中国水利水电第三工程局有限公司 陕西省西安市 710032
摘要：在施工建设过程中往往采用常规锚杆进行预应力的施工从而达到加固体整体稳定的效果。而常规锚杆施工过程中应力往往集中于一点，施加预应力时对加固体局部可能造成破坏从而降低预期的加固效果。本文介绍的分散型预应力锚杆采用预应力多层锚头加固技术，解决了常规锚杆所产生的技术及质量问题。本文以丹江口大坝闸墩预应力锚杆施工为背景，介绍分散型锚杆工艺在闸墩预应力施工中的应用。
关键词：分散型；预应力；扩孔；自张自锁；内锚头
一、工程概况
丹江口水库为南水北调中线工程水源地，在大坝加高工程过程中，检查发现初期工程溢流坝闸墩多个层面出现不同程度的施工用水外渗现象，说明闸墩存在施工缺陷，这些缺陷的存在对大坝加高后的安全运行可能造成不利影响。考虑加高工程的安全，增加闸墩的抗滑稳定安全度并尽量减小或消除闸墩上游面的拉应力，对初期闸墩施加竖向预压应力，通过预应力加固，提高闸墩的整体性和耐久性。
二、基本原理
压力分散型预应力锚杆采用预应力多层锚头加固技术，在整体施加预应力不变的原则下将一个锚固段改变为多个锚固段，减少了对坝体局部的破坏，从而达到了对坝体加固的预期效果。
三、技术优点
1、分散型预应力锚杆与常规预应力锚杆在施加预应力相同的情况下，前者压力较为分散受力点不集中减少了锚固体局部的破坏而后者受力点相对集中对锚固体局部破坏的可能性较大。
2、采用高强无机灌浆料作为灌浆材料从而大大提高了锚固段的整体强度且减少了待凝时间缩短了施工时间加快了施工进度保证了施工任务的顺利完工。
3、在常规锚固施工过程中通常待钻孔完成后不进行凿毛等手段对孔壁进行处理即进行锚杆的安装及灌浆回填，在一定程度上回填料与孔壁粘结力不够或预应力施加过大可能造成锚杆体从孔内拔出，而通过采用扩孔技术解决了此项技术难题，对锚固体的加固奠定了一定的技术保障。
四、技术要求
1、孔径171mm，开孔偏差不得大于10cm，孔斜偏差小于3‰。
2、在扩孔过程中每孔分为三层扩孔，且分三次进行，扩孔的位置上、下误差不得大于30mm。
3、内锚头灌浆：为充分发挥扩孔自锁锚头的锚固效果，采取单层锚头局部范围先灌浆后张拉的方式进行预应力施加，即单层锚头上方2m范围内局部灌浆，待灌浆料强度接近加固坝体混凝土强度后，进行该层锚头的张拉，按同样方法进行其他层锚杆的预应力施加。
五、技术难点
1、扩孔
所谓扩孔，即开孔时按照设计技术要求采用Ø171的钻头进行钻孔作业待钻孔达到设计深度时采用专用的的扩孔钻头进行扩孔作业。根据扩孔位置配置扩孔钻头，按照底层、中层、上层的顺序分三次进行扩孔施工作业，扩孔孔形为倒锥面，锥底直径285mm。
2、锚杆自张自锁锚头加工
预应力锚杆自锁锚头由楔块和支座组成，材料为Q235B，楔块分成6瓣，组装合拢后的圆筒外径Φ155 mm，楔块张开后的张开角为26.56度，楔块长161mm。
3、锚杆吊装
因预应力锚杆相较于锚索柔韧性差、硬度较高、长度过长（最短44米），锚杆的吊装是整个施工作业完成的关键，采用50T吊车与人工辅助相结合单点整束吊装的方式进行。
4、钻孔
丹江口大坝闸墩宽度为3.5m，所有钻孔均为铅垂孔，孔径为171mm，孔斜偏差小于3‰。
六、施工工艺
6.1 施工程序
施工准备→钻孔、扩孔→洗孔及抽水→锚杆制作与安装→灌浆→张拉→锚头保护→观测→安全防护措施
6.2 钻孔、扩孔
6.2.1 钻孔
采用XY-2型地质钻机，配金刚石钻头用清水做冲洗液回转钻孔。
所有钻孔均为铅垂孔，孔径171mm，孔斜偏差小于3‰，误差满足规范要求。
6.2.2 扩孔
扩孔采用XY-2型地质钻机配专用扩孔钻头进行。根据扩孔位置配置扩孔钻头，按照底层、中层、上层的顺序分三次进行扩孔作业。底层距孔底0.5m，其他各层之间相互距离3.0m。
6.2.3 锚杆施工
6.2.3.1 锚杆制备、锚头安装
①有粘结锚杆内锚头由楔块和支座组成，以2根一组分别与一个内锚头穿精轧螺纹钢用螺母连接，其它未用螺母连接的钢筋与锚头楔块座之间允许相对滑动，可灵活调整锚头位置。
②钢筋下料：钢筋切断采用砂轮机，第一组总长度：孔深+2.0m，第二组总长度：孔深-1.0m，第三组总长度：孔深-4.0m。
6.2.3.2 锚杆入孔吊装质量控制
①在孔口位置安装支座钢垫板并座浆，使得垫板内圆孔中心与钻孔中心一致。
②采用专用吊具、吊车吊装入孔。
6.2.3.3 锚杆灌浆
①内锚头灌浆：分三次采用高强无机灌浆料进行灌浆，按照理论进浆量制作定量容器，在孔口利用浆液自重进行定量灌浆作业，确保单层锚头上方2m范围内局部灌浆。
②张拉段灌浆时间及灌浆材料：完成第三层锚杆张拉、锁定和应力调整完成1d后无异常即可进行孔口段灌浆。
6.2.3.4 锚杆张拉
张拉作业根据内锚头安装及灌浆情况按照底层、中层、上层三个阶段进行，待灌浆料强度接近加固坝体混凝土强度后，进行该层锚头的张拉。
6.2.3.5 外锚头保护
（1）张拉锁定完毕，卸下反力锚固版及千斤顶后从锚固钢板外端量起，留60mm钢筋。 （2）锚头坑二期混凝土回填浇筑之前，将锚固钢板、钢筋外露头、钢垫板表面水泥浆及锈蚀等清理干净，并将一、二期混凝土结合面凿毛。
七、结束语
通过丹江口水电站闸墩预应力多层锚头加固技术的试验和施工，解决了预应力锚杆应力集中于一点时对加固体造成局部破坏的技术难题。与此同时印证了压力分散型锚杆在预应力施工中技术上的优越性，质量上的可靠性，实践中的可行性为今后预应力施工的发展积累了丰富的施工经验。