邊潤娃

（中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧丹東118000）

1 引言

大型的水電工程輸水系統(tǒng)中一般均設置壓力鋼管承擔輸水任務。壓力鋼管的直徑大，重量大，鋼管的洞內(nèi)運輸，大多需要設置卷揚機系統(tǒng)進行運輸，同時需要設置各種錨點對卷揚系統(tǒng)各設施進行固定，以滿足施工需要。

2 錨點的概念

錨點是鋼管運輸卷揚機系統(tǒng)的固定點和受力點，以及滑輪組與土石工程結合點和錨固點。在鋼管洞內(nèi)運輸系統(tǒng)中大體積、大噸位的鋼管受洞室空間限制，在大部分工程中必須采用卷揚機系統(tǒng)進行鋼管的運輸。

3 錨點簡介

3.1 錨點分類

錨點按設置的位置不同可分為：天錨、地錨和側錨。天錨為卸車滑輪組固定點，地錨和側錨則為轉向、牽引用滑輪組固定點，以及卷揚機固定插筋。按使用功能不同可分為：卷揚機錨點、軌道錨點、導向錨點、卸車錨點和牽引錨點。

3.2 布置原則

錨點的布置位置根據(jù)車輛運輸方向、鋼管運輸方向、支洞開挖尺寸、洞室結構、洞內(nèi)巖石狀況以及卷揚機具體位置確定。具體施工時，在洞室開挖施工結束后，開挖施工隊伍及設備基本離場，在前期洞室開挖過程中進行錨點的施工最為合理，若錨點布置不足則很難補打。

3.3 常用布置位置

天錨作為起重滑輪組固定點，其布置位置包括：（1）施工支洞與引水隧洞交叉點洞頂中心，即洞內(nèi)卸車點；（2）施工支洞封堵段外側洞頂中心，即洞內(nèi)卸車點；（3）豎井、上彎段上游側洞頂中心，即設備安裝錨點；（4）斜井軸線延長線與洞頂交匯處，即斜井鋼管溜放錨點；（5）其他布置位置根據(jù)現(xiàn)場情況確定。在吊車等設備無法布置到達，必須進行裝卸、起重作業(yè)的位置。

側錨通常作為天錨點的輔助錨點，作為鋼絲繩轉向滑輪固定點，布置原則如下：（1）不影響車輛、設備通行；（2）不影響鋼絲繩通過，不得在鋼絲繩運行過程中有碰巖石情況；（3）錨固點巖石狀況良好。

地錨布置位置通常包括：（1）卷揚機前方迎頭位置，根據(jù)卷揚機卷筒寬度確定與卷揚機的距離確定；（2）鋼絲繩中間轉向位置作為洞內(nèi)鋼絲繩導向輔助地錨；（3）牽引滑輪位置主要指鋼管安裝位置前方牽引滑輪的固定地錨；（4）鋼管臨時固定點，通常作為斜井或是豎井鋼管安裝前的臨時固定錨點；（5）卷揚機固定錨點，每臺卷揚機均在卷揚機前后布置地錨，將卷揚機固定牢靠。

4 錨點錨桿強度設計與計算

錨點設計時，必須要對錨點的承載力進行計算校核，包括錨桿強度校核計算部分以及吊耳板等金屬結構計算部分。其中，錨桿強度的計算在金屬結構領域應用較少且已有的校核計算方法不太明確。

4.1 受力分析類別

根據(jù)錨點的受力特點，錨點的錨桿需要校核拉力與剪切力。

4.2 校核計算

錨點的錨桿型式為水泥砂漿錨桿，即黏結型錨桿。錨桿材料選用熱軋帶肋鋼筋，在錨點設計時其拉力設計值計算考慮3 個部分：（1）錨桿的抗拉承載力；（2）錨桿與周圍灌漿料（砂漿錨固體）之間的黏結力；（3）孔道灌漿料（砂漿錨固體）與巖體之間的黏結力。取其中的最小值作為錨桿抗拉力的設計值。

計算公式如下：

錨桿的抗拉承載力：

錨桿與周圍灌漿料（砂漿）之間的黏結力：

孔道灌漿體（砂漿錨固體）與巖體之間的黏結力：

式中，Nd為錨桿軸向拉力設計值；La為錨固段長度；fmg為錨固段注漿體與地層間極限黏結強度標準值（如堅硬巖1.5～2.5MPa）；f′ms為錨固段注漿體與筋體間極限黏結強度標準值（如采用M30 水泥砂漿與普通鋼筋的黏結強度設計值為1.35MPa）；D 為錨桿錨固段鉆孔直徑；d 為鋼筋直徑；K 為錨桿錨固段注漿體與地層間的黏結抗拔安全系數(shù)（如Ⅱ級臨時錨桿1.6）；ξ 為多根鋼筋黏結強度降低系數(shù)（不考慮）；ψ 為錨固段長度對極限黏結強度的影響系數(shù)（6～3m：1.0～1.3；3～2m：1.3～1.6）；n 為鋼筋計算根數(shù)；fpy為鋼筋抗拉強度設計值。

其中，螺紋鋼筋錨桿直徑根據(jù)GB/T 1499.2—2018《鋼筋混凝土用鋼第2 部分：熱軋帶肋鋼筋》規(guī)定，抗拉力計算直徑按公稱尺寸計算。鋼筋直徑小于或等于36mm 的，取值均比公稱直徑小1mm 計算，大于36mm 的，取值比公稱直徑小2mm 計算。

由于剪切強度設計值取0.5 倍設計屈服強度，一般情況下，若剪切強度校核滿足施工要求，則該錨桿即可使用，實際施工中錨桿受純剪切力情況較少，校核驗算中通常也要根據(jù)上述過程驗算抗拉強度以保證安全。

4.3 舉例計算

某工程中的壓力鋼管洞內(nèi)卸車系統(tǒng)，經(jīng)計算天錨的實際負荷為60t，卷揚機采用JM10，校核天錨及卷揚機固定插筋強度。

天錨型式為：φ32mm 的螺紋鋼16 根，5.5m 長，打入巖體5.0m 長并用砂漿加固。錨桿材質(zhì)為HRB400 螺紋鋼，屈服強度標準值：400MPa、抗拉強度極限值：540MPa、斷后伸長率≥16%，抗拉強度設計值：360MPa，鋼筋直徑按規(guī)范要求內(nèi)徑取整為31mm 為受力范圍進行考慮。

天錨荷載計算如下：

因此，Nd=min（434,1186,1319）=434t。

其中，n=16，fmg=1.5MPa，ψ=1.0，d=35mm、La=5.0m。

卷揚機固定插筋：選取錨桿材質(zhì)為HRB400、φ28mm 的螺紋鋼，單根插筋抗剪計算：

按5 倍安全系數(shù)計算，抗剪強度為103/5=20.6kN。

計算中省略卷揚機產(chǎn)生的摩擦力等有利因素，可以計算10t 卷揚機需要的插筋數(shù)量不少于100/20.6≈5 根，即可滿足要求。

4.4 載荷試驗

錨桿的最大試驗載荷取桿體極限抗拉強度標準值的75%或屈服強度標準值的85%中得較小值。或者根據(jù)使用需要，按起重機械載荷試驗中，靜載荷試驗最大值，即設計拉力的1.25倍進行載荷試驗。

5 結語

本文研究總結了在水電施工中，洞內(nèi)有限空間內(nèi)卷揚系統(tǒng)的錨點，布置及計算校核方法，可以解決金屬結構施工人員在工作中遇到的部分問題，并在實際工作中經(jīng)過了實踐驗證可以保證卷揚系統(tǒng)的安全運行。