng)分析、研究采取了按每只應(yīng)變計的率定系數(shù)分開計算應(yīng)力，然后取平均值，減小了測力計計算誤差。但當(dāng)錨墊板與錨索軸線垂直度誤差大于1°時，鋼鉸線與導(dǎo)管口的磨擦較大，應(yīng)加楔形塊進行解決。?

　　(2)由于錨夾具與鋼鉸線不配套，張拉端工作夾片與鋼鉸線間磨擦力加大引起測力計的壓力減小，在這種情況預(yù)緊時測試力與千斤頂?shù)某隽φ`差較大，且兩力的差值隨張拉力的增大變化較小，對此采取了更換限位板的方法解決。?

　　(3)由于測力計安裝偏斜等原因，鋼鉸線與測力計產(chǎn)生磨擦引起測試誤差，對這種情況采取了使用退錨器退出夾片后重新安裝的解決辦法。?

　　2.4 超張拉力的確定?

　　短錨索總伸長值小，鎖定回縮量占伸長值的比例大，應(yīng)力損失大，如泄水底孔水平次錨索長12 m，達到超張拉力時，鋼鉸線理論伸長量為60 mm，按OVM錨具廠家要求鎖定回縮量6 mm計算，鋼鉸線回縮鎖定應(yīng)力損失達10%，而設(shè)計超張拉系數(shù)為1.05，因而鎖定力無法達到設(shè)計張拉力，經(jīng)研究對短錨索的超張拉系數(shù)進行了修改，最大超張拉系數(shù)提高到1.18。另外張拉端工作夾片對鋼鉸線有一定的磨擦，該磨擦力也應(yīng)考慮在超張拉之中，因此超張拉系數(shù)應(yīng)根據(jù)錨索的長度和錨固體系回縮量來確定。?

　　2.5 補張拉?

　　泄水底孔及溢洪道3號閘墩在張拉2～3 d后進行了補張拉，后由于工期緊，考慮鋼鉸線的應(yīng)力仍有富裕(根據(jù)泄水底孔預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)力觀測成果，在張拉后2～3 d之內(nèi)預(yù)應(yīng)力損失均小于設(shè)計張拉力的2%)，經(jīng)研究將設(shè)計張拉力提高2%，并取消補張拉工序，從而大大縮短了施工時間，提高了工作效益。?

　　2.6 切割?

　　原設(shè)計要求對多余的鋼鉸線采用機械法切割，由于高空作業(yè)難度大，經(jīng)設(shè)計、監(jiān)理、施工共同對泄水底孔水平次錨索N10（安裝有測力計）進行氣割試驗，試驗結(jié)果表明，測力計測試溫度僅上升0.3℃，預(yù)應(yīng)力無損失，為此決定多余的鋼鉸線距錨墊板面40cm處采用氣割法進行切割。 

3 結(jié)語?

　　(1)棉花灘水電站閘墩預(yù)應(yīng)力錨索施工測試結(jié)果表明，其實際伸長值在理論伸長值的97%～106%之間，測力計與千斤頂出力誤差小于5%，施工質(zhì)量達到了規(guī)范要求。?

　　(2)棉花灘預(yù)應(yīng)力錨索精心組織施工，改進了施工工藝，對施工中出現(xiàn)的問題進行了認(rèn)真的分析、找出了原因，采取了有效的措施，取得了良好的效果，為今后預(yù)應(yīng)力錨索施工提供了寶貴的經(jīng)驗。