1、 工程概況
按照設計要求，構皮灘水電站大壩1#~7#中孔閘墩布置預應力錨索，以滿足結構受力的要求。每個中孔閘墩的預應力錨索的均分為主錨索(350t，23股)和次錨索(250t，16股)兩種，主錨索布置成U型，每個中孔閘墩布置12束，其中曲線段采用分束管技術;次錨索直線型，每個中孔閘墩布置15束。
2 施工設備與材料
(1)鋼絞線：預應力錨索全部采用無粘結雙層保護型式。選用江西新華金屬制品廠生產的Ф15.20mm，1860級的7Ф5高強度低松弛鋼絞線。
(2)預應力錨索的錨具、夾具選用廣西柳州歐維姆機械股份有限公司生產的OVM系列產品。
(3)千斤頂張拉設備及真空灌漿泵選用廣西柳州歐維姆機械股份有限公司生產的OVM系列產品，千斤頂選用YWC500或YWC400(整體張拉)、YDC240Q-200(單根預緊)兩種，真空灌漿泵選用ZKB120型(極限真空9000Pa，功率4.0KW)。
(4)鋼管：主錨索預埋鋼管采用D219mm×6mm無縫鋼管，次錨索采用D168mm×6mm鋼管。主錨索弧線段采用25根D30mm×3mm無縫鋼管加工成分束管座，分束管座及錐管(長度2.0m，錐底外徑219mm，錐頂外徑203mm，用6mm厚Q235鋼板卷焊加工而成，用于主錨索直線段與鋼墊板之間的連接)，采用廣西柳州歐維姆機械股份有限公司生產的OVM系列定型產品。
3 施工工藝和方法
3.1 鋼管、分束管座的安裝及預埋
分束管采用整體埋設，埋設前，先在分束管內穿入牽引繩(為避免牽引繩斷裂，擬采用直徑為8mm的鋼絲繩)，并將牽引繩的位置進行編號，兩端口處用分束板將牽引繩分開，牽引繩的長度大于該束錨索鋼絞線的下料長度2~3m。
主錨索的鋼管隨著混凝土往上澆筑逐節加長，現場焊接。
3.2 鋼墊板加工及安裝
鋼墊板采用Q345B加工，主錨索鋼墊板尺寸為480mm×480mm×50mm，中心圓開孔直徑191mm，次錨索鋼墊板結構尺寸按設計圖要求制作。
3.3 鋼絞線下料及加工
鋼絞線下料有防雨設施的加工廠制作完成。鋼絞線下料后，對每束鋼絞線進行編號，采用標示牌用細鐵絲綁扎在鋼絞線上，標示牌采用白鐵皮制作，用紅油漆標注錨索編號、孔號以及鋼絞線的下料日期，避免混淆。
3.4 穿索
(1)主錨索采用單根穿索法穿索，在埋設分束管座時，在分束管的每根小鋼管內穿入一根8mm牽引用的鋼絲繩，并隨著直線段大鋼管的連接將牽引繩穿過大鋼管，在兩端用分束板將牽引繩隔開，并將牽引繩在兩端孔口臨時固定張緊，以避免牽引繩相互打絞。
(2)使用自制穿索器進行穿索，先將鋼絞線端頭的6根鋼絲用切割機切除，露出50~60mm長的中心鋼絲，用LD鋼絲墩頭器把中心鋼絲墩頭，再用自制千斤頂擠壓裝置將鋼絞線與牽引繩連接。鋼絞線穿過鋼管分束器后，外露部分去PE皮。
3.5 錨索張拉
閘墩混凝土達到設計強度后，即可進行張拉，采用分級整體張拉的方式進行錨索的張拉。張拉前對千斤頂、電動油缸、壓力表等進行率定，根據率定結果，繪制張拉噸位與壓力表讀數之間的關系線。
錨索張拉時，先對單根鋼絞線進行預緊，預緊單根張拉力為30KN，再將所有錨索一起分級張拉至超張拉噸位鎖定。張拉時按以下拉力分級進行。
主錨索：逐根預緊(每根30KN)→1000KN→2000KN→3000KN→3500KN→4025KN(超載鎖定)
次錨索：逐根預緊(每根30KN)→700KN→14000KN→2000KN→2500KN→2875KN(超載鎖定)
張拉過程中，主錨索升荷速率每分鐘小于350KN，主錨索升荷速率每分鐘小于250KN。張拉各級加載穩壓前后，均量測鋼絞線的伸長值與回縮值，若實測伸長值與理論計算伸長值相差超過±6%時，停止張拉，查明原因并采取有效處理措施。
4.6 錨索真空灌漿
按設計要求，預應力主錨索、次錨索均需采用 真空灌漿工藝進行灌漿處理。灌漿材料采用強度等級為42.5級的普通硅酸鹽水泥、真空灌漿外加劑灌注，漿液的強度等級要求達到M45。
(1)水泥漿液的性能要求：水灰比0.3:1~0.4:1;漿液的泌水性3h≤1%，最大不超過2%，24h為零，之前所泌出的水能夠自吸;初凝時間≥3h，終凝時間<24h;體積變化率為-1%~5%;標準養護條件下，7天齡期強度≥30MPa，28天齡期強度≥45MPa;抗滲性能≥1MPa;漿液對鋼絞線無腐蝕作用;具體結果為通過對比試驗漿液配比試驗結果如表1。
先期對7#閘墩錨索進行了錨索真空灌漿，采用0.4:1配比，其中AEA為5%和PCA為2%。1~6#閘墩錨索配比調整為0.38:1，外加劑不變。
表1 真空灌漿水泥漿液配比表
|
強度等級 |
水灰比 |
流動度 |
PCA(I)
(%) |
AEA
（%） |
單位材料用量（Kg/1000L） |
|
水 |
水泥 |
AEA |
PCA |
|
45M |
0.40 |
13~14 |
2 |
5 |
552 |
1380 |
69 |
27.6 |
|
45M |
0.38 |
14～15 |
2 |
5 |
541 |
1423 |
71 |
28.5 |
(2)真空灌漿施工程序
啟動真空泵抽真空，使真空度達到-0.08MPa~-0.1MPa并保持穩定。啟動灌漿泵，當灌漿泵輸出的漿液達到要求的比重后，將輸漿管接到鋼板的引出管上，開始灌漿。灌漿過程中真空泵保持連續工作，待真空端的透明網紋管中有水泥漿經過 并進入儲漿罐時，關閉閥門，然后關掉真空泵，打開排氣閥門，當水泥漿從排氣閥順暢流出，灌漿泵繼續工作，并將灌漿壓力上升至0.5~0.7MPa，持壓1~2min，灌漿結束。
3.7澆筑錨索灌漿完成后，按設計要求澆筑二期混凝土封頭。
4、施工中問題與改進
(1)補償張拉情況
為了驗證補償張拉效果，選取部分錨索進行了補償張拉。
1)7NC13束補償張拉采用分級張拉：1700KN→2000KN→2500KN→2875KN，當張拉力達到2880KN時，測量伸長值為25mm，在穩定10min后卸壓鎖定，通過測力計反映該次補償張拉鎖定值為2641KN，而張拉前鎖定值為2591.4KN，通過補償張拉才提高50.4KN，提高幅度較小，補償張拉效果不明顯。
2)6NC13束補償張拉采用分級張拉，首先張拉至1524KN時，測量伸長值初始值，張拉至2546KN時再次測量伸長值為2mm，張拉至2911KN時測量伸長值為10mm，穩定10min后卸壓鎖定，通過測力計反映該次補償張拉鎖定值為2479KN，低于第一次鎖定值與設計張拉力，因此沒有達到補償張拉效果，且造成該束錨索只能降級使用的風險。根據計算，該束錨索在張拉值2698KN時，工作錨夾片才松動，孔道內錨索才開始伸長，因此夾片鎖定產生的力遠大于錨索測力計所反映的鎖定力。
(2) 施工中采用工藝及技術創新
構皮灘水電站1~7號中孔閘墩部U型預應力錨索共84束，均采用分束管技術以及預埋牽引繩技術，從穿索情況看，總共預埋2100根牽引繩(每索2根預備)，均順利通過牽引，未發生牽引繩打絞、無法通過等質量事故，成功率100%。。灌漿過程中通過真空泵使孔道內形成負壓，灌漿效果好，密實度高。通過構皮灘水電站的應用，該工藝可靠性高，主要技術成果如下：
(1)分束管技術
該技術原主要運用于橋梁建設，但采用百度搜索無法查到該技術名詞。分束管技術即在U型預應力錨索弧線段采用與鋼絞線相適用的無縫鋼管通過焊接形成分束管座，該技術系首次運用于水電站施工中，解決了整體穿索的施工難度，改善了閘墩受力情況。
(2)穿索連接器改進
在原設計中，連接器采用CKQ8AT穿索器，其結構如下：
該穿索連接器長度達到23cm，加之鋼絞線的剛度，無法充分滿足分束管半徑為2.04~3.36m的Φ30mm鋼管內鋼絞線牽引要求，因此該技術成為制約分束管技術能否在水電站中應用的關鍵因素。
通過多次試驗，采用銅焊等措施均無法達到1T以上的牽引力，最終經過試驗，將穿索連接器改進為長僅40mm，外徑為Φ15mm的新型穿索器，可以任意在分束管內通過，成功解決了在小曲率下分束管技術的運用。
(3)連接方式的改進試驗
為了保證穿索連接器的牽引力，進行了如下幾項試驗：
(1)銅焊連接：即將鋼絞線中心鋼絲與Φ5mm牽引繩相連，經試驗，牽引繩無法滿足要求。
1(2)采用Φ5mm牽引繩擠壓連接：先進行了Φ5mm牽引繩相連試驗，Φ5mm牽引繩與穿索連接器脫離，無法滿足要求。
(4)千斤頂擠壓裝置的加工
穿索連接器設計加工完成后，采用焊接與冷鐓等方式都無法滿足牽引要求，后經過采用千斤頂與底座、卡片等聯合作用進行擠壓，使連接器變形將牽引繩卡死，這樣鋼絞線、連接器、牽引繩連成整體。
(5)臨時撐腳的取消
根據設計要求，U型錨索穿索完成后，需采用臨時撐腳與錨具將每一鋼絞線進行預拉繃直并臨時固定，以防止與其它鋼絞線打絞，每根鋼絞線的預拉力可取15KN。在張拉時，再將臨時撐腳進行拆除。
施工過程中根據鋼絞線的自身強度以及穿索時采用鋼管焊接的分離器將鋼絞線按照張拉的順序進行編排固定，取消臨時撐腳固定以及預緊工序，提高施工工效。以下為原設計支撐方式與更改后的鋼絞線分離裝置。
(6)真空灌漿技術
根據設計技術指標選擇多種材料進行了試驗真空灌漿漿液的配比試驗，使其具有流動性好，解決了后張預應力的關鍵技術問題，增加了后張預應力混凝土結構的安全度和耐久性，從而延長了建筑物的使用壽命，具有很高的經濟效益及長遠的社會效益。
