姚行

摘要：

為充分驗(yàn)證預(yù)應(yīng)力錨索張拉后持力情況，保證錨索張拉受力后荷載損失、錨固段位移滿足規(guī)范要求，在楊房溝水電站工程壩肩邊坡壓力分散型錨索張拉施工中，嚴(yán)格按照最新規(guī)范要求進(jìn)行了單循環(huán)和多循環(huán)張拉驗(yàn)收試驗(yàn)。結(jié)果表明：正常施工條件下，錨索持荷狀態(tài)下的位移增量、錨固段彈性、塑性位移等參數(shù)均能滿足規(guī)范相關(guān)要求。試驗(yàn)證明了錨索張拉前各工序的施工質(zhì)量滿足要求，分析出施工中存在的問題，并驗(yàn)證了差異補(bǔ)償張拉方法在壓力分散型錨索驗(yàn)收試驗(yàn)中的適用性。

關(guān)鍵詞：

壓力分散型錨索； 單循環(huán)張拉驗(yàn)收試驗(yàn)； 多循環(huán)張拉驗(yàn)收試驗(yàn)； 楊房溝水電站

中圖法分類號：U213.158

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.S1.014

文章編號：1006-0081（2023）S1-0047-04

0 引 言

根據(jù)最新國家標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文［1］及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［2］要求，工程錨桿必須進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)，其中占錨桿總量5%且不少于3根的錨桿應(yīng)進(jìn)行多循環(huán)張拉驗(yàn)收試驗(yàn)，占錨桿總量95%的錨桿應(yīng)進(jìn)行單循環(huán)張拉試驗(yàn)。壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索作為錨桿的一種，也需按照規(guī)范強(qiáng)制性條文的要求進(jìn)行單、多循環(huán)試驗(yàn)。然而，壓力分散型錨索一般都是由若干組長度不一的鋼絞線按照一定編排順序加工而成，無法按照常規(guī)拉力型錨索進(jìn)行試驗(yàn)。錨索張拉驗(yàn)收試驗(yàn)?zāi)軌蝌?yàn)證錨索施工質(zhì)量優(yōu)劣，及時發(fā)現(xiàn)錨索張拉前工序存在的缺陷，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及時處理，保證了后續(xù)鎖定張拉有序進(jìn)行。

楊房溝水電站開始建設(shè)時，新的標(biāo)準(zhǔn)剛開始實(shí)施，其他同類工程均未開展壓力分散型錨索單、多循環(huán)張拉驗(yàn)收試驗(yàn)［3］。根據(jù)壓力分散型錨索結(jié)構(gòu)及受力特點(diǎn)［4］，楊房溝水電站工程針對性地采用差異補(bǔ)償張拉方式試驗(yàn)，較好地解決了錨索鋼絞線長度不一致帶來伸長值差異影響試驗(yàn)結(jié)果的問題，可為同類工程錨索驗(yàn)收試驗(yàn)方案選擇提供參考，也為壓力分散型錨索鎖定張拉工藝及方法［5-6］的選擇提供了新的思路。通過將試驗(yàn)方法應(yīng)用到壓力分散型錨索的整體鎖定張拉，可提高壓力分散型錨索張拉施工效率。

1 工程概況

楊房溝水電站為Ⅰ等大（1）型工程，是國內(nèi)首個采用EPC模式建造的百萬千瓦裝機(jī)水電站工程。樞紐工程主要由擋水建筑物、泄洪消能建筑物及引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。擋水建筑物為混凝土雙曲拱壩，泄洪消能建筑物為壩身4個表孔、3個中孔+壩后水墊塘及二道壩。引水發(fā)電系統(tǒng)布置在雅礱江左岸山體，從上游至下游依次布置有開關(guān)站、進(jìn)水口、地下廠房、主變室、尾水調(diào)壓室、尾水洞等?；炷岭p曲拱壩壩頂高程2 102 m，最大壩高155 m，拱壩建基面高程1 947 m，壩肩邊坡開挖開口線高程2 332 m。

在楊房溝水電站大壩邊坡開挖過程中，左岸壩基邊坡受斷層影響發(fā)生變形，為此增加布置了2 000 kN和3 000 kN壓力分散型錨索320束。為嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范，根據(jù)質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)要求，楊房溝水電站工程首次在壩肩邊坡壓力分散型錨索開展了單、多循環(huán)驗(yàn)收試驗(yàn)。

2 驗(yàn)收試驗(yàn)?zāi)康募耙?/p>

預(yù)應(yīng)力錨索驗(yàn)收試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)錨索抗拉承載力，以及索體自由段彈性位移和錨固段塑性位移能否滿足設(shè)計與規(guī)范要求，確保錨索預(yù)應(yīng)力及耐久性。根據(jù)規(guī)范要求，最大試驗(yàn)荷載：永久性錨索應(yīng)取錨索拉力設(shè)計值的1.2倍；多、單循環(huán)張拉試驗(yàn)加荷級數(shù)不宜小于5級，加荷、卸荷速度按相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。錨索多、單循環(huán)張拉的加荷、持荷、卸荷方式見圖1。

試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)繪制出荷載-位移（N-δ）曲線、荷載-彈性位移（N-δe）曲線，荷載-塑性位移（N-δp）曲線。驗(yàn)收合格標(biāo)準(zhǔn)為：① 最大試驗(yàn)荷載作用下，在規(guī)定持荷時間內(nèi)錨索位移增量應(yīng)小于1.0 mm，不能滿足時，增加持荷時間至60 min錨桿累計位移增量應(yīng)小于2.0 mm；② 壓力分散型錨索的單元錨桿在最大試驗(yàn)荷載作用下所測得的彈性位移應(yīng)大于錨桿自由桿體長度理論彈性伸長值的90% ，且應(yīng)小于錨桿自由桿體長度理論彈性伸長值的110%。

3 驗(yàn)收試驗(yàn)過程

3.1 試驗(yàn)方法及步驟

試驗(yàn)方法和步驟如下：① 試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作（受力結(jié)構(gòu)強(qiáng)度報告，試驗(yàn)報告檢查、核定）；② 根據(jù)張拉設(shè)備標(biāo)定的回歸方程編制加荷等級與位移觀測間隔時間表、荷載與油表讀數(shù)關(guān)系表，標(biāo)識不同鋼絞線張拉順序；③ 按照基礎(chǔ)參數(shù)計算差異補(bǔ)償荷載及張拉參數(shù)；④ 錨索差異補(bǔ)償張拉；⑤ 錨索整體分級張拉加荷、持荷、卸荷；⑥ 根據(jù)張拉過程測讀數(shù)值繪制荷載-位移曲線；⑥ 根據(jù)數(shù)值綜合判斷試驗(yàn)合格性。

3.2 驗(yàn)收試驗(yàn)實(shí)施

根據(jù)錨索張拉相關(guān)要求，張拉前對錨索注漿漿體強(qiáng)度報告、錨墩混凝土強(qiáng)度報告、張拉設(shè)備率定報告、張拉設(shè)備工作性態(tài)進(jìn)行檢查，滿足要求方可進(jìn)行張拉試驗(yàn)，后開展張拉試驗(yàn)相關(guān)參數(shù)計算。根據(jù)設(shè)計張拉噸位不同，對壓力分散型錨索分組，每組數(shù)量不相同。

本文以荷載T=3 000 kN，長度l=50 m壓力分散型錨索多循環(huán)驗(yàn)收張拉為例進(jìn)行說明。根據(jù)錨索結(jié)構(gòu)設(shè)計，該類型共設(shè)置5個錨固單元，?????? 19根鋼絞線。從孔底方向起依次為D1錨固單元（3根鋼絞線）、D2錨固單元（4根鋼絞線）、D3錨固單元（4根鋼絞線）、D4錨固單元（4根鋼絞線）、D5錨固單元（4根鋼絞線）。

由于每組鋼絞線長度存在2 m差異，無論是單、多循環(huán)試驗(yàn)還是錨索鎖定張拉，都存在每組鋼絞線伸長值不一致的情況。為確保錨索張拉數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，一般情況下，壓力分散型錨索張拉都采用單根鋼絞線分組進(jìn)行張拉，再分別進(jìn)行伸長值偏差統(tǒng)計來控制錨索受力。采用這種方法張拉的施工作業(yè)耗時長，且不利于錨索整體受力。因此，無論對于單、多循環(huán)試驗(yàn)和常規(guī)張拉，均可采用先進(jìn)行差異補(bǔ)償張拉消除鋼絞線長度不一致導(dǎo)致的伸長值差異，再進(jìn)行整體張拉，可在保證試驗(yàn)成果準(zhǔn)確的同時提升張拉效率。

在差異補(bǔ)償理論值計算中，錨索理論伸長值ΔL計算公式如下：

ΔL=PLAE

式中：P為預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉力，按設(shè)計張拉力1.2倍取值，N；L為預(yù)應(yīng)力鋼絞線從張拉端至計算截面的孔道長度，mm；A為預(yù)應(yīng)力鋼絞線的截面積，取140 mm2；E為預(yù)應(yīng)力鋼絞線彈性模量取195 GPa，在實(shí)際施工中應(yīng)根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼絞線檢測報告中數(shù)值取值。

根據(jù)上述計算公式及基本計算參數(shù)，分別計算每組鋼絞線試驗(yàn)最大荷載下理論伸長值、相鄰單元最大試驗(yàn)荷載下伸長值差量，通過差量再反算每個單元錨索需提前補(bǔ)償?shù)牟町惡奢d及張拉差異荷載，見表1。

根據(jù)計算確定的錨索補(bǔ)償張拉荷載、每組補(bǔ)償張拉值，計算并編制驗(yàn)收試驗(yàn)理論伸長值參數(shù)表，便于現(xiàn)場實(shí)施，詳見表2～3。

3.3 差異補(bǔ)償張拉

安裝D1錨固單元鋼絞線需要整體張拉千斤頂工具錨夾片，根據(jù)計算得出的差異荷載對D1錨固單元（3根鋼絞線）進(jìn)行差異補(bǔ)償張拉至D2錨固單元起始荷載處。安裝D2錨固單元鋼絞線需要整體張拉千斤頂工具錨夾片，根據(jù)計算得出的差異荷載對D1、D2錨固單元（7根鋼絞線）進(jìn)行差異補(bǔ)償張拉至D3錨固單元起始荷載處。安裝D3錨固單元鋼絞線需要整體張拉千斤頂工具錨夾片，根據(jù)計算得出的差異荷載對D1、D2、D3錨固單元（11根鋼絞線）進(jìn)行差異補(bǔ)償張拉至D4錨固單元起始荷載處。安裝D4錨固單元鋼絞線需要整體張拉千斤頂工具錨夾片，根據(jù)計算得出的差異荷載對D1、D2、D3、D4錨固單元（15根鋼絞線）進(jìn)行差異補(bǔ)償張拉至D5錨固單元起始荷載處，錨索差異補(bǔ)償張拉完成。

3.4 錨索張拉試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

錨索差異補(bǔ)償張拉完成后，可進(jìn)行整體分級張拉驗(yàn)收試驗(yàn)。整體張拉前，先按照差異補(bǔ)償張拉方式安裝D5組鋼絞線工具錨夾片，再按照圖1中多、單循環(huán)加荷、持荷、卸荷方式進(jìn)行張拉試驗(yàn)。多、單循環(huán)張拉初始荷載為錨索拉力設(shè)計值P的0.1倍（多循環(huán)張拉各級分別取錨索拉力設(shè)計值P的0.4，0.6，0.8，1.0，1.2倍、單循環(huán)張拉分別取0.4，0.7，1.0，1.2倍），在每級荷載不同的持荷時間內(nèi)，單、多循環(huán)張拉按照持荷時間1，3，5，10 min測讀鋼絞線位移量。

多循環(huán)張拉按照要求記錄升壓至0.1，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2倍設(shè)計荷載，記錄穩(wěn)壓1，3，5，10 min后伸長值和降壓至設(shè)計荷載的0.1后穩(wěn)壓1 min鋼絞線伸長值。單循環(huán)張拉試驗(yàn)位移值記錄升壓、降壓至0.4，0.7，1.0倍設(shè)計荷載后穩(wěn)壓1 min后伸長值及升壓至1.2倍設(shè)計荷載穩(wěn)壓1，3，5 min后的伸長值。

3.5 張拉試驗(yàn)圖形繪制及合格判定

根據(jù)測讀并記錄的讀數(shù)統(tǒng)計多、單循環(huán)張拉試驗(yàn)彈性位移及塑性位移值，并與理論計算位移值進(jìn)行比較，繪制荷載-位移曲線，判定試驗(yàn)結(jié)果是否合格。試驗(yàn)結(jié)果合格則可按照規(guī)范要求進(jìn)行錨索常規(guī)的鎖定張拉，不合格則應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況重新試驗(yàn)或采取相應(yīng)處理措施。

4 試驗(yàn)成果

（1） 根據(jù)對楊房溝水電站邊坡支護(hù)壓力分散型錨索多、單循環(huán)張拉試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計，1.2倍設(shè)計張拉力情況下，彈性位移值均未超過規(guī)范所允許范圍，持荷狀態(tài)位移增量未出現(xiàn)位移大于1 mm情況，為0.12～0.82 mm；塑性位移值為5.2～13.7 mm，邊坡錨固效果及過程中監(jiān)測錨索應(yīng)力損失相對均較小，對邊坡加固效果較好。

（2） 采用差異補(bǔ)償方式進(jìn)行壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索張拉，縮短施工時間。通常情況下，壓力分散型錨索采用穿心式千斤頂進(jìn)行單根預(yù)緊、單根張拉，單根鋼絞線第一至四級張拉時間約為5 min，第五級張拉時間約為15 min，一束3 000 kN錨索張拉施工約為11 h。而采用差異補(bǔ)償整體張拉方法進(jìn)行張拉施工則只需1 h，大大縮短了張拉時間，提高錨索張拉效率。

5 關(guān)于錨索試驗(yàn)的思考

（1） 通過錨索張拉試驗(yàn)，可及時發(fā)現(xiàn)錨索施工過程中存在的問題及缺陷，分析施工過程資料并及時采取處置措施，避免不能滿足錨索受力而降級、報廢等問題。

（2） 根據(jù)對錨索張拉試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，可判斷錨索錨固巖層的持力情況，進(jìn)一步復(fù)核邊坡穩(wěn)定性，為邊坡安全穩(wěn)定設(shè)計反饋分析提供了系統(tǒng)、全面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（3） 壓力分散型錨索結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，采用傳統(tǒng)單根張拉工藝進(jìn)行施工耗時長、受力相對不均勻。壓力分散型錨索張拉試驗(yàn)及試驗(yàn)成果表明，差異補(bǔ)償張拉方式對錨索鎖定張拉施工同樣適用，可大幅縮短工期。

（5） 錨索張拉試驗(yàn)耗時較長，通過實(shí)現(xiàn)對錨索張拉設(shè)備、測讀及記錄系統(tǒng)的自動化、數(shù)字化，提高工作效率，保證試驗(yàn)結(jié)果的精度?？伤伎紝㈠^索張拉跟BIM技術(shù)［7］、數(shù)字孿生等先進(jìn)技術(shù)等相結(jié)合，或利用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程或無人操作等，探索水電工程智能化的發(fā)展方向。

6 結(jié) 論

（1） 在楊房溝水電站工程施工過程中，按照規(guī)范要求采用補(bǔ)償張拉方式進(jìn)行壓力分散型錨索張拉試驗(yàn)，屬行業(yè)領(lǐng)先，可為其他水電工程項(xiàng)目錨索張拉驗(yàn)收試驗(yàn)的實(shí)施提供參考借鑒。

（2） 在楊房溝水電站工程施工過程中，嚴(yán)格執(zhí)

行最新規(guī)范要求，進(jìn)行了大規(guī)模錨索張拉單、多循環(huán)驗(yàn)收試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：錨索施工質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

（3） 差異補(bǔ)償張拉方法在楊房溝水電站工程錨索張拉驗(yàn)收試驗(yàn)中成功的應(yīng)用為壓力分散型錨索鎖定張拉方法提供了更佳選擇，大幅提高了錨索張拉施工效率、保證了錨索張拉質(zhì)量，有利于工程邊坡支護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50086-2015 巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2015.

［2］ 國家能源局.DL/T 5083-2019水電水利工程預(yù)應(yīng)力錨固施工規(guī)范［S］.北京：中國電力出版社，2019.

［3］ 閆貴海，王憲章，楊志銀，等.壓力分散型錨索的驗(yàn)收試驗(yàn)分析與檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)研究［J］.探礦工程，2014，41（7）：80-84.

［4］ 葉觀寶，何志宇，高彥斌，等.壓力分散型錨索錨固段荷載分布特征的現(xiàn)場試驗(yàn)研究［J］.巖土力學(xué)，2011，32（12）：3561-3565.

［5］ 李海民，牙舉鵬，張日亮，等.壓力分散型錨索技術(shù)在復(fù)雜巖土體工程中的應(yīng)用［J］.工程質(zhì)量，2021，39（4）：79-82.

［6］ 張海生，李錦云.壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索張拉施工工藝研究［J］.預(yù)應(yīng)力技術(shù)，2007（1）：31-35.

［7］ 王超，王福良，榮欽彪，等.中小型水利工程設(shè)計企業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用探討［J］.水利水電快報，2022，43（增2）：82-84.