预应力锚杆在水电站边坡支护中的应用探索

摘要：伴随着经济的发展和进步，在水电站管理工作中要整合具体技术体系，有效落实边坡支护技术要求。本文结合案例对预应力锚杆施工内容进行分析，并集中阐释了预应力锚杆在水电站边坡支护中的应用，仅供参考。

关键词：预应力锚杆；水电站；边坡支护；应用

一、案例

某水电站大坝右岸边坡开挖支护项目中，边坡土性和岩性都是堆积体且强风化的压实结构，在强降雨以及超饱和状态下容易出现失稳问题。施工单位在2017年9月1日到9月6日开展相应的边坡支护工作时，遭遇了当地的强降雨，雨量达到528mm，结合相应的设计要求对具体边坡支护项目进行了分析发现，高程900m的马道坍塌、高程1056m顶部出现20cm裂缝数条。基于此，施工单位经过与设计单位沟通，结合实际施工现场的安全监测数据，设计决定利用预应力锚杆和锚索等支护结构进行集中加固处理，在一定程度上减少了因结构失稳问题而造成的经济损失。[1]

二、预应力锚杆施工概述

（一）技术参数

锚孔孔径为58mm，杆长分为9.5m和8m两种类型。需要注意的是，锚固结构中锚杆粘结材料主要选取的是水泥药卷锚固剂，基础性设计荷载参数顶拱结构为15t和边墙结构为10t。

（二）原理

预应力锚杆加固治理工序的基本原理和预应力锚索结构较为相似，能借助穿过滑动面完成预应力锚杆控制，将外端直接固定在岩面结构上，而另一端则集中锚固在岩石中，有效形成基础结构，尤其是在外端施加预应力后，就能保证锚杆和岩体在共同作用下完成基础处理，借助滑动面摩擦力的增大，一定程度上完善岩体的稳定效果。在预应力锚杆应用过程中，要保证端头锚固效果，一般会利用黏结式或者是机械式，前者要对张拉段以及锚固介质等进行预应力处理，后者则主要是借助速凝树脂卷、快硬水泥卷等基础设备完成处理工序。

三、预应力锚杆在水电站边坡支护中的应用

（一）试验项目

要想保证预应力锚杆施工项目真正发挥其实际价值和作用，就要对具体应用过程和处理要点进行具体分析，结合施工项目的整体要求完善生产性试验过程，集中对材料性能、张拉时段以及锚杆锚固基础性长度等参数予以分析判定，合理性完善数据对比论证管理，通过多组试验数据论证设计参数的合理性，并完善设计参数，充分发挥预应力锚杆的作用，最终保证工程运行安全可靠。

在试验项目中，要结合设计要求对锚孔深度进行统筹管理，深度控制在10m、孔径控制在58mm，确保锚杆材料和锚具材质都能满足设计要求，集中采取预置式扭力扳手分级张拉控制，有效完成持荷锁定工作。相关施工技术人员要利用预置式扭力扳手完成测力计测试，保证试验数据的可靠性，有效提高具体操作技能和效果。

（二）施工工艺

在预应力锚杆施工项目运行过程中，相关技术人员要按照标准化了流程完成操作管理工作，按照施工工序踐行统筹性施工管理工作。施工单位要积极落实系统化监督和管理机制，对工艺流程予以完善，在试验项目工作结束后优化成本管理效果，提高操作体系的完整程度。

第一，施工准备工作。在准备工作中，要对材料予以监督和管控，合理性完善具体操作流程的基础上，保证相应处理工序更加完整。预应力锚杆的基础材料主要包括预应力用钢筋、速凝水泥药卷、缓凝水泥药卷等，主要是利用32mm的二级螺纹钢做锚杆体，确保杆体没有严重的生锈问题，结合实际设计要求落实精细加工处理，为后续检验管理控制机制的全面开展奠定基础。另外，也要保证设备管理工作和准备体系更加贴合整体操作流程，相应设备管理工作要满足质量监督管理项目的根本需求，完善验收资料的基础上。[2]

第二，造孔工作。为了从根本上提高整体预应力锚杆施工质量，技术部门要对基础建设过程和劳动生产率予以关注，确保锚孔造孔工作能满足锚杆台车和三臂凿岩台车处理效果。在造孔工作开始前，技术人员要结合图纸对具体问题进行统筹分析，并且充分利用全站仪予以孔位定点放样管理。在实际操作体系内要保证孔位偏差在50mm范围内，偏差角度为1°到3°之间。在完成造孔操作后，借助高压水枪进行集中处理和清洗，再用高压风吹干孔内水，清孔是否干净是影响锚杆体锚固效果的重要因素之一，并要求做好现场标识工作。

第三，预应力锚杆安装工序，在锚孔验收工作结束后应及时进行锚杆安装1）要集中填装水泥药卷，尤其是在锚孔安装药卷前，施工人员要借助长杆探测设备对锚杆造孔的实际孔深进行认定，并且在锚杆结构上进行集中标记，完善设计锚固效果。利用体积法对实验结果进行计算，初算材料用量，有效建立完整的锚杆处理机制，结合水泥药卷性能以及相应试验结果能对阶段性施工项目进行总结。2）在施工项目具备基本施工总结后，要对速凝水泥药卷浸泡时间予以控制，约为60秒到70秒，尤其是在浸泡相应药卷的同时，要利用风枪对孔内进行清孔处理。3）在工作一段时间后总结得出，应保证速凝水泥卷不能直接插至孔底，距离孔底50cm为宜，确保送入量能满足实际要求。4）在整个预应力锚杆施工项目中，输送水泥药卷过程中风枪风压管控工作也较为关键，若是风压参数较大，就会出现药卷被风吹出的问题，若是风压较小，则会出现堵管的问题，影响整体操作流程的完整性，基于此，要保证风压参数的完整性和适中程度，合理性提高锚杆施工的基本质量。在经过多次调试对比分析后，应将风压参数控制在0.35MPa到0.4MPa之间。5）锚杆和附件安装，在杆体安装工作结束后，相关技术人员要对锚杆的附件认真检查并做好保护措施，尤其是提高托板结构和螺帽结构安装水平，保证锚杆满足设计要求，锚杆外露长度控制在0.15m，且岩面的平整度也应在被控制在规定的范围内。6）预应力锚杆施工中，因为受到锚固段粘结效果和材料性能的影响，相关技术人员要对垫墩结构强度达到设计要求后才能张拉锁定，确保锚杆张拉过程能被有效约束，不至于被压坏等，保证后续工序的正常进行。

第四，张拉锁定操作，技术人员要对预应力锚杆施工进行集中监督，就要对张拉锁定工序予以关注，合理性优化管控流程的同时，确保操作管理质量和运维体系之间形成良好的互动。锚杆张拉锁定工作要对自由端缓凝水泥卷的初凝前后状态予以分析，将强度控制在20MPa以上，合理性维护试验结果，确保锚杆张拉锁定工作中，其安装时间能在4个小时到8个小时以内。施工单位要借助预置式扭力扳手完成张拉加载处理，有效调整各个部位结构后，确保接触的良好性，将设计荷载控制在50%、80%以及115%分级张拉，每级张拉达到预计张拉力要求后稳定5分钟，最后一级时稳压20分钟，观察数据无异常情况后方可锁定。相关技术人员要按照逐级张拉操作工序提高穩定程度，记录好锚杆伸长值，及时分析总结，为后续锚杆张拉锁定程序提供经验，减小误差，避免锚杆施工不当而形成废杆，不利于边坡支护效果的同时也会增加项目成本。

第五，验收和评定。参建单位要按照设计及施工相关规范规程有序开展相应的操作和管理，积极对施工各个阶段开展项目评估，为后续施工整体监督管理效果的升级奠定基础。其中，监理工程师主要对造孔项目、注浆流程以及张拉操作体系等进行工序监督和管理，有效完成现场验收工作，保存好验收评定资料，结合具体问题开展系统化管理和约束，为后续工程项目监理部门进行项目有效监督奠定基础，满足工程验收以及评定的基本要求。也就是说，对于预应力锚杆施工项目而言，最终的质量校对和验收工作十分关键，是影响整体管控作用的关键，需要引起相关单位的关注。[3]

四、结语

总而言之，在预应力锚杆施工进程中，技术人员要结合施工项目的基本情况落实系统化操作管理，整体边坡在加固支护作用下约束了变形体的恶性发展，有效控制住了边坡的稳定，保证工期正常有序推进，一定程度上避免了停工重新开挖支护的问题。

但是特别提醒的是施工过程中，造孔完成后对于孔的保护以及下杆注浆前，必须扫孔干净，成孔和下杆时间间隔不宜太长，特别是雨季。施工工序过程控制是锚杆发挥成效的关键，往往在施工过程中容易忽视，造成结果的不理想和试验的重复性。预应力锚杆具有预应力锚索相同的功能，但是相对于预应力锚索，预应力锚杆施工成本更低，投入小，施工进度易于控制，支护效果也理想，因此普遍用于边坡治理中。

参考文献：

[1]莫文.预应力锚杆在云南那邦水电站边坡支护中的应用[J].云南水力发电，2014（z1）：1215.

[2]陈周云.预应力锚杆在锦屏水电站料场边坡支护中的应用[J].人民长江，2013，44（14）：6365.

[3]叶曹华，陈周云，杨军华，等.大奔流沟料场高边坡支护型式和施工质量控制[J].人民长江，2013，44（14）：5759，75.

作者简介：兰林班（1990），男，壮族，广西宜州人，本科，助理工程师，主要从事水工结构设计工作。