壓力分散型預應力錨索施工方法

壓力分散型預應力錨索施工技術

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引言

傳統(tǒng)拉力型錨桿在錨桿受荷時，不能將荷載均勻地分布于固定長度上，會產(chǎn)生嚴重的應力集中現(xiàn)象。由于粘結應力分布的不均勻性，隨著錨桿上荷載的增大，在荷載傳至固定長度最遠端之前，在桿體與灌漿體或灌漿體與地層界面上就會發(fā)生粘結效應逐步弱化或脫開現(xiàn)象。壓力分散型錨固系統(tǒng)，將集中荷載分散為幾個較小的荷載作用于固定段的不同部位，使粘結應力峰值大大減少，因單元錨桿的固定長度很小，不會發(fā)生粘結效應逐步弱化，使粘結應力均勻地分布在整個固定長度上，最大限度地調(diào)用整個錨桿固定長度范圍內(nèi)的地層強度，錨桿承載力可隨固定長度的增長而成比例提高。

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工程概述

浦南高速公路南平市境K211+620～+960段金斗山滑坡在持久強降雨的不利影響下，產(chǎn)生了明顯的工后變形和發(fā)展擴大，逐漸體現(xiàn)為后部山坡形成明顯、連貫的變形周界，邊坡淺層坍塌變形集中發(fā)育，兩排抗滑樁之間的檢測孔剪斷破壞，前排抗滑樁前坡體局部溜坍，在二級邊坡坡腳附近出現(xiàn)明顯的剪出鼓脹裂縫帶，第一級邊坡?lián)鯄κ芗羟谐尸F(xiàn)水平裂縫，預應力錨索出現(xiàn)破壞現(xiàn)象等。

為保證本段高速公路邊坡穩(wěn)定和交通安全，采用綜合的治理工程措施根治該巨型山體滑坡地質(zhì)災害。本次支擋加固工程分為錨索抗滑樁、錨索框架及預應力錨索地梁三部分，現(xiàn)就錨索框架及錨索地梁采用壓力分散型錨索施工作簡要介紹。

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壓力分散型錨索加固方案

3.1

壓力分散型錨索的基本原理

壓力分散型錨索以無粘結鋼絞線作為錨索體，其主體結構由自由段和錨固段組成。壓力分散型錨索是在不同長度的無粘結鋼絞線末端連接固定承載體，注漿固定后，以一定的規(guī)律分派荷載張拉相應的鋼絞線單元，設立在錨孔不同深度的承載體將拉應力轉化為壓應力通過漿體材料傳遞到錨固地層，提供工程重要的錨固力。如圖1

所示。

圖1

壓力分散型錨索結構圖

附設計圖3.2

坡體錨固方案

3.2.1

預應力錨索框架

在ZK211+880～+940段第四級刷方后的邊坡設立8片4節(jié)點及1片6節(jié)點錨索框架，錨索水平間距4m，上下排均為長度45m，下傾角25°，設計荷載700KN。

3.2.2

預應力錨索地梁

在ZK211+660～+954段第一級邊坡路塹擋墻上設立97根錨索地梁，地梁中對中間距3m，地梁截面尺寸0.5×0.6m，高度8m，可根據(jù)擋墻實際高度調(diào)整地梁長度。ZK211+660～+780段39根地梁，上排錨索長度38m，下排錨索32m，錨索下傾角30°，設計荷載600KN。ZK211+780～+954段58根地梁，上排錨索26m，下排錨索25m，錨索下傾角25°，設計荷載600KN。

3.2.3

壓力分散型錨索的結構形式

框架及地梁錨索類型均為壓力分散型，由6根φ15.24、強度1860MPa的高強度低松弛無粘結鋼絞線組成，共分為3個單元，每個單元由2根高強度、低松弛的無粘結鋼絞線通過特制的擠壓簧和擠壓套對稱的內(nèi)置于鋼質(zhì)承載板上組成，錨固段長度12m。

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預應力錨索實驗

在預應力錨索正式施工前,

應進行錨索的抗拉破壞實驗,

以驗證設計所采用的錨索的設計參數(shù)和施工工藝的合理性以及錨索的安全系數(shù),

并在錨索施工前及時向設計單位提交實驗報告,

以驗證和調(diào)整設計。

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預應力錨索施工工藝

以預應力錨索框架梁施工為例介紹壓力分散型錨索施工工藝。

5.1

預應力錨索施工環(huán)節(jié)

①

錨索結構施工：涉及施工準備、造孔、清孔、錨索制作、安裝、注漿等；

②

框架梁施工：涉及框架基礎刻槽、砂漿襯墊找平、鋼筋制作安裝、模板安裝、砼澆筑、養(yǎng)生、錨索長度檢測等；

③

錨索張拉鎖定：涉及錨索張拉、鎖定、實驗檢測、封錨等；

5.2

預應力錨索框架梁施工工藝流程

《預應力錨索框架梁施工工藝流程圖》見圖2：5.3

重要施工方法

5.3.1

施工準備

一方面要完畢鋼絞線、水泥、砼骨料、砼配合比、漿液配合比設計并報監(jiān)理批準，然后編制施工方案，組織機械設備、人員進場，對施工人員進行技術交底和安全培訓，對所使用的張拉設備進行標定，上報開工報告，批準后按設計規(guī)定先進行錨索基本實驗，即抗拔拉破壞實驗。實驗孔完畢后在錨固體漿體達成28

天齡期并且框架梁砼的強度達成80%后進行實驗?；緦嶒灥哪康脑谟隍炞C設計采用的工作錨索的性質(zhì)和性能、施工工藝、設計質(zhì)量、設計合理性以及所提供的安全儲備，同時考慮有關搬運、儲存、安裝和施工過程中抗物理破壞的能力。

實驗孔的具體位置由監(jiān)理和設計代表現(xiàn)場擬定，實驗孔必須反映工程孔錨固地層的實際情況。實驗孔自由段不注漿，錨固段與自由段之間設立止?jié){袋，錨固段外側設立引排氣管，排氣管進一步錨固段5～10cm，注漿方法與工程孔相同。實驗時應記錄各級荷載及錨頭位移等具體數(shù)據(jù)，并及時向設計單位提交實驗報告，以驗證與調(diào)整設計。

5.3.2

邊坡土石方開挖

①、按線開挖原則：嚴格按設計坡率、坡高測量放線，按放坡度架，按線開挖，不得超、欠挖；

②、分級開挖、分級支護原則：特別在高邊坡及地質(zhì)條件差的情況下，要先施工上一級邊坡錨索框架梁，并進行張拉，在達成有效防護的條件下，才干開挖施工下一級邊坡；

③、分層、分段開挖原則：當邊坡地質(zhì)條件差或上一級邊坡的防護還沒有達成規(guī)定而下一級邊坡需要開挖時，為了減少對邊坡擾動應采用減小邊坡開挖高度的辦法，將設計的每級邊坡分層開挖，或?qū)⑼患夁吰绿岢蓭锥?，間隔開挖，分段防護；

④、盡量減少人為擾動的原則：當坡體已處在不穩(wěn)定狀態(tài)時，要采用靜態(tài)爆破、控制爆破及液壓沖擊破碎機相結合的施工方案。

5.3.3

腳手架搭設與放樣

邊坡開挖完畢后，清除表面松散體。用測量儀器按設計圖紙放出孔位，然后根據(jù)孔位搭設腳手架。為了施工的安全和連續(xù)性，腳手架必須滿鋪坡面，并且扣在坡面上，連接扣件牢固，并且有專人定期檢查，不允許有晃動的現(xiàn)象，施工時鉆機規(guī)定上下錯開，每臺鉆機還需搭設穩(wěn)固的操作平臺，以保證鉆孔質(zhì)量。在曲線段邊坡放線時，由于坡面一般呈扇形發(fā)散或收斂，為了保持豎肋上下對齊，豎肋間距往往上下不等，這時應根據(jù)現(xiàn)場情況對豎肋上下對齊進行調(diào)整，保證框架梁的受力合理才是第一位的。

5.3.4

錨孔鉆造

鉆機應嚴格按照設計規(guī)定的孔位、傾角和方位準確就位，在搭設鉆機作業(yè)平臺時應充足考慮這一點，傾角、方位用測斜儀定向。鉆孔必須采用干鉆，施工人員配備必要的防塵裝備或在空口安裝吸塵裝置，嚴禁采用水鉆，以保錨索施工不至于惡化邊坡巖體工程地質(zhì)條件和保證孔壁黏結性能。

鉆孔速度根據(jù)使用的鉆機性能和錨固地層的情況嚴格控制，防止鉆孔偏斜、扭曲和變徑，導致下錨困難或其他意外事故。在鉆進的過程中做好施工記錄，涉及地層變化情況、地下水及其它一些特殊情況。

在鉆進的過程中如碰到塌孔、縮孔等現(xiàn)象，應立即停鉆，進行固壁灌漿解決，水泥砂漿初凝后重新掃孔鉆進，也可以采用跟管鉆進工藝進行解決。若碰到錨孔中承壓水流出，一般待水量、水壓變小后方可下安錨索和注漿，必要時在周邊適當位置設立排水平孔或采用灌漿封堵二次鉆進等方法解決?？讖郊翱咨罹坏眯∮谠O計值，為了保證鉆孔直徑規(guī)定實際使用的鉆頭直徑不得小于設計孔徑，鉆孔深度一般規(guī)定超鉆50cm，達成設計深度后不能立即停鉆，規(guī)定穩(wěn)鉆3～5min，防止孔底尖滅，達不到設計孔徑。5.3.5

清孔

鉆孔完畢后用高壓風將孔內(nèi)巖粉及水體所有清除出孔外，以免減少水泥砂漿與孔壁巖土體的粘結強度。清孔完畢后進行驗孔，檢查內(nèi)容：孔徑、孔深、清孔質(zhì)量，復查孔位、傾角及方位。

5.3.6

錨索體制作安裝

編束前一方面搭設防曬防雨棚和制作平臺，制作平臺規(guī)定高出地面50cm。鋼絞線下料長度為錨索設計長度+

張拉段長度（按1.5m預留），采用機械切割，嚴禁采用電弧焊切割，下料長度誤差不大于50mm。鋼絞線下料完畢后進行組裝，將下好的鋼絞線平置于工作臺上，每根鋼絞線上下端一次做好編號標記，然后安裝擠壓套、擠壓簧、承載板、限位片、架線環(huán)、注漿管、導向帽等。擠壓頭組裝時擠壓套、擠壓簧安裝要準確，擠壓頂推動時應均勻充足。承載體組裝時定位要準確，擠壓套通過螺栓在承載體和限位片之間栓接牢固。架線環(huán)之間的間距按1.0m～1.5m控制，錨孔孔口位置必須設立架線環(huán)。注漿管穿索安裝準擬定位，綁扎結實牢固，應進一步導向帽5～10cm。導向帽點焊固定在最前端承載板上，預留溢漿孔，保證孔底返漿。錨固段假如碰到土質(zhì)或砂土狀強風化砂巖且富水時必須采用二次高壓劈裂注漿法，在這種情況下，組裝錨索體時必須另置注漿管，注漿管采用鍍鋅鐵管或鋼管，在錨固段設立花孔和封塞。錨索體的鋼制部分均應均勻涂刷防腐油漆。錨孔清孔完畢后應及時安裝錨索體，一般用人工扛抬至孔位處，按照設計傾角、方位人工平順推動，中間盡量不要停頓，依靠錨索體的自重和慣性下滑入孔，推送過程中嚴禁抖動、扭轉，防止半途散束河卡阻。假如出現(xiàn)散束和卡阻現(xiàn)象，應拔出錨索，重新清孔或鉆孔后安裝。5.3.7

錨孔注漿

錨孔清孔、安裝錨索體后24h

內(nèi)進行注漿，以免出現(xiàn)塌孔等其它意外情況。錨孔注漿采用純水泥漿，水灰比0.4～0.5，漿體強度不低于40MPa。錨孔注漿一般采用孔底返漿的方式，直至孔口溢出新鮮漿液，排氣管停止排氣時，方可停止注漿。假如空口出現(xiàn)漿面回落，應在30min

內(nèi)進行孔底壓注補漿2～3

次，以保證孔口漿體充滿。

假如錨固段遇土質(zhì)或砂土狀強風化砂巖層且富水時應采用二次高壓劈裂注漿以提高地層錨固力，在一次注漿形成的水泥結石體強度達成5.0MPa

時進行，漿體材料應按規(guī)定加入聚丙烯腈纖維（PAN，纖維強度不小于700MPa），摻入量為每方1.8～2.0kg。

5.3.8

框架梁施工

框架梁施工涉及框架基礎刻槽、砂漿襯墊找平、鋼筋制作安裝、模板安裝、砼澆筑、養(yǎng)生等工序?？滩蹜獓栏癜凑赵O計規(guī)定的刻槽深度進行施工，假如深度局限性導致框架梁裸露，嚴重影響后續(xù)綠化施工。施工時要注意錨斜托臺座下設有加強鋼筋網(wǎng)，承壓面必須平整，保證與錨索的軸線方向垂直，與框架梁砼同時澆筑。砼入倉一般采用斜拉纜索配吊斗入倉，條件允許的情況下也可以采用吊車配吊斗或泵送，在砼澆筑時應制備同條件養(yǎng)護試塊。

5.3.9

錨索張拉鎖定

在錨斜托臺座和注漿漿體強度達成80%以上時，進行張拉作業(yè)。

安裝錨具、夾片，錨具應與錨墊板和千斤頂密貼對中，千斤頂軸線應與錨孔、錨索保持同一軸線，保證均勻承載。正式張拉前按設計荷載的10～20%進行預張拉，使各部位接觸緊密，鋼絞線完全平直。壓力分散型錨索因各單元錨索長度不同，張拉采用差異分布張拉，根據(jù)設計荷載和錨索長度計算擬定差異荷載，并根據(jù)計算的差異荷載進行分單元張拉。

差異伸長量和差異荷載增量計算公式（以三單元共六束壓力分散型錨索為例）如下：

差異伸長量：錨索的預應力在補足差異荷載后分5級按有關規(guī)范或規(guī)定施加，即設計荷載的25％，50％，75％，100％和110％。在張拉最后一級荷載時，應持荷穩(wěn)定10～15min后卸荷鎖定。錨索鎖定后48小時內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)明顯的預應力損失現(xiàn)象，則應及時進行補償張拉。

5.3.10

錨索驗收實驗

錨索的驗收實驗一般委托有相關資質(zhì)的檢測單位進行驗收檢測。

驗收實驗的錨索數(shù)量不少于工程錨索總數(shù)的5%，且不得少于三根。錨索驗收實驗以設計荷載的1.5

倍計算差異伸長量和差異荷載增量，補足差異荷載后同步張拉到設計荷載的30%，作為起始荷載，分級加載的荷載值分別為設計荷載的0.5、0.75、1.0、1.2、1.33、1.5

倍，最大實驗荷載不能超過錨索承載力標準值的0.8

倍，最大差異荷載增量假如大于設計荷載的30%，則以最大差異荷載增量作為起始荷載。

驗收實驗擬定錨索合格的兩個條件：①、驗收實驗中，從50%荷載到最大實驗荷載之間測得的總位移量應當超過該荷載范圍內(nèi)錨索自由段長度的理論伸長量的80%，且小于自由段與1/2

錨固段長度之和的理論伸長量。②、在最后一級荷載作用下的位移觀測期內(nèi)，錨頭位移穩(wěn)定，即在歷時10min

內(nèi)的位移量不超過1mm，或者2h

蠕變量不大于2mm。

5.3.11

封錨

驗收合格后進行封錨。封錨前通過錨墊板補漿孔進行補漿，直至補漿孔溢漿為止，這是錨頭防腐的重要環(huán)節(jié)。有預應力監(jiān)測規(guī)定的鋼絞線不切除，及時安裝錨索測力計對錨索的預應力變化情況進行檢測，根據(jù)預應力損失擬定是否進行二次張拉。

6

高邊坡預應力錨索施工管理

應用壓力分散型預應力錨索加固邊坡是技術含量高、施工難度大的工程，在施工過程中必須全力以赴，認真對待每個施工環(huán)節(jié)，加強管理，才干保質(zhì)、保量地完畢施工任務。在施工管理方面,

工作著重點如下：

6.1

選擇高素質(zhì)的施工隊伍

高邊坡錨索是專業(yè)性很強的工程項目，因此高邊坡錨索加固工程必須由具有足夠資質(zhì)和豐富施工經(jīng)驗的單位施工。

6.2

加強施工質(zhì)量控制

高邊坡錨索工程施工和其他工程同樣,

始終要把質(zhì)量放在首位,

各施工單位要針對高邊坡錨索工程設立完整的質(zhì)量控制體系。

①從原材料進場到各工序的操作都進行嚴格把關。高邊坡使用的材料和其他工程同樣必須先檢查后使用，將鋼絞線、錨具等檢測技術規(guī)定較高的材料送交通工程檢測中心檢測。

②對錨索工程來說，關鍵工序是鉆孔深度、

錨索制作和安裝。因此，必須保證錨索的錨固長度及注漿飽滿度（這是錨索起加固作用的基礎條件）；除了正常的自檢外,

項目部應經(jīng)常抽查鉆孔濃度,

在下索及注漿時巡視檢查。

③為了保證鋼筋砼框架的施工質(zhì)量，針對也許出現(xiàn)的質(zhì)量通?。ㄈ鐝埨瓡r框架梁開裂的問