韓文才

（山西張峰水利工程有限公司，山西太原030012）

1 溢洪道工程概況

張峰水庫位于山西省晉城市沁水縣鄭莊鎮(zhèn)張峰村沁河干流上，為多年調節(jié)水庫。主要建筑物有攔河大壩、泄洪洞、溢洪道及供水發(fā)電洞等建筑。

溢洪道布置于水庫左岸單薄山梁中段，總長369 m，由引渠段、閘室段、泄槽及挑流段組成。其中：樁號溢0+000～溢0+034為閘室段，閘室段寬55.5 m。閘孔凈寬4 m×12 m，進口為無底坎寬頂堰，堰上設4扇12 m×14.0 m弧形工作門，閘室采用分離式結構。閘室上游齒槽處（樁號溢0+001.0）設防滲帷幕和大壩及左岸帷幕連成一體，以延長滲徑，減小閘室基底揚壓力，帷幕底高程在堰頂高程以下35.7 m。

2 閘室基礎地質及存在的主要問題

閘室清除其表面低液限黏土覆蓋層及基巖強風化層后，閘室座落于弱風化巖組T1l-4～T1l-5細砂巖、粉砂巖夾礫巖、泥巖上。閘室底板范圍內設計5個閘墩，閘墩建基面屬于T1l-4巖組頂部巖層；閘墩與閘墩之間建基面屬于T1l-5巖組底部巖層。T1l-4巖組巖性為紫灰色細砂巖，夾礫巖、粉砂巖及砂質泥巖層，頂面發(fā)育一層厚0.2～0.5 m較軟弱的粉砂巖與T1l-5巖組為界?；A下基巖T1l-4巖組為細砂巖、粉砂巖，層狀結構，弱風化狀態(tài)，呈互層狀分布或薄層狀結構，受節(jié)理裂隙切割，表層存在的破碎巖體，巖層產狀N30°E.SE∠5°～7°，傾向溢洪道下游并在泄槽中段出露，對溢洪道地基穩(wěn)定不利，存在向下游產生深層滑動的可能，需對整個溢洪道的深層抗滑穩(wěn)定做基礎處理。

3 閘室基礎加固設計

溢洪道閘室基礎存在不利因素，為提高閘室的抗滑穩(wěn)定性，增強防滲能力，對閘室基礎進行固結灌漿處理；為降低閘室基底揚壓力，提高閘室的抗滑穩(wěn)定能力，在樁號溢0+001.0處設防滲帷幕，與大壩左岸防滲帷幕連成一體；為提高錨鎖孔道的整體穩(wěn)定性和閘室段的抗滑穩(wěn)定能力，對錨索孔道進行錨孔圍巖灌漿；為保證溢洪道深層抗滑穩(wěn)定安全，在閘墩基礎內用壓力分散型無粘結預應力錨索進行加固處理。

4 閘室基礎施工

4.1 固結與帷幕灌漿施工

4.1.1 固結灌漿施工

閘室底板固結灌漿孔布置在閘室底板范圍內，共計210個，呈梅花形布置，孔距、排距均為3 m，鉆孔孔徑Ф73 mm，閘室段灌漿深度5 m。固結灌漿為純水泥漿，水泥為普通硅酸鹽水泥，標號P.O32.5。

根據規(guī)范及設計要求固結灌漿檢查孔壓水試驗透水率不大于5 Lu即為合格，對閘室段底板固結灌漿檢查孔壓水試驗成果分析，滿足規(guī)范及設計要求。

4.1.2 帷幕灌漿施工

帷幕灌漿軸線垂直于溢洪道軸線，位于樁號溢0+001.0處，閘室段共布置31個灌漿孔，樁號溢幕0+030.5～溢幕0+095.744。閘室底板帷幕灌漿鉆孔按設計孔位預埋灌漿管，埋設深度以超過底板鋼筋為準。根據技術要求及現場實際情況，選定第一段灌漿壓力為0.6 MPa，以下每加深一段壓力增加0.3 MPa，最大灌漿壓力不超過2.5 MPa。

帷幕灌漿質量以灌漿結束后14天檢查檢查孔壓水試驗成果為主，結合鉆孔、取芯資料、灌漿記錄等評定灌漿質量。從檢查孔壓水試驗成果來看，檢查孔各段透水率均在5 Lu以下，滿足規(guī)范及設計要求。

4.2 錨孔圍巖灌漿施工

錨孔圍巖灌漿在固結灌漿、帷幕灌漿并錨索鉆孔后進行，利用錨孔進行圍巖固結灌漿。錨孔圍巖灌漿采用單鉆灌漿。錨孔圍巖灌漿采用全孔段分兩段、自下而上灌漿方法，止?jié){塞止?jié){，水泥采用不低于P.O32.5級水泥，水灰比為0.5～0.6，壓力0.3～0.5 MPa，在設計壓力下當注入率不大于0.4 L/min時，繼續(xù)灌注30 min結束。灌漿結束2～3天后進行掃孔。

4.3 預應力錨索試驗與成果

4.3.1 預應力錨索布置

預應力錨索布置在5個閘墩基礎內，每個閘墩下布設2列，沿水流方向每4 m布設一排，共設8排，每個閘墩16束均布，共計80束，按軟弱層面以下長10～15 m呈矩形交錯布置。錨索均按平行于水流方向傾向上游布設，與水平面夾角45°，外部錨固部分埋設于閘墩基礎內。

錨索按3 000 kN和1 000 kN兩種規(guī)格布置，其中溢洪道閘室和供水發(fā)電隧洞交叉部位、溢洪道閘室左邊墩內布10束1 000 kN級預應力錨索，其余為3 000 kN級預應力錨索，錨固段均為壓力分散型。其中設計張拉噸位為3 000 kN級的70束和1 000 kN級的10束，分別采用22根和7根1 860 MPa無粘結鋼絞線成束，內錨固段長度分別為12 m和5 m，孔徑分別為 170 mm、130 mm，長度分別為 30.5～41.5 m、24～25.5 m。

4.3.2 預應力錨索試驗

溢洪道錨索破壞性試驗選擇在與閘室段地質條件相同的上游側引渠段空地進行，距閘室段約60 m，試驗錨索編號為SK-1和SK-2，共2束，設計分別為3 000 kN和1 000 kN。

預應力錨索試驗施工工藝流程為：孔位定位→鉆孔→孔道驗收→錨孔圍巖灌漿→掃孔→錨索制安→錨墩澆筑→錨索灌漿→錨索張拉→試驗資料整理。

（1）孔位定位、鉆孔、孔道驗收、錨孔圍巖灌漿及掃孔

錨索試驗孔位按設計要求定位測量放線。錨索孔開孔偏差控制在10 cm以內，孔斜誤差不大于孔深的2%，鉆孔孔徑（D170 mm、D130 mm）滿足設計要求。錨索孔的成孔采用MD-60沖擊回轉鉆機鉆孔。施工中做好鉆孔尺寸、鉆渣顏色、鉆進速度和巖芯等記錄數據，分析錨固段是否處在完整新鮮的基巖中。

（2）錨索制安

錨索編索制作在掃孔施工前同步進行。在編索制作平臺上按照設計長度對無粘結1×7-15.20-1 860 MPa鋼絞線用切割機下料并編號分類存放在平臺上，按照設計圖紙安裝錨索附件，隔離架間距2.0 m，承載板間距2.0 m、2.5 m，進漿管安裝到設計位置。將內錨固段的鋼絞線剝去PE套管，清潔表面油脂，穿上擠壓簧，用限位板將P型錨與承載板固定在一起，防止在穿索時鋼絞線與承載板發(fā)生相對位移，最后用擠壓機將P型錨與鋼絞線擠壓到一起。

編索制作過程中保持鋼絞線彼此平行伸直不扭曲，自由段PE套管無破損。編索完成后，錨索掛牌標識，經檢查驗收合格后分類存放待穿。錨索穿索采用人工配合汽車吊進行，緩慢平順地放入到孔內。穿索結束后，及時將錨索外露部分包裹起來，以防污損。

（3）錨墩澆筑

錨墩立模采用自制模板，模板拉條交叉布置，與錨墩插筋焊接牢固。為加快施工進度，混凝土配合比中摻加了高效早強減水劑，7天達到設計強度（錨墩混凝土設計強度為C35，7天后試塊強度達到38.28 MPa）。錨墊板底部是預應力錨索主要受力部位，錨墊板安裝時要保證與孔道軸線垂直，其誤差不大于±2°，保證混凝土澆筑密實，與錨墊板膠結良好，防止出現蜂窩麻面。

（4）錨索灌漿

錨索灌漿是為了形成內錨固段和錨索防護層，起到固結地層、提高巖層承載力的作用。錨墩澆筑完成后，安裝孔口止?jié){器，采用特殊的止?jié){器和防水裝置安裝在錨墊板上，并檢查安裝情況。灌漿膠凝材料采用P.O42.5水泥，水膠比0.4：1，水泥漿中摻加UEA膨脹劑、HJUNF-2A高效早強減水劑，7天強度為35 MPa。

（5）錨索張拉

當預應力錨索內錨固段強度和錨墩混凝土強度經驗證滿足設計強度要求后，進行張拉工序作業(yè)。

張拉程序為：預緊/鎖定→差異張拉/鎖定→分級張拉/鎖定→破壞性張拉（鋼絞線斷裂）。張拉嚴格執(zhí)行操作程序，采用應力應變雙控措施。每一級張拉到位后，測量錨索伸長值變化，認真做好施工記錄。張拉過程按照規(guī)范和專業(yè)工藝要求緩慢、連續(xù)、勻速進行。

預緊：為確保鋼絞線順直并受力均勻，張拉前每根鋼絞線施加了30 kN張拉力，測量伸長量并記錄。

差異張拉：由于承載板之間的鋼絞線長度不同，在達到破壞時其伸長量不同，較長鋼絞線伸長量較長，為保證在張拉時所有鋼絞線同時破壞，需將較長鋼絞線比最短鋼絞線多出的伸長量預先拉出。

分級張拉：采用張拉力控制為主、伸長值校核雙控措施。張拉過程按照規(guī)范和專業(yè)工藝要求緩慢、連續(xù)、勻速進行。試驗過程分兩階段完成，張拉到設計噸位后，繼續(xù)張拉直至預應力錨索破壞。荷載加載速率每分鐘不宜超過0.1σcon，每一級張拉后穩(wěn)壓5 min，同時量測索體伸長值并做好記錄，當達到壓力值時重復第一級過程，直至破壞。分級張拉的張拉力見表1。

表1 分級張拉的張的拉力表

張拉結束標準：錨固段產生連續(xù)位移，或30%的鋼絞線拉斷，或達到張拉設備的設計能力。兩組試驗均為鋼絞線部分斷開而停止加荷，其中SK1加荷至5 454 kN時斷開7束，SK2加荷至1 890 kN時斷開5束，達到30%的鋼絞線拉斷的結束標準，結束張拉。

4.3.3 預應力錨索試驗成果

試驗成果：鋼絞線的理論伸長量與實際伸長量比較見表2。

表2 設計張拉力下實際伸長值與理論伸長值

由表2得出，實際伸長值處在理論伸長值的95%～110%范圍之內，符合規(guī)范要求。

SK1加荷至4 752 kN，SK2加荷至1512 kN時曲線近似直線，與理論變形曲線基本重合，但施加下級荷載（極限荷載）后，實際伸長曲線有了較明顯拐點，實測拉伸均大于理論變形量，此時鋼絞線出現塑性伸長，強度逐漸達到屈服，最后達到極限而斷開。

通過對張拉結果整理、分析，實測張拉力與變形和理論值基本吻合，當加載至最后一級荷載時，伸長值超過理論值而破壞；擠壓工藝可靠、鋼絞線與擠壓套擠壓牢固，達到了試驗的預期目的；嚴格按照試驗方案施工能保證錨索達到設計要求；試驗方案可用于指導生產。

4.4 預應力錨索施工與效果

根據預應力錨索試驗成果指導溢洪道閘室段5個閘墩內80束錨索的施工。為觀測溢洪道堰基預應力錨索的受力狀況，按照設計要求在溢洪道堰基錨索上布置錨索測力計，斷面溢0+011.0，高程746.195 m，左邊墩左側3#錨索、中墩43#錨索、右邊墩67#錨索各設1個，溢洪道閘墩共埋設錨索測力計3臺，其中3 000 kN的有2臺、1 000 kN的有1臺，設計編號分別為Dp-1-1、Dp-2-1、Dp-3-1，以觀測預應力錨索變化情況。

截止2007年7月底錨索測力計工作情況良好，由監(jiān)測數據可知；錨索測力計Dp-3-1安裝后鎖定荷載為3 196.93 kN，到7月30日荷載為3 620.58 kN，損失率為5.33%；Dp-2-1安裝后鎖定荷載為3 162.51 kN，到7月30日荷載為3 026.66 kN，損失率為4.30%；Dp-1-1安裝后鎖定荷載為1 115.85 kN，到7月30日荷載為1 049.51 kN，損失率為5.95%。

從錨索測力計監(jiān)測結果來看，預應力錨索應力損失在規(guī)范允許范圍之內，且呈逐漸減小趨于穩(wěn)定，故預應力錨索的施工滿足相關規(guī)范及設計要求。

5 結束語

溢洪道閘室段地基存在軟弱夾層，巖層分布向下游側傾斜且下游側為臨空面，閘室地基存在不穩(wěn)定向下游滑動的因素；針對閘室地基情況進行固結帷幕灌漿和預應力錨索設計加固處理方案是合理的；固結帷幕灌漿檢查孔透水率均小于規(guī)范及設計標準，施工質量達到規(guī)范和設計要求；預應力錨索所用材料經檢驗全部合格，施工工藝合理，經較長期檢查分析，錨索應力已經收斂并趨于穩(wěn)定，損失后的預應力完全滿足設計要求。