摘要：本文以海阳核电3#核岛重件吊装场地基坑边坡加固施工为例，介绍核电项目重件吊装场地预应力锚索边坡加固施工技术，主要从锚索定位钻孔、预制、安装、内锚段注浆、边坡混凝土腰梁施工、锚索分级张拉、封锚及坡面混凝土喷护等几方面介绍，通过试验锚索进行多级循环加、卸荷载试验，来验证该施工工艺可行，施工质量可控，为后续CAP1000核电项目重件吊装场地边坡加固工程预应力锚索施工提供借鉴和参考。
关键词：核岛重件吊装场地；基坑边坡加固；锚索；分级张拉；混凝土喷护
1.工程背景及概况
海阳核电项目大件模块的吊装使用的是3200吨履带吊机，核电大型结构模块如CVBH，CA20，CA01，其中单次起吊总重高达1000余吨。如此大的荷载对地基的承载力及边坡稳定性等要求非常高，核电项目重件吊装场地设计主要是为了满足核岛厂房大模块吊装时大吊车的站位和行走。
重件吊装场地其位于核岛基坑西侧，因核岛基坑负挖，西边坡垂直高度差约12米，坡面岩层主要以页岩、砂岩为主，为防止大吊车在吊装作业时核岛基坑西侧边坡出现失稳、滑坡现象，需对边坡进行加固。海阳核电3#核岛基坑西侧吊装场地边坡主要采用两道钢筋混凝土梁、两道预应力锚索和挂钢丝网喷射混凝土护面施工相结合的支护加固方式。
施工完成后的吊装场地结构面层顶标高为8.4m，开挖前地面标高为8.1m，其中吊装场地边坡上的两道锚索中心标高为6.0m、2.5m。锚索与水平面倾角分别为12°、15°、18°，横向间距不小于3500mm，共计34根，锚索采用5根高强度、低松弛预应力钢绞线制作，单根钢绞线直径15.2mm，强度1860Mpa。锚索边坡内长度为22.0m，锚索孔径为140mm，内锚固段长为10m，采用一次注浆、两次加压进行注浆，第一次注浆压力宜为0.3～0.6Mpa（常压），第二次压力宜为1.5～2.0Mpa高压；自由段长度12m，张拉后在锚索预留端口进行灌浆。3根试验锚索位置处的腰梁随试验锚索先施工，与腰梁其他段之间设置施工缝，圈梁按照设计图纸需设置后浇带，在后浇带两侧浇完混凝土45天后浇筑。
2.边坡加固锚索施工工序
定位放线-试验锚索钻孔、清孔-试验锚索预制、安装-试验锚索内锚固段灌浆-试验锚索圈梁（腰梁）钢筋安装-试验锚索圈梁（腰梁）模板安装-试验锚索圈梁（腰梁）混凝土浇筑、养护-试验锚索分级加、卸荷载张拉试验-试验锚索分级张拉锁定-正式锚索的钻孔、清孔-正式锚索预制、安装-正式锚索内锚固段灌浆-正式锚索圈梁（腰梁）钢筋安装-正式锚索圈梁（腰梁）模板安装-正式锚索圈梁（腰梁）混凝土浇筑、养护-锚索验收试验（正式分级张拉）-所有锚索张拉锁定-锚索自由段及外锚固灌浆-封锚。
2.1锚索孔定位放线
依据设计图纸结合现场边坡对锚索钻孔点位进行定位放线，并做好标记。
2.2锚索孔的钻孔、成孔
本工程锚索设计采用下倾形式，与水平面分别成12°、15°、18°。标准钻头直径140mm，钻孔深度为22m，实际钻孔深度不宜大于设计深度200mm以上。
2.3锚索预制、安装
锚索采用低预应力钢绞线预制，内锚固段的钢绞线应将PE套管剥去，并将钢绞线清洗干净，每隔2m设置一个架线环，自由段与内锚固段之间设置一个止浆环，自由段每隔2m设置一个隔离架，锚索体底部设置导向帽。注浆管与排气管一起编入锚索中。安装前要对锚索总长度、内锚固段、自由段、外锚固段及外露段长度（按照经验预留1.2m）进行检查，检查合格后，将预制好的锚索与孔体进行编号以一一对应，然后进行安装。
2.4内锚固段注浆
根据设计要求，锚索孔内注浆采用PO32.5纯水泥浆，水灰比采用1：0.5的纯水泥浆，注浆使用注浆泵进行，水泥浆随拌随用，不得超过水泥的初凝时间。注浆管头距锚索体末端宜为5~10cm，采用从孔底到止浆环返浆式注浆。一次注浆压力宜为0.3~0.6MPa（常压），二次注浆压力宜为1.5~2.0MPa（高压），前后两次注浆的时间间隔应控制在30~45min左右，按设计要求压力持压时间约1min。当导气管处不再排气且孔口溢出水泥浆作为内锚固段注浆结束的标准。
2.5圈梁（腰梁）施工
2.5.1圈梁（腰梁）钢筋安装
第一道腰梁嵌入圈梁中，圈梁尺寸为1600*3200mm，尺寸较大，圈梁框架上、下两排为13根直径32mm的HRB400钢筋，梁侧面对称布置直径16@150mm的HRB400钢筋，水平和竖向布置直径16@300mm的HRB400拉钩筋。圈梁里面绑扎第一道腰梁钢筋，同时吊装场地结构面层钢筋锚入圈梁钢筋中。第二道腰梁悬空布置在坡面上，尺寸为800*900mm。按照设计图纸要求对腰梁、圈梁钢筋进行安装，钢筋接头采用套筒连接，钢筋接头需错开，同一截面钢筋接头数量不得超过钢筋总根数的1/2。
2.5.2圈梁（腰梁）模板安装
绑扎第二道腰梁钢筋前，应先支设梁底部模板，钢筋绑扎完成后再支设侧面弧形模板。圈梁（包含第一道腰梁）只需支设侧面弧形模板，底部坐落在边坡基岩上。
2.5.3圈梁（腰梁）混凝土浇筑
圈梁混凝土强度等级为C30，混凝土浇筑采用斜向分层整体推进，混凝土自泵管口下落高度不得超过2m，若超过2m时需采取加长软管和串筒输送的方法进行浇筑。
混凝土浇筑完毕后，根据现场天气情况适当洒水保持混凝土面呈润湿状态，圈梁（包含第一道腰梁）属于大体积混凝土，应进行温控监测，并根据监测情况进行养护，养护时间14d。腰梁（GL2）混凝土养护7d。
圈梁（包含第一道腰梁）中间设置后浇带，在后浇带处设置免拆模板，在后浇带两侧混凝土浇筑后45天，进行后浇带混凝土浇筑，混凝土强度等级比两侧混凝土等级提高一级。
2.6锚索张拉及锁定
锚索内锚固段水泥浆体养护期间，不得在锚索外端悬挂重物或碰撞外锚头；在圈梁（腰梁）混凝土强度及孔内水泥浆体强度达设计强度的80%后，才能进行张拉。预应力锚索张拉前，取20%的设计张拉荷载，对其预张拉1~2次，使其各部位接触紧密，钢绞线完全平直。
2.6.1试验锚索分级加、卸荷载张拉（也称基本实验循环加、卸荷载张拉）
张拉按多次多级循环加、卸荷载进行，起始荷载为最大设计试验荷载的10%，稳压5min，记录锚头位移不少于3次；再张拉至最大设计试验荷载的30%，稳压10min，记录锚头位移不少于3次（实际记录6次）；然后卸载至最大设计试验荷载的10%，稳压5min，记录锚头位移不少于3次；此为第一循环。
第二循环为开始加载至最大设计试验荷载的10%，稳压5min，记录锚头位移不少于3次；再张拉至最大设计试验荷载的30%，稳压5min，记录锚头位移不少于3次；再张拉至最大设计试验荷载的50%，稳压10min，记录锚头位移不少于3次（实际记录6次）；然后卸载至最大设计试验荷载的30%，稳压5min，记录锚头位移不少于3次；再卸载至最大设计试验荷载的10%，稳压5min，记录锚头位移不少于3次。
第三循环……
第四循环……
……
具体循环详见表1。
表1 分级张拉循环表
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锚索破坏标准：
1）后一级荷载产生的锚头位移增量达到或超过前一级荷载产生的位移增量的2倍时
2）锚头位移不稳定
3）锚索杆体拉断
如在试验中出现锚索破坏时，应通知设计方进行处理。
如未发生破坏，则试验结果应进行计算，满足：锚索弹性变形不应小于自由段长度弹性变形计算值的80%，且不应大于自由段长度与1/2内锚固段长度之和的弹性变形计算值。计算合格，则锚杆极限承载力取最大试验荷载。
现场试验中锚索未发生破坏且结构计算合格。锚索承载力取最大试验荷载1100KN。
2.6.2验收试验锚索的分级张拉
验收试验锚索数量不少于锚索总数的5%，且不得少于3根。现场共34根，故随机抽取3根进行试验。
验收试验采用分级加荷，起始荷载为设计荷载值（及锁定荷载830 KN）的30%，稳定5min，记录锚头位移；然后分别为设计荷载值的50%、75%、100%、120%、133%。最后一级应稳定10min，如果在稳压时间内，位移超过1.0mm则应维持荷载1h，并在15、20、25、30、45、60min时记录位移量。如锚头位移仍未稳到，则再延长1h稳压，并记录位移，2h的总位移超过2.0mm认为不合格。
试验结果进行计算，满足：50%拉力设计值到最大试验荷载所测得总位移量，应大于该荷载范围内自由段长度弹性变形计算值的80%，且不应大于自由段长度与1/2内锚固段长度之和的弹性变形计算值。
现场验收试验在133%设计荷载张拉时位移增量未超过1.0mm，验收试验结果计算合格。
2.6.3锚索正式张拉及锁定
在验收试验合格后，进行所有锚索锁定前的正式张拉。锚索的锁定荷载依据设计图纸要求确定为830KN。
正式张拉采用分级张拉。正式张拉起始荷载为锁定荷载的20%、50%、75%、100%、105～110%，然后锁定（锁定锚具在液压千斤顶前，液压千斤顶张拉后卸载锚具即锁定），每级荷载稳定1～2min。
锚索锁定48h内，若发现预应力损失大于锚索锁定荷载的10%，进行补偿张拉，张拉值为锁定荷载值。
2.7自由段及外锚段注浆
通过圈梁（腰梁）上方预留的50mm灌浆孔采用常压方式对自由段和外内锚固段进行注浆，一次注浆至圈梁（腰梁）上方孔洞处溢出水泥浆为注浆结束。在第一次注浆满间隔一段时间后，会存在浆体下降，需要采取二次补浆。
2.8封锚
自由段和内锚固段水泥浆养护达到设计强度后，从锚具量起留至少100mm钢绞线，其余的部分截去。必须采用机械切割。预留的钢绞线涂抹防锈漆或油脂，然后在其外部包覆厚度不小于50mm的水泥砂浆保护层，防止锈蚀和兼顾美观。
3.坡面混凝土喷护施工
核岛基坑西侧吊装场地边坡坡面防护采用挂网，安装钢筋锚杆、安装泄水孔进行混凝土喷护。
边坡混凝土喷护采用干喷法。砂、石、水泥、水比例为106Kg：118Kg：50Kg：23Kg。正式喷护前进行试喷，以验证试喷效果。喷护中采用两层喷护，一层50mm厚，喷护后间隔一段时间，在混凝土终凝前喷护第二层50mm厚混凝土。混凝土喷护完成后自然养护7d，养护期间每隔2小时洒水一次。
4．结语
海阳核电3#核岛重件吊装场地边坡加固工程严格按照图纸、规范标准、施工方案及技术规格书的要求施工，确保了现场施工、安全、质量有序可控。预应力锚索在海阳核电3#核岛吊装场地边坡加固施工的成功应用，将会对后续CAP1000核电项目吊装场地边坡加固设计和施工有较大的指导和借鉴意义。
参考文献：
[1] 建筑边坡工程技术规范 GB 50330—2013
[2] 锚杆喷射混凝土支护技术规范 GB 50086—2015
[3] 施工手册（第四版）
作者简介：
张海雷（1987——），男，安徽人，工程师，主要从事AP1000核电项目核岛厂房土建结构施工管理工作。
论文作者:张海雷
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30
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