预应力锚索施工作业指导书

进水口边坡预应力锚索施工作业指导书

1.编制目的

电站进水口EL.1626.00m以下边坡预应力锚索分布在EL.1626.00m～EL.1575.00m边坡之间，共设9排合计281根。全为2000KN无粘结式锚索，其中冰水堆积体边坡采用压力分散型锚索。锚索长35m、45m，交错布置，间距为5m。每一高程均设监测锚索，共计12根。为指导现场施工，确保施工安全、施工质量和施工进度，特编制了本施工作业指导书。

2.施工程序

3.施工方法和步骤

在边坡马道面（或底板平台）为基础搭设施工脚手架形成施工平台，采用YG-80型锚固钻机钻孔；布置制浆站进行灌浆；采用单根预紧、整体分级进行张拉。

3.1施工平台搭设：

采用φ48架管搭设排架作为锚索施工平台，施工平台宽3－4m，排架立杆纵距1.5m、横距2m；脚手架步距1.8m，跨距2m，剪刀撑间距取12.0m；连墙件采用两步两跨设置。工作平面用水平杆加密，间距为50cm，并用木马道板满铺铅丝网绑扎牢固，工作层外侧挂安全网。排架内形成“之”字型爬梯供人员上、下使用。

3.2锚索钻孔：

预应力锚索钻孔采用YG-80轻型锚固钻机配相应口径的高风压球齿合金钻头在脚手架上进行造孔。

施工前，采用全站仪按设计要求测定孔位，钻机安装就位并调整倾角及方位角，将钻机固定开钻。钻孔的孔深、孔径均不得小于设计值，钻孔的倾斜度、方位角应符合设计要求。其允许误差值如下：

（1）钻孔的开孔孔位偏差不大于lOcm；

（2）钻孔入口倾斜度及方位角偏差不得大于±3°；

（3）在钻进长度方向上的孔斜偏差不得大于2％，有特殊要求时其孔斜偏差不得大于1％：

（4）有效孔深不得欠深，超深不大于40cm，终孔孔径不得小于设计孔径10mm；

（5）钻孔达到设计孔深时孔内残留物不超过10cm。

在钻进过程中，随时记录钻进速度、回风、返碴等情况，采用专用孔道扶正器进行造孔施工，钻孔过程中利用导向仪控制斜度，发现偏差及时纠正。

钻孔结束后，测量孔斜、方位角及孔深，不符合设计要求的孔作废孔处理，并全孔灌注M25水泥砂浆回填后重钻。

孔深达到设计深度，而内锚段仍处于破碎或断层等软弱岩层，须延长孔深时，报监理人认可后继续钻进直至监理人认可的稳定岩层为止。如遇破碎带的围岩采用固壁灌浆（冰水堆积体采用跟管）的方法进行处理。

在冰水堆积体等边坡松散体中钻孔需采取套管跟进保护钻孔。

钻孔完毕时，应连续不断地用高压风彻底清孔，钻孔清扫干净、三检合格并报监理人验收后才允许安装锚索。在安装锚索前，将钻孔孔口堵塞保护。

验收合格的孔在不超过1d～3d的时间内进行下索、锚固段注浆等工序。若验收后钻孔闲置时间超过3天，重新验收方可进行下一道工序。

3.3 锚索制安：

无粘结钢绞线使用前应对钢绞线的外观、尺寸、力学性能进行严格检查，合格后投入使用。钢绞线的下料在锚索加工厂内进行，按设计图纸所示的尺寸下料，采用砂轮片切割机对钢绞线切割，严禁电弧切割。下料切口两侧用20#铅丝绑扎，以免切割后切口松散（下料误差：-0，+10cm）下料前先检查钢绞线的表面，使用无损伤的钢绞线。

钢绞线剥皮长度按图纸要求，误差控制在1cm以内，采用电工刀切口，人工拉拨方法剥皮，剥皮端部用塑料胶带缠绕密封，搭结长度要大于带宽的50%。剥皮后的内锚固端必须去油，清洗干净才能组装制作。去油时采用专用工具将钢绞线松开，用汽油及锯末逐根清洗干净再用热水冲洗，最后用干净棉纱擦干。

锚索应按设计图纸组装灌浆管、钢绞线、隔离支架。隔离支架锚固段按@1.0m布设，自由张拉段按@1.5m布设，两对中隔离支架之间扎铅丝一道，在锚索入孔前应逐段剪去铅丝。在内锚固段与张拉段相连部位，钢绞线PE套端部用胶带缠封，以免灌浆

时浆液浸入，最后在内锚固段端装上锥形导向帽。2000KN级无粘结式锚索锚固段长8m，锚固段钢绞线需全部剥除PE套并清除油脂。2000KN级无粘结压力分散型锚索锚固段长20m，分4个锚固单元，每个锚固单元长5m，锚固单元钢绞线末端15cm 剥除P E套并清除油脂，并且在每个锚固单元设置钢质承载板（φ110）。

锚索组装完成后，质检人员对钢绞线、锚索附件、灌浆管路的设置质量进行严格检查把关，确认无误后方可安装到孔中。

对组装好的锚索如不能及时穿索，需要按孔位编号，储存备用；如存放时间过长，采用架空、覆盖、涂刷水性防锈剂等措施对锚索体加以保护。

3.4下索施工：

锚索安装前对钻孔重新进行通孔检查，对蹋孔、掉块应清理干净或处理，不得欠深，对孔内集水用高压风吹干净，锚索上安装的注浆管应保持畅通，管路系统耐压值不低于设计灌浆压力的1.5倍。止浆环充气压力≥0.5MPa，并用压力表检查有无漏气现象。锚索宜采用人工辅以机械方法安装，下锚索时用力要均匀一致，下锚索过程注意保护锚索附件不得使锚索扭转，保证在将锚束体推至预定深度后，排气管和注浆管畅通、阻塞器完好。如若排气管和注浆管不通时应拔出锚索体处理畅通后重新安放。同时，下锚过程中对钢绞线的PE套要进行严格保护，对已破损部位进行包裹后才能继续进行安装。

下索结束后及时将锚索外露部分包裹起来以防沾损。

3.5锚墩施工：

（1）浇筑时机

锚墩混凝土的浇筑在灌浆前进行；根据实际施工情况，经监理人同意，可在未浇筑锚墩的情况下，对孔口采用砂浆封堵妥善后，先进行灌浆。

（2）安装预埋件

锚墩与贴坡砼结合面应认真凿毛并设插筋，插筋采用Φ20，共12根，距锚墩边缘20cm均匀布置，插筋长50cm，深入贴坡砼30cm。在孔口安装锚垫板、工作锚、回浆管等预埋件。装时保证垫板平面与孔道轴线垂直，套管与孔道轴线对中，并将套管与孔道间的空隙密封。

（3）锚墩浇筑

锚墩为C40钢筋砼结构。锚墩施工前，将锚墩与贴坡砼结合面应认真凿毛，并加以清洗，以保证混凝土之间的有效结合。

采用自制定型模板立模。混凝土由系统拌合楼搅拌而成，水平方向采用两台9m3罐车运输，竖直方向采用溜槽、配合提升架等方法在每个高程进行中转，将成品混凝土运输到各工作面。现场采用溜槽、斗车配合提升架运输，人工下料入仓，插入式振动棒、二次振捣法振捣密实。混土浇筑完毕后及时洒水养护。

3.6锚索灌浆

无粘结式预应力锚索一般情况下需在外锚墩混凝土浇筑并有达到设计强度的70%后进行全孔一次注浆，若能确保孔口封闭及灌浆压力满足要求的情况下，也可在外锚墩混凝土浇筑前进行一次注浆。本工程直立边坡预应力锚索注浆拟采用前一种注浆方式，斜面边坡注浆根据施工进度安排拟采用后一种注浆方式。

（1）注浆方式

无粘结预应力锚索注浆：采用一次注浆方式。

锚索安装后，通过锚索灌浆管，用BW200中灌浆泵进行孔口封堵，全孔一次有压灌浆。灌浆过程中，确保注入的浆液量能充满全孔。

（2）灌浆前准备

锚索灌浆前，通过灌浆管送入压缩空气，检查管道的畅通性，并将孔道内积水排干。

（3）灌浆浆液

预应力锚索采用纯水泥浆进行灌注，浆液的配合比采用经监理人批复的配合比，其水灰比为0.36，纯水泥浆抗压强度不小于M40。无粘结预应力锚索采用一次注浆。灌注前，应对注浆体进行流动性测定，浆液在粘度计流出的时间以不超过6秒为宜；还应进行泌水性测定，在量筒中注入500m3浆液，3h后的泌水量不得超过2%。

（4）灌浆过程控制

浆液采用高速搅拌机拌制，自动记录仪记录，采取间隙灌浆法或反复屏浆法，灌浆压力符合设计要求，一般为0.3～0.5MPa，闭浆压力为0.5MPa，闭浆时间至15min，孔内不再吸浆，或灌浆量大于理论吸浆量。

（5）浆液超灌

当锚索注浆量超过100kg(水泥)/m时，需请监理工程师进行确认，确定锚索孔的超注浆量。

（6）灌浆结束标准

灌浆量大于理论吸浆量；回浆量比重不小于进浆量，且稳压15min，孔内不再吸浆，即进、排浆量一致。

3.7锚索张拉

张拉前先对张拉千斤顶和压力表进行配套率定，报监理人批准合格后投入使用；并绘制出油表压力与千斤顶张拉力的关系曲线图，并以此作为张拉力控制依据；率定间隔期控制在6个月内，超过率定期或遭强烈碰撞的设备和仪器，进行重新率定。

锚索张拉在锚固段浆液、承压垫座混凝土承载强度达到施工图纸的规定后进行。

张拉前，先对钢垫板以外的张拉段钢绞线进行去皮处理，再采用锯末、汽油将钢绞线上的油脂清洗干净，最后用洁净棉纱檫干，以保证张拉时工作锚夹片、工具锚夹片均

能与钢绞线有效咬合。清理承压钢垫板，安装工作锚板与夹片。

①预应力锚索张拉

采用YDC240Q千斤顶进行单根预紧，再采用YCW系列千斤顶进行整体张拉的方式：对单根钢绞线进行对称循环加载相等预紧力，预紧应力为50kN荷载，对钢绞线进行逐根对称张拉，使每根钢绞线受力均匀，并起到调直对中的作用。而后整体分级张拉至设计荷载。

②张拉过程控制

预紧→0.25P→0.5P→0.75P→1.0P→1.15P稳压锁定吨位P’(P为设计张拉吨位，P’为稳压锁定吨位)。最后一次持续30min，其余四次加载持续时间为5min。

锚索张拉缓慢连续匀速，张拉加载和卸载应缓慢平稳，加载速率不应超过0.1P/min，卸载速率不应超过0.2P/min。

张拉中严格量测记录锚索在不同张拉吨位的伸长值和油表读数等；采用应力、应变双控法对张拉过程进行监控，当岩体锚索张拉实测伸长值与理论伸长值偏差超出+10%或小于-5%时，应停机检查，待查明原因并采取相应措施后，方可恢复张拉。

③锁定

张拉力逐级增大，其锚索锁定吨位具体数值按设计要求确定。

④补偿张拉

检测锚索荷载损失变化幅值满足规定指标即预应力损失小于设计张拉力的10%的区域，原则上不进行补偿张拉；反之则需进行补偿张拉，需要补偿张拉的锚索位置根据设计要求及监理指示进行。对有补偿张拉要求的锚索，应在张拉锁定后3d~7d进行，补偿张拉的张拉力为超张拉力。

⑤张拉试验

根据设计蓝图，M1620-05、25、50、66，M1613-10、20，M1608-15，M1610-01，M1603-01、28，M1598-20、42锚索为监测试验锚索，在进行锚索试验时，认真记录压力传感器的读数、千斤顶的读数以及试验束在不同张拉吨位时的伸长值，记录成果及时报送监理人。

⑥锚头防护

根据技术要求，在锚索张拉锁定完成后，锚具外的钢绞束留存15cm，切除多余钢铰线，用环氧砂浆封闭保护。对需要进行补偿张拉的无粘结预应力锚索及长期监测锚索采用内注符合JG3007—93 标准油脂的金属帽保护。

4.锚索伸长值的理论计算

根据《水电水利工程预应力锚索施工规范（DL/T5083-2004）》,直线型锚索伸长值计算公式为：

△L=PL/EA

式中：

△L—锚索伸长值，mm;

P—预应力钢绞线上的平均张拉力的，N;

L—预应力钢绞线从张拉段至计算截面的孔道长度

即自由张拉段的长度，mm；

E—钢绞线的弹性模量，理论值Ey=(1.95±0.1)×105Mpa；

A—预应力钢绞线的截面面积，本次采用直径为15.2mm的钢绞线，截面面积取140 mm2

本工程共两种钢绞线：无粘结式压力分散型和无粘结式的，长度为45m及35m 交错布置，自由张拉段长度为总长减去锚固段长度。其理论伸长值分别如下：

无粘结压力分散型（35m）：

△L0.25p=0.25×2000/13×103×15×103/(1.95×105×140)=21.1mm △L0.5p=0.5×2000/13×103×15×103/(1.95×105×140)=42.3mm

△L0.75p=0.75×2000/13×103×15×103/(1.95×105×140)=63.4mm △L p=2000/13×103×15×103/(1.95×105×140)=84.5mm

△L1.15p=1.15×2000/13×103×15×103/(1.95×105×140)=97.2mm 无粘结压力分散型（45m）：

△L0.25p=0.25×2000/13×103×25×103/(1.95×105×140)=35.2mm △L0.5p=0.5×2000/13×103×25×103/(1.95×105×140)=70.4mm

△L0.75p=0.75×2000/13×103×25×103/(1.95×105×140)=105.6mm △L p=2000/13×103×25×103/(1.95×105×140)=140.9mm

△L1.15p=1.15×2000/13×103×25×103/(1.95×105×140)=162mm 无粘结式（35m）：

△L0.25p=0.25×2000/13×103×27×103/(1.95×105×140)=38mm △L0.5p=0.5×2000/13×103×27×103/(1.95×105×140)=76.1mm

△L0.75p=0.75×2000/13×103×27×103/(1.95×105×140)=114.1mm △L p=2000/13×103×27×103/(1.95×105×140)=152.2mm

△L1.15p=1.15×2000/13×103×27×103/(1.95×105×140)=175mm 无粘结式（45m）：

△L0.25p=0.25×2000/13×103×37×103/(1.95×105×140)=52.1mm △L0.5p=0.5×2000/13×103×37×103/(1.95×105×140)=104.2mm △L0.75p=0.75×2000/13×103×37×103/(1.95×105×140)=156.4mm

△L p=2000/13×103×37×103/(1.95×105×140)=208.5mm

△L1.15p=1.15×2000/13×103×37×103/(1.95×105×140)=239.8mm

在现场实际操作中，我部是根据250t千斤顶上的油表读数P1来确定作用在锚索上的张拉力，其参考回归方程如下：

P1=0.0221F-0.21(F≤2303KN)

式中：P1—现场250t千斤顶上的油表读数（MPa）

F—压力机读数，即作用在毛锁上的张拉力

根据计算，两种类型锚索的理论伸长值计算成果如下表：

表4-1 锚索理论伸长值计算结果