摘要：通过对老挝南康3水电站厂房后高边坡工程中无粘结预应力锚索的工程实践，为今后同类工程的设计施工提供参考，特别是陡倾角、逆向坡岩层，卸荷裂隙比较发育的高边坡支护工程。
关键词：全粘结；预应力锚索；老挝南康3水电站；厂房；高边坡支护
1 工程概况
南康3水电站位于老挝北部琅勃拉邦省境内的南康河干流上，是南康河规划三个梯级电站中的最下游一级，坝址距下游琅勃拉邦市公路里程31KM。电站总库容2.24×106m3，属于二等大（2）型工程，坝顶高程353m，正常蓄水位348m，坝长153m，装机容量为2×30MW。枢纽建筑物主要由混凝土重力坝，右岸的导流洞、引水系统，岸边式发电厂房等建筑物组成。厂房由主机间、安装间和副厂房组成。控制尺寸：长×宽×高＝58.0×20.5×43.8m，水轮机安装高程302.0m。发电机层EL.310m，副厂房位于主厂房上游侧。
1.1工程地质
厂房处于坝轴线下游155m，南康河右岸坡脚处，厂房后边坡地形陡峭，坡度约55°～60°。开挖坡高80—108m，最大开挖坡高108m，厂房边坡岩性主要为灰岩，夹少量泥质灰岩、角砾状灰岩。岩层陡倾上游坡内，岩层属于逆向坡，边坡开挖后，岩层易产生倾倒裂隙，特别是上坝公路350m以下边坡岩层产生卸荷张裂隙比较明显，强卸荷水平深度30m左右，边坡岩体裂隙、节理发育，由于裂隙不利组合和拉裂影响，边坡岩体稳定性较差。
1.2边坡支护形式
厂房后边坡浅层支护，采用系统锚杆挂网喷护：右岸EL350m上坝公路以上边坡使用6m锚杆梅花型布置，间排距2.5×2.0m，钢筋网片φ6.5＠20×20，喷护厚10cm的C20混凝土。并在开口处布置了18根锁口锚筋桩，长10m，入岩9.8m。在进厂公路EL320m高程以上至EL350m之间的边坡采用5m锚杆梅花型布置，间排距2m×2m。钢筋网片φ6.5＠20×20，喷护厚10cm的C20混凝土。深层采用单孔全粘结预应力锚索进行支护。
根据厂房边坡支护设计，从上至下布置了5排锚索。在EL350m公路以上EL355m和EL360m高程分别布置了2排锚索，公路下方在EL345m、EL340m、EL330m高程布置了3排锚索，第4、5排距为10m，间距5m，其他间排距均为5m。1800KN锚索共40根，根据高程及岩层情况进行了不均匀分配。
锚索孔布置见表1。
表1：锚索孔布置表
1.3锚索设计参数
锚索设计参数见表2
表2：锚索设计参数表
2主要施工方案
2.1预应力锚索施工基本流程
预应力锚索施工工艺流程如下：
2.2锚索施工关键技术
2.2.1锚索孔造孔
锚索孔采用YG-80型地质钻机造孔，测量放样确定开孔位置，用地质罗盘确定方位角。现场采用两台2×20m3/min移动式空压机供风，用3寸风管接至工作面。
1）锚索孔径φ115mm；锚孔倾角：与水平面呈设计（100）俯角；锚固段长度8m；锚索孔深40m。
2）造孔方法：采用φ110冲击器配φ110纤头，使用风动潜孔锤冲动回转钻进方法。
3）钻进施工参数：钻进压力开孔时，使钎头紧贴岩面低压冲击，平稳缓慢推进即可。正常钻进时压力在2～4KN之间；在破碎地层钻进应严格控制转速，正常转速为90r／转；风量Q＝14～16 m3/min。
4）钻孔过程中异常情况的处理：①在钻遇破碎地带时，破碎地层岩土性质软硬不一，钻具会发生跳动、坍孔、卡钻、埋钻事故，力求在破碎地层钻进做到“低转速，大扭矩”。为了保证成孔质量，需进行超前固结灌浆，待凝等强后继续钻进；②对于破碎带较大的围岩，在安装锚索前，对锚孔进行灌浆处理；③在钻进过程中，做好钻孔记录，为分析孔内地质情况提供依据。
2.2.2锚索下料编索
单孔预应力锚索主要由导向帽、单锚头、锚板、注浆管、导向钢管、排气管、无粘结钢绞线等组成，详见图1单孔预应力锚索结构图。
1800kN级全长粘结式锚索结构图
2.2.3锚索孔验孔
钻孔完毕，用风管吹洗钻孔，直至孔口返出之风，手感无尘屑，延续5—10分钟，钻孔清孔完毕。采用自制探孔器进行钻孔深度及孔径检测，合格后进行下索施工。
2.2.4下锚索
锚索运输过程中，采取措施防止损伤及防护涂层。锚索入孔前，无明显湾曲、扭转现象；损伤的防护涂层已修复合格；进出浆管位置及畅通性检查合格，锚索安装采用人工缓慢均匀推进。锚索宜一次放索到位，避免在安装过程中反复拖动索体，锚索安装完毕后，对外露钢绞线进行临时保护。
2.2.5锚索灌浆
1）锚固浆液为水泥纯浆。注浆水泥采用P0.42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比采用0.36：1～0.4：1，水泥结石体强度要求：R7d≮40Mpa，使用ZJ-400高速搅拌机，搅拌时间不少于30s。
2）锚索注浆采用孔底进浆、孔口出浆的孔内有压循环全孔一次性注浆法，注浆压力为0.5～0.7Pma。将制备好的浆液直接送至工作面。锚索注浆前检查制浆设备、灌浆泵是否正常，检查送浆及注浆管路是否畅通无阻。在注浆过程中，应观察出浆管的排水、排浆情况。当排浆比重与灌浆比重相同时，才能进行屏浆。当回浆压力达到0.2～0.3Mpa，再屏浆30min即可结束。
2.2.6锚拉梁及锚墩施工
1）锚拉梁施工，在锚墩底部设计有纵横向的锚拉梁，尺寸为（高×厚）1.0×0.7m，钢筋主筋φ25@200，分布筋φ12@100，钢筋焊接长度单面10d，双面焊5d，主筋与边坡锚杆按10d焊接。在边坡承重排架上进行模板安装，钢筋施工和混凝土施工。混凝土强度为C25，为了确保混凝土质量，施工过程中严格按施工配合比配料，混凝土采用灌车运输到现场，使用吊车入仓，分层平仓，有序振捣。
2）锚墩施工，按照设计图纸要求，安装墩导向钢管、钢垫板、钢筋制安并立模，锚墩设计尺寸底宽110cm，顶宽锚30cm，厚40cm。钢筋设计采用φ12@150网片，模板使用木工胶合板，确保表面光洁。浇筑混凝土，边浇筑边振捣，充填密实，并进行现场取样，确保锚墩混凝土质量。
2.2.7锚索张拉
1）张拉机具采用YDC240Q型千斤顶、电动油泵：采用ZB4-500S型，锚具选用ESM15-12型锚具，锚索张拉分两期，张拉时按分级加载进行。分级荷载为设计工作荷载（设计张拉值1800KN）的0.2、0.25、0.5、0.8倍，初期由零逐级加载到0.8，锚索张拉施工滞后开挖支护一个梯段，待下一梯段开挖和浅层支护完成后将上一梯段锚索由0.8倍张拉到1.05倍经稳压后锁定。
2）若锚索锁定的张拉力低于规定的设计值，对锚索进行补偿张拉至超张拉荷载。预紧作为分级张拉第一级，采用多次循环预紧方式，预紧荷载为设计荷载的0.2。先张拉锚索中心部位钢绞线，然后张拉锚索周边部位钢绞线，按照间隔对称分序进行。
3）一个张拉循环完毕，进行下一个张拉循环，直至达到设计荷载。锚索张拉过程中，加载及卸载缓慢平稳，加载速率每分钟不宜超过设计应力的10﹪，卸载速率每分钟不宜超过设计应力的20﹪。
4）张拉过程中采用应力控制为主伸长值校核的双控操作方法，及时准确记录油表压力读数，千斤顶伸长值、夹片外长度，当实际伸长值大于理论伸长值10﹪或小于5﹪时，应停止张拉，及时查明原因，采取措施予以调整后方可继续张拉。
5）锁定为张拉最后一道工序，锁定方式直接影响预应力的损失。施工初期按设计要求采用缓慢锁定，根据全粘结锚索安装的测力计监测资料显示，该锁定方式预应力损失大，超过锁定吨位的5﹪，个别达到10﹪，后经设计、监理、施工等单位研究，决定改用快速锁定方式，监测结果表明，预应力损失控制在5﹪以内，符合设计要求，效果良好。
2.2.8封锚
锚具外的钢绞线除留存30mm外，其余部分切除。外锚头初期采用可拆卸金属（塑料）保护罩加注防腐油脂进行封锚。防腐油脂不能含有对锚索有腐蚀性的物质。外锚头后期采用防护罩内灌注环氧砂浆封锚保护。
3结束语
老挝南康3水电站厂房后高边坡岩层为逆向坡，没有开挖时，山体稳定，岩层不会发生倾倒变形，开挖后岩体失去支撑，产生倾倒变形。设计采用浅层和深层支护相结合，浅层采用传统的锚杆挂网喷护方式，并且坚持上层未支护结束，不得进行下层开挖。深层采用全粘结预应力锚索支护，并在锚墩底面设置了纵横向的锚拉梁，加强锚索的整体受力。通过监测锚索测得数据分析，变化在设计要求之内，边坡处于稳定状态。实践证明全粘结锚索对此类边坡支护是行之有效的，值得类似工程借鉴。
参考文献：
【1】岩土锚杆与喷喷射混凝土支护工程技术规范GB50086-2015
【2】昆明勘测设计研究院南康3水电站厂房边坡锚索设计文件
【3】水电水利工程预应力锚索施工规范DL/T5083-2010
【4】水工预应力锚固施工规范SL46-94
作者简介：
肖 美（1965-）男，工程师，本科，主要从事水利水电工程施工管理工作。
肖玉成（1983-）男，助理工程师，本科，主要从事水利水电工程试验检测工作。
肖 璐（1994-）女，造价员，本科，主要从事水利水电工程造价编制工作。
论文作者:肖美,肖玉成,肖璐
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/11
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