锦屏二级水电站拦河闸坝预应力式闸墩施工技术应用

　　摘要：由于裂缝开展与钢筋混凝土结构的耐久性有紧密联系，直接影响工程安全，因此，工程界对于水工混凝土结构中的裂缝控制要求越来越严格。考虑到结构应力状态较复杂，为优化闸室结构受力状态，结合工程发展的趋势进行设计优化，锦屏二级水电站拦河闸坝在经过综合比较研究后采用了500T锚索预应力闸墩方案。本文主要介绍了500T吨位预应力锚索在锦屏水电站拦河闸坝预应力闸墩上的成功应用，为今后类似的工程提供了借鉴经验。
　　关键词：锦屏，预应力，闸墩，施工
　　一、工程概况
　　锦屏二级水电站拦河闸坝工程位于雅砻江下游，主要由泄洪闸和两岸重力式挡水坝段组成，全长165m，最大坝高34m。其中，拦河闸主要由泄洪闸和两岸混凝土重力式挡水坝段组成，全长165m，其中泄洪闸段长100m。泄洪闸采用平底宽顶堰型式，最大闸高34m，共设5孔闸孔，每孔净宽13m，堰顶高程1626m，闸顶高程1654m。
　　本工程泄洪闸工作弧门尺寸较大，闸墩弧门支座需承受巨大的水推力。《水工预应力锚固设计规范》(SL212-98)6.1.1条规定，当弧形闸门承受的水推力达到35000KN以上，闸墩中混凝土出现较大拉应力时，应采用预应力式闸墩。根据计算，本工程弧门总推力最大值为38659.2KN，略超出规范要求采用预应力闸墩的推力下限值。通过经济技术比较，最终选用预应力闸墩方案。
　　二、预应力闸墩施工技术应用
　　（一）预应力闸墩锚索布置
　　根据设计，每个闸墩设主锚索15根，次锚索12根。每束主锚索由34根7Φ5钢绞线构成，每束次锚索由10根7Φ5钢绞线构成。其中主索设计锁定吨位5000KN，超张拉吨位5300KN，永存吨位4200KN。次索锁定吨位1600KN，超张拉吨位1500KN，永存吨位1200KN。闸墩预应力锚索布置图详见附图1。
　　
　　附图1.闸墩预应力锚索布置图
　　（二）施工工艺流程
　　闸墩预应力锚索的施工流程主要包括：锚索预埋钢管成孔、锚垫板、螺旋筋等锚具组件及预埋件的保护和防锈蚀工作，此后进行锚索编束及安装、张拉、灌浆等工作。具体施工工艺流程包括：锚索组件埋设、锚索孔检查清理、编索、锚具就位、锚索入孔就位、锚索张拉、锚固力检测、灌浆、灌浆检查、封锚等工序。
　　
　　（三）施工重点
　　1.材料准备及检验
　　（1）预应力钢绞线采用公称直径15.24mm高强度低松驰预应力钢绞线，抗拉强度为1860MPa，其质量符合«预应力混凝土用钢绞线»（GB/T5224-2003）的有关规定。
　　（2）锚具及其组件
　　闸墩预应力锚索采用OVM群锚体系，主锚索采用OVM.M15-34锚具及其组件，次锚索采用OVM.M15-10锚具及其组件。锚固性能满足：静载锚固效率系数ηa≥0.95,实测极限拉力时的总应变εapu≥2.0％，且夹具的静载锚固性能应符合ηa≥0.92。
　　2.锚索组件埋设、保护
　　锚索组件包括锚垫板、螺旋筋、预埋钢管、灌浆管，安装原则是保证埋件位置准确、稳固。
　　预应力锚索孔道的形成是锚索施工的基础和重点，本工程采用埋管法成孔，孔道采用钢管，钢管安装控制精度：主锚索管轴两端点管中心安装点位误差：水平向≤5mm，竖直向≤5mm；次锚索管轴误差：水平向≤10mm，竖直向≤10mm。由于本工程主锚索采用斜孔扇形布置，间距较小，混凝土仓位准备时沿孔管全长设置定位钢筋或井形定位支架，以确保孔道管线型、方向符合设计要求。
　　安装灌浆管时先在钢管上钻孔，把灌浆管焊接在钢管上，注意灌浆管不要伸入钢管内，焊缝处不漏浆。
　　3.锚索制作、安装
　　钢绞线下料长度按设计长度进行，其长度计算公式为：钢绞线下料长度＝计算长度＋2.2m（张拉端1.5m,非张拉端0.7m）+0.3m（如有观测仪器）＋0.1m（下料误差不大于0.1m）。
　　为保证每根钢绞线的相对位置准确，避免钢绞线互相交叉、内外层交错。编索时将锚索的每根钢绞线两端均用油漆作对应标记，按顺序排列编号，并依次用无锌铅丝绑扎成一束，绑扎间距为1m。编束后应及时挂牌分类编号、注明日期，以免混乱。
　　4.锚索张拉
　　本工程主锚索布置在EL.1633~EL.1648m高程之间，当锚索孔道全部形成后，即可进行锚索体的安装。锚索安装前应对孔道、锚索进行核查，确保索体的钢绞线顺直。当闸墩和锚块的混凝土强度达到设计要求，即可进行锚索张拉，张拉顺序为先次锚后主锚，在闸门安装前，相应部位的主锚索必须完成张拉。锚索均采用整束张拉，主次锚索均采用一端张拉，主锚索张拉端设在混凝土锚块位置。所有张拉设备在投入使用之前均需率定检校。张拉过程中为了减少预应力损失和受力均匀，锚索可采用分级加载、分序跳束、对称张拉、间歇张拉等措施。锚索张拉后，按设计要求进行孔道注浆，注浆结束后进行预留平孔的混凝土回填和锚块锚固端防护施工。
　　
　　附图2.次索布置细部图
　　束体经预张拉后，即可进行整束张拉。闸墩主锚束分级张载和张拉程序为：
　　主锚索：锚索预紧→稳压持荷时间5min→分级加荷→超张拉吨位5300KN→稳压持荷时间20min→顶压锚固。
　　次锚索：锚索预紧→稳压持荷时间5min→分级加荷→超张拉吨位1600KN→稳压持荷时间20min→顶压锚固。
　　5.灌浆
　　锚索张拉结束后，必须在24小时以内进行封孔灌浆，灌浆前检查灌浆系统，确保进回浆管路畅通。灌浆前对孔道进行清洁处理，必要时应以0.2PMa的压力水冲洗清除管道内的有害材料。
　　灌浆前进行抽真空试验。启动真空泵，观察真空压力表的读书，达到-0.07~-0.1MPa即可。孔道内真空度保持稳定时，停泵1min，若压力降低小于0,02MPa，即可认为孔道基本达到并维持真空；如未满足此数据，则表示孔道未能完全密封，需再进行检查及时更正；当孔道内真空度达到并维持在-0.08MPa左右时，直接进行灌浆。
　　主、次锚索灌浆采用两次进浆、两次屏浆的标准。控制灌浆压力0.4MPa～0.5Mpa。
　　三、工程实施进度分析
　　与原规划方案中的常规砼闸墩方案相比，预应力闸墩在混凝土浇筑过程中增加了钢管埋设，砼浇筑完成后还需要进行锚索的张拉，锚孔的注浆，最后还需进行锚头防护等施工，增加了多道施工工序。因本项目施工期采用过水围堰方案，增加的工序进一步加大了工期压力。据对施工期的测算，在完成次锚施工的情况下，一根主锚索从下索、张拉、注浆、完成防护，约需要7~10天时间，到混凝土防护具备过水条件，整个过程需要23天左右。因此为了降低进度风险，在施工过程中必须对于已完成孔道施工的闸墩，及时进行锚索的下索和张拉施工。
　　四、小结
　　预应力闸墩通过锚索施加预压应力在闸墩上，以此抵消弧门推力产生的拉应力，闸墩基本处于受压状态，仅局部范围内有拉应力出现，拉应力范围较小，拉应力极值也不大，对闸墩长期运行有利。从目前已经建成的预应力闸墩的运行情况看，该工程运行情况良好，未出现应力集中导致的裂缝等问题。与国内采用预应力技术的类型工程相比，本项目闸墩预应力锚索吨位更大，施工周期更短，工序衔接紧密，并在预计工期内顺利完成了项目建设，运行效果良好，对今后类似工程的应用有借鉴指导意义。