树脂锚固剂在抽水蓄能电站硐室预应力锚杆锚固工程中的应用

　　[摘要]水电站地下厂房硐室开挖断面大，开挖段长，区域内地质条件复杂。设计单位根据不同硐室特点明确了围岩支护方案和支护参数。树脂锚固剂作为硐室围岩与预应力锚杆固结的介质经承建单位施工验证，在硐室围岩支护工程施工中取得了较好效果，确保了水电站地下厂房室的安全施工。

　　[关键词]预应力锚杆树脂锚固剂围岩支护地下厂房硐室

　　水利论文投稿刊物：《江淮水利科技》Jianghuai Water Resources Science and Technology(双月刊)1979年创刊，坚持为人民服务、为社会主义服务，坚持科学发展观，突出社会效益和生态效益，协调人与水的关系，探索化解洪涝、干旱、水生态失衡等风险的理论经、方法和技术，促进人水和谐及水资源可持续利用目标的实现。

　　1概况

　　随着国民经济的飞速发展，电力资源供应已经成为我国经济健康、持续、高效发展的突出薄弱环节，发展绿色能源己成定局。太阳能及风能发电是一种随机性、间歇性的能源，但发电稳定性和连续性较差，给电力系统实时平衡、保持电网安全稳定运行带来巨大挑战。抽水蓄能电站具有启动灵活、爬坡速度快等常规水电站所具有的优点和低谷储能的特点，可以很好地缓解太阳能和风电给电力系统带来的不利影响。建设抽水蓄能电站能够提高系统整体经济性，促进节能减排和大气污染防治。山东某抽水蓄能电站总装机容量为1200MW。

　　电站额定水头375m，年发电量2O.1亿kW·h，年抽水电量26.8亿kW·h，在该地区电网中担任调峰、调频、调相及事故备用的任务。电站枢纽工程由上水库、下水库、输水系统、地下厂房系统组成。地下厂房位于下水库库尾山体内，由主副厂房、主变硐、交通硐、通风兼安全硐、地面开关站等组成。本文主要介绍树脂锚固剂在地下厂房硐室预应力锚杆支护中的应用。

　　2厂区工程地质条件

　　厂区地层为张夏组和岗山组下段的灰岩岩层，其岩性为钙质石英粉砂岩，薄层灰岩，鲕状灰岩和柱状灰岩，呈互层状结构，层理发育。厂房围岩中的鲕状灰岩为厚层状，泥质柱状灰岩为块状。其余岩体为薄层状，构造发育部位层状碎裂结构或散体结构，地下硐室的稳定与岩层产状关系密切。本工程围岩特点为近水平、薄层状层理发育，不同岩性互层状分布，层间的结合力较小，对顶拱稳定不利。厂房区最大水平主应力方向为NE50。左右，最大水平主应力量值为12MPa，最小水平主应力量值为6MPa。地下水较为贫乏，类型为基岩裂隙水。含水层与相对隔水层呈互层分布。

　　3地下厂房硐室支护方案

　　地下厂房硐室支护科研阶段计算结果表明：采用推荐柔性支护方案后，硐室围岩稳定是有保证的;厂房围岩塑性区，拉损区范围一般为2.0m～5.0m左右，局部最大或沿管道周边延伸至25m，硐室间岩柱塑性区，拉损区不贯通，厂房锚索最大应力为999.8MPa，锚杆最大应力为235.4MPa，厂房顶拱最大位移1.79cm，上下游边墙硐室交岔口处最大位移分别是4.76cm，5.83cm，右端墙最大位移3.54cm，与类似工程比较，位移均属正常范围。

　　4围岩支护施工技术

　　主厂房硐室支护采用预应力锚杆、锚索及喷混凝土支护方法。由于锚索和喷混凝土支护方案国内技术比较成熟，不再赘述，这里主要介绍预应力锚杆支护方案。

　　4.1锚固剂选型

　　由于硐室围岩类型为III类，岩层呈较薄、碎裂结构或散体结构，所以为保证施工安全和工程质量，工程设计要求，该硐室围岩锚杆长度为8m，且使用预应力锚杆，15min张拉，张拉力不低于120kN。即硐室围岩的支护必须体现及时、高强、预应力的特点。在设计选型时考虑到水泥锚固剂受水泥材料本身的特性限制，显然达不到要求;树脂锚固剂因其具有固化时间快、强度增长快、强度高等特点，原理上满足硐室围岩及时、高强、预应力的要求。为此，设计部门要求使用树脂锚固剂。

　　同时，根据硐室围岩特点，采用大直径锚固剂预应力锚杆，从而达到使被加固体稳定和限制其变形的目的。经过对国内数家较著名的树脂锚固剂生产厂家产品的规格、效能进行对比，最终确定采用我公司(河北省邢台市荟森支护用品有限公司)生产的大直径慢速和快速两种规格的树脂锚固剂。根据设计要求，钻孔直径50mm，杆体采用直径28mm、长度8000mm无纵筋螺纹钢金属杆体，全长锚固，一次性安装预应力锚杆，预紧力不小于l20kN。经测算选用MSK4250型和MSM4250型树脂锚固剂，每孔安装3支MSK4250型和13支MSM4250型树脂锚固剂。锚固段长度1500ram，剩余长度为张拉段。要求安装锚杆时锚固段搅拌时间30s，等待15min开始预紧螺母。

　　4.2树脂锚固剂性能检测

　　为进一步验证所选用的大直径快速和慢速两种规格的树脂锚固剂的各项性能指标是否能够达到设计要求。由中国水利水电第四工程局有限公司委托煤炭工业北京锚杆产品质量监督检验中心对我公司(河北省邢台市荟森支护用品有限公司)生产的上述两种规格树脂锚固剂进行了性能检验。

　　5施工观测

　　为了了解硐室围岩内部变形和硐室运行期观测需要，建立了完善的观测系统，在观测仪器中设置了锚杆应力计、多点位移计、应变计、测力计等。在施工过程中进行观测，根据观测数据资料综合分析得出结论：水电站地下硐室围岩应力、位移与设计和有限元计算相吻合;经支护工程施工，地下硐室围岩总体稳定。

　　6施工质量控制和质量评定

　　根据国家有关规定和此水电站工程建设原则，各承包单位和监理单位建立了完整的质量控制体系和质量管理办法。对锚杆拉拔力的检查：施工单位在监理现场认证的情况下，按施工技术要求抽查，抽查结果，拉拔力达到设计要求。7结束语该抽水蓄能电站地下硐室支护工程正在按计划顺利进行，根据其地下硐室观测系统的观测资料综合分析，地下硐室围岩总体稳定。树脂锚固剂在支护系统施工中有效地保证了施工安全，且安装方便，加快了施工进度，取得了良好的效果。

　　参考文献

　　[1]徐祯祥，闫莫明，苏自约.岩土锚固技术与西部开发.北京：人民交通出版社，2002.

　　[2]徐祯祥，闫莫明，苏自约.岩土锚固工程技术.北京：人民交通出版社，1996.