２０１４年第４１卷第１０期 探矿工程（岩土钻掘工程） ６１ 无粘结预应力锚索在乌江索风营水电站 Ｄｒ２危岩体加固中的应用 周国锋，陈红刚，刘才高 （中国水电基础局有限公司，天津３０１７００） 摘要：乌江索风营水电站Ｄｒ２危岩体加固施工作业面高差大、场地小、施工干扰大；危岩体岩层复杂，多条破碎带 分布在山体中，必须穿越ｕ和Ｌ２裂隙。对索风营水电站Ｄｒ２危岩体距最低平台高差达１１０～１３４．５ ｍ的上部锚索 的特殊施工技术进行了介绍。 关键词：无粘结预应力锚索；栈桥；危岩体加固；索风营水电站 中图分类号：ＴＶ６９８．２；Ｐ６４２．２２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—７４２８（２０１４）１０—００６１—０３ Ｃａｉ—ｇａｏ（Ｓｉｎｏｈｙｄｒｏ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｕｎｂｏｎｅｄ Ｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓｅｄ Ａｎｃｈｏｒ Ｃａｂｌｅ ｉｎ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｄｒ２ Ｄａｎｇｅｒｏｕｓ Ｒｏｃｋｓ ｉｎ Ｓｕｏｆｅｎｇｙｉｎｇ Ｈｙ－ ｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗｕｊｉａｎｇ／ＺＨＯＵ Ｇｕｏ－ｆｅｎｇ，ＣＨＥＮ Ｈｏｎｇ—ｇａｎｇ， Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０１７００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｆｉｃｕｌｔｆｉｅｓ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｈｅｉｇｈｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ，ｓｍａｌｌ ｗｏｒｋｉｎｇ ｓｉｔｅ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｒｏｃｋ ｅｘｉｓｔ ｉｎ Ｓｕｏｆｅｎｇｙｉｎｇ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗｕｊｉａｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔ ｗｉｔｈ ｓｅｖｅｒａｌ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｚｏｎｅｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｍｏｕｎｔａｉｎ，ｔｈｅ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｍｕｓｔ ｂｅ ｄｒｉｌｌｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｆｒａｃｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｕｐｐｅｒ ａｎｃｈｏｒ ｃａｂｌｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｄｒ２ ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｒｏｃｋｓ ｉｎ Ｓｕｏｆｅｎｇｙｉｎｇ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ，ｗｈｅｒｅ ｉｔ ｈａｓ １ １０～１３４．５ｍ ｈｅｉｇｈｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ ｐｌａｔｆｏｒｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｎｂｏｎｅｄ ｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓｅｄ ａｎｃｈｏｒ ｃａｂｌｅ；ｔｒｅｓｔｌｅ；ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｒｏｃｋ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ；Ｓｕｏｆｅｎｇｙｉｎｇ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ １ 基本概况 ～１３４．５ ｍ。需借助施工栈桥施工，由于高差大、场 （２）钻孔精度要求高。钻机及栈桥的稳定性直 Ｄｒ２危岩体位于索风营水电站右坝肩灰岩陡壁 地小、施工干扰大，存在较大的难度和不安全因素。 上，顶部高程１０８５ ｍ，底部高程８７０ １１１。高程１０７０ ｍ以上为Ｔ ｍ灰岩地层形成的缓坡平台，地形坡度 接影响到钻孔的孔斜率，钻孔精度难于控制，而且危 岩体岩层复杂，多破碎带分布在山体中，必须穿越 Ｌ１和Ｌ２裂隙，钻孔过程中可能遭遇塌孔、掉块、卡 钻、埋钻等现象。 ５。～１０。；高程９６０ ｍ以下下游侧为崩塌堆积体形成 的斜坡，地形坡度２４。～４０。，上游侧及９６０～１０８０ ｍ 之问为Ｔ ｍ灰岩形成的陡壁，地形坡度＞７０。，局部 形成倒悬坡。其后方受近于平行于岩面（河流）的 Ｌｌ—Ｌ７共７条主要裂隙切割，底部为Ｔ Ｙ 泥岩，形 （３）受施工栈桥平台狭小因素影响，锚索运输 和下索困难。 成了体积为７８万ｍ 向外凸出的危岩，成了悬在大 坝及电站进出水口上方的一把“利剑”。 ２０００ ｋＮ无粘结锚索布置于危岩体上部高程 １０４０～１０６４．５ ｍ之间，共１７６根，深度３５～５５ ｍ，是 ２．２解决办法 针对危岩体的特点及难点，为确保施工质量、工 程安全和人身安全，施工中采用以下措施：（Ｉ）搭设 施工栈桥作为施工平台；（２）采用固壁灌浆扫孔钻 进；（３）采用孔内录像进行地质鉴定确定孔深；（４） 采用塔吊运输材料和设备，在施工栈桥上进行编索； （５）人工在锚索平台上运输并下索。 上部加固的主要措施，目的是防止危岩体倾覆，并阻 止Ｄｒｌ、Ｄｒ２区岩体松动脱落。 ２工程特点、难点及解决办法 ２．１ 工程特点和难点 （１）锚索工程布置于危岩体上部高程１０４０～ ３栈桥施工 由于９３０～１０８０ ｍ为大于７Ｏ。陡壁，锚索距９３０ １０６４．５ ｍ之间，距离下部９３０ ｍ施工平台高差１１０ 收稿日期：２０１４—０３—２８；修回日期：２０１４—０７—１８ ｍ平台以下缓坡地面最小高度１１０ ｍ，修建锚索施 作者简介：周国锋（１９７５一），男（汉族），河南人，中国水电基础局有限公司工程师，水工专业，从事水利水电工程施工及项目管理工作，天津 市武清区雍阳西道８６号，４４１８５２５６３＠ｑｑ．ｃｏｎ。 ６２ 探矿工程（岩土钻掘工程） ２０１４年第４１卷第１０期 工平台困难极大。如果采用传统做法，搭设脚手架 施工平台，为了保证安全，架管将很密，工程量极大， 造价很高，而且影响高排架稳定性的因素很多。最 后经过比较和设计，形成了搭设８层钢栈桥的实施 方案（参见图１）。 图ｌ 锚累栈桥照片 由于施工场地位于垂直崖面上，高程ＥＬｌ０４０～ １０６４．５ ｉｎ，施工方法是在ＥＬ１０３７ ｍ修建水平人行栈 桥，再在人行栈桥上搭设ＥＬ１０４０ ＩＴＩ第一层型钢栈桥， 然后以下层栈桥为平台搭设上层型钢栈桥。共搭设 ８层钢栈桥，钢板共铺４层，另外４层从下面栈桥上 张拉锁定 拆下翻至上面铺设施工。栈桥搭设钢材共４９９ ｔ。 后期没有钢板的栈桥，采用铺设木板的方式搭 设栈桥，进行张拉和封锚施工。 ４ ２０００ ｋＮ无粘结预应力锚索施工 ４．１ 无粘结预应力锚索工艺特点 无粘结预应力锚索是边坡加固中高性能、可靠、 施工迅捷的方法与措施。无粘结预应力锚索由工作 锚板、夹片、张拉段和内锚固段构成。其张拉段（自 由段）为无粘结钢绞线，无粘结锚索锚具为永久持 力结构。锚固后的无粘结锚索索体工作过程中受拉 段全长均匀保存和传递应力，使锚索在岩体变位时， 自由段能沿全长调整应变，因而可避免变形集中在 局部段上而导致锚索断裂，预应力的大小也随岩体 变位自行调整；无粘结预应力锚索工艺具有快速施 工、便于二次张拉等特点。 根据以上无粘结预应力锚索工艺的特点，并结 合危岩体的实际情况，经过计算比较，采用２０００ ｋＮ 无粘结预应力锚索对危岩体进行处理。 ４．２施工工艺流程 龋龌ｉ 外ｌ定位管安装 锚卜————————一 ｌ绑扎钢筋、立模 防ｌ临时封锚 护 作ｌ浇混凝土 图２ 预应力锚乘施工流程 ４．３钻孔 根据危岩体的特殊情况，施工不能用水钻。经 过比较，采用ＸＹ一５００型地质岩心钻机，风动冲击 回转钻进。 （１）钻机对位。锚索孔开孔前，将孔口凿平，撬 掉孔口松动岩块，使钻头对准孔位，钻具方向对准用 全站仪测放的方向线，然后调整钻机立轴方向并用 角度尺控制角度，这样钻孔方向即为锚索孔设计方 位与角度，然后调整钻机高度。放出钻孔角度与方 位后，用架子管及管扣将钻机固定在栈桥上，使钻机 平稳、牢固，保证孑Ｌ向的准确。 （２）钻孔控制。开孔后，将钻具加长至３ ＩＴＩ以 上，并且通过调节适当风压、采用合理的钻孔参数， 获得较好的孔形，控制偏斜。最大偏斜按３。控制， 采用测斜仪检测钻孔孔斜。发现偏斜过大，要停止 钻进，及时处理。 （３）钻孔深度确定。当钻孔至设计深度后，采 用彩色摄像系统进行孔内录像。对孔内进行物探孑Ｌ 壁录像方法来检查岩体的完整性。根据该段岩层是 否满足内锚段要求及内锚段相互错开的原则，由地 质设计确定是否加深或进入下道工序。要求是满足 锚固段穿过Ｌｌ裂隙５ ｍ后，内锚段最少必须保证６ ｍ的要求。 ４．４不良地质段处理 钻孑Ｌ中遇破碎岩层塌孔埋钻，不能成孔，立即停 止钻进，进行固壁灌浆处理。钻孔遇裂隙，钻孔终孔 后全孔灌浆。灌浆采用纯压法，新开孔采用水灰比 ０．５：１的浓水泥浆灌注，灌浆压力０．２ ＭＰａ，灌注５ ｔ水泥待凝。复灌的孔采用水泥砂浆灌注，水灰比 ２０１４年第４１卷第１０期 探矿工程（岩土钻掘工程） ６３ 为０．８：１：１，灌水泥浆和砂各５ ｔ后待凝。 ４．５清孔 采用风水洗孔，加工洗孔器，自孔底向外清洗。 根据清洗情况，也可考虑加入少量清水后用风吹，直 至孔口无岩粉吹出，再下入孔内录像仪检查。内锚 段应清洗至无岩粉、钻渣。 ４．６编索 根据现场条件，编索在锚索孔施工栈桥上编制， 锚索下料在危岩体顶部进行。下料长度等于“孔深 ＋外锚墩高＋工具锚高＋张拉千斤顶预留长度”。 下好的钢绞线用塔吊吊至栈桥上编索。 ４．７锚索束体的运输及安装 用人工将锚索抬至孔口下索安装。在放索入孔 过程中，保持顺畅，按量 ０的标记推送锚索就位，如 果推送受阻，视推送深度由监理工程师决定是否拉出 锚索进行扫孔，再行就位，放送到底后回拉３～５ ｃｍ。 ４．８ 内锚段、自由段注浆和外锚墩制作 锚索安装就位后，及时灌注内锚固段浆液和制 作外锚墩。 （１）内锚固段和自由段注浆。注浆强度为 Ｍ３５。为减少浆液干缩，提高早期强度，配制时加入 一定的膨胀剂和外加剂。锚固段和自由段采取同步 灌浆，内锚段不设止浆环。 （２）外锚墩制作。外锚墩制作在内锚段注浆１ ～３ ｄ后进行。事先将锚垫板和孔口管（导向管）垂 直焊接，确保牢固备用。然后将导向管放入锚索孔 ２０—４０ ｅｍ，一定要保证导向管的长度，将螺旋筋穿 人导向管，靠近锚垫板对中与锚墩配筋（非预应力 筋）绑扎牢固，同时将注浆管引出锚墩上方外部（防 止注浆管堵塞的保护措施）５～１０ ｅｍ。待预埋管、 非预应力筋绑扎好后，再立模浇筑混凝土。 ４．９张拉 （１）搭设张拉工作平台。根据张拉设备机具和 现场情况，搭设牢固的张拉工作平台；张拉前将锚垫 板、钢绞线表面的污物清理干净，将孔口附近妨碍张 拉的混凝土、水泥砂浆清除掉，即可安装机具准备张 拉。 （２）张拉预紧。为了使锚索各部位紧密接触， 锚索体平直，保证锚索张拉力保持均匀，分两次循 环。正式张拉前先单根预紧，设计要求张拉力为设 计荷载的１０％～２０％，因此，采用第一循环预紧力 为１３．３ ｋＮ，第二循环预紧力为２０ ｋＮ。 （３）张拉锁定。张拉时，缓慢升荷，升荷速率每 分钟不超过设计应力的１／１０，卸荷速率每分钟不超 过设计应力的１／５。张拉过程中以压力表读数为 准，伸长值校核为辅。按设计张拉值２０００ ｋＮ作为 锁定荷载。 ４．１０封锚 根据设计要求，前期外锚头采用注黄油、防水布 包裹等措施进行临时保护，保留锚索外露长度为１ ｍ，以便适时进行补偿张拉。补偿张拉后采用Ｍ３０ 无收缩水泥砂浆进行封锚。 工程结束后的现场情况见图３。 图３ 锚索完工后的照片 ５工程质量评价 共有１７６个单元工程，全部合格，其中优良单元 １６２个，单元工程合格率１００％，单元工程优良率 ９２．０％，满足了设计要求，分部工程质量等级为优 良。根据后期锚索测力计观测结果显示，锚索运行 情况良好，施工质量符合规程规范和设计要求。 ６结语 施工栈桥为高边坡施工提供了作业平台，确保 了工程安全和人身安全。２０００ ｋＮ预应力无粘结锚 索是索风营水电站Ｄｒ２危岩体处理工程重要关键处 理措施，提高了Ｄｒ２危岩体高边坡的稳定性，对保证 索风营水电站长期安全和正常运营有着积极的意 义。这些施工措施的实施，为类似高边坡施工提供 了指导和借鉴。 参考文献： ［１］李德江．预应力锚索在水利水电工程中的应用分析［Ｊ］．人民 珠汀，２００５，（５）． ［２］ 欧阳和平，李兵．预应力锚索在欧阳海水库拱坝坝肩加固处理 中的应用［Ｊ］．湖南水利水电，２００７，（３）． ［３］ 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