預應力錨索試驗及組織

1、預應力錨索試驗及組織一、 概述（一）試驗目的鑒于工程地質條件較為復雜，工程高邊坡穩(wěn)定性問題較突出，為滿足邊坡開挖施工和電站運行期的安全穩(wěn)定要求，設計采用預應力錨索進行深層支護。為確保錨固效果，在左邊坡結合永久邊坡錨索進行了900kN級的拉力型預應力錨索、自由式拉力型預應力錨索試驗，主要目的如下：1、選擇預應力錨索結構，錨索防腐方法；選擇預應力錨索鋼絞線材料及錨具；2、獲得合理的預應力錨索基本技術參數，如錨索孔徑、錨固段長度等；3、選定科學合理的施工工藝。（二）試驗布置及內容試驗立足于現有預應力錨索工程的已有成果、有選擇、針對性地進行，對已成熟的工藝不再進行過多重復的驗證性試驗，而著重進行錨索新

2、結構、新材料適應性方面的試驗。同時進行了水泥漿與鋼絞線、水泥漿與巖壁（石）粘結強度試驗。試驗參數見表1。 預應力錨索試驗參數表 表1設計工作荷載（kN）100020003000錨索編號拉力型N0N1N2N3N4N5N6N7N8N9N10拉力復合型FOF1F2F3F4F5F6F7F8F9F10超張拉噸為（kN）拉力型11002100210022002200225034503300330033003300拉力復合型11002200220022002200230023003300330033003300錨固段長度（m）拉力型44567898763拉力復合型33456787654鉆孔深度（m）拉力型4

3、0.250.250.250.250.250.250.250.250.250.252.1拉力復合型40.250.250.250.250.250.265.250.261.250.260.8二、 預應力錨索施工工藝（一）施工工藝流程試驗施工工藝流程為：錨孔定位編號鉆機就位造孔清孔 下錨注漿初凝二次劈裂注漿 張拉補償張拉封錨（二）鉆機就位為使錨孔在施工過程中及成孔后其軸線的傾角、方位角符合及設計規(guī)范要求，嚴格控制鉆機就位的準確性、穩(wěn)固性。（三）錨孔造孔1、鉆進方法：風動潛孔錘沖擊與回轉鉆進想結合的方法。2、造孔設備、機具：設備為MK4液壓錨固鉆機。鉆具型號見表2。 造 孔 機 具 表2錨 索 噸 級1

4、000kN級錨索2000kN級錨索3000kN級錨索配用沖擊器ZNZDZD配用釬頭直徑1151401653、鉆進工藝參數：鉆進工藝參數見表3。鉆 進 工 藝 參 數 表3錨 索 噸 級1000kN級2000kN級3000kN級備 注風量（M3/min ）01212141217正常轉速（r.p.m）n90n90n90開鉆速度n=0壓力（kN）2324354、破碎地層的鉆進措施：在鉆孔過程中，有如錨索鉆孔遇破碎帶，難以成孔，采用了固結灌漿進行處理。對個別錨索孔錨固段地層破碎，應加深了錨索孔深。（四）清孔鉆孔完畢，用壓縮風沖洗鉆孔，直至孔口返風，手感無塵屑，延續(xù)510min；孔內沉渣不大于20。（五

5、）鉆孔檢測鉆孔清孔完畢，進行鉆孔檢測，合格后進行下錨工作。（六）預應力錨索體制作1、錨索參數見表4鋼絞線使用經檢驗符合預應力混凝土用鋼絞線（CB/T 55241995）和ASTM A416 98標準要求的1860MPa高強度低松弛無粘結鋼絞線。錨夾具選用ESM系列，其靜載錨固性能a、apu符合預應力筋用錨具、夾具和連接器（CB/T 143702000）的規(guī)定（a2.0%apu0.95）。錨 索 參 數 表 表4錨索噸位錨具隔離架對中架導向帽鋼絞線（束）強度利用系數1000kNESM15-7989857*37552000kNWSM15-1212012070*2.512643000kNESN15-

6、1915015095*3.519612、拉力型預應力錨索制作（1）使用砂輪切割機下料。長度=錨固段長度+自由段長度+張拉長度。（2）用金屬清洗劑清洗鋼絞線表面，直至手感無油膩有澀感且面無黑發(fā)亮。（3）組裝：將鋼絞線順直排列在加工平臺上，保持長度一致。按錨固段0.81.0m、自由段10.5 m的間距安置隔離架，并在隔離架上對應位置安放順直兩套注漿管，同時注意使注漿管在錨索體中的相對位置滿足要求。在兩隔離架中間使用黑鐵絲將其捆扎成紡錘型。在錨索體外側安置對中架，使得預應力錨索在鉆孔內居中放置。錨固段頂部安裝導向帽。對組裝好的錨索按照對應的錨索孔進行編號，并妥善放置備用。3、自由式拉壓復合型預應力錨

7、索體制作圖1 自由式拉力復合型預應力錨索結構示意圖該錨索是四川準達巖土工程公司研制的新型錨索，基本組成為：導向帽、單錨頭、錨板、注漿管、高強低松弛無粘結鋼絞線等，見圖1。檢測表明，錨頭組件靜載錨固性能指標為：極限拉力（262.66kN）時總應變apu2.8%，效率系數a0.97，符合CB/T 143702000的規(guī)定（apu2.0%，a0.95）。（1）使用砂輪切割機下料。各級錨頭鋼絞線下料長度為：L=錨固段長度-距第1級錨頭距離+自由段長度+錨墩長度+張拉長度（2）按要求制作單錨頭。（3）組裝將鋼絞線順直排列在加工平臺上。按照要求裝配單錨頭、錨板、托板等。按照隔離架上對應位置順直注漿管，同時

8、注意使注漿管在錨體中的相對位置滿足要求，按1.5m的間距安置隔離架，用黑鐵絲捆扎。在錨索體外側安置對中架，使得預應力錨索在鉆孔內居中放置。錨固段頂部安裝導向帽。對組裝好的錨索按照對應的錨索孔進行編號，并妥善放置備用。（七）下錨人工下錨。（八）注漿根據圖紙要求，錨固段需進行二次高壓劈裂注漿的。第一次注漿，采用注漿泵注入，第二次注漿采用空壓機、耐壓注漿罐等設備進行組合成劈裂注漿成套設備進行注漿。注漿時注漿管末端必須保持置于漿面以下1.0m，邊注邊撥管，以保證孔內注漿飽滿密實；第一次注漿完畢至水泥漿凝固以前，進行二次高壓注漿；第一次與第二次注漿時間間隔為8小時左右（可根據實際臨時調整間距時間），根據

9、注漿壓力第一次峰值（5.5Mpa左右）后，即為劈裂注漿開始，為防止巖體劈裂過大，造成邊坡失穩(wěn)出現第二次峰值1分鐘后既停灌漿。并同時記錄吃漿量及工作壓力。二次注漿完畢并報檢后，臨時封蓋錨孔，以防異物掉入。1、制漿及灌注設備100/3.5攪拌機、3SNS灌注泵2、漿液材料及配比采用新鮮P.042.5普通硅酸鹽水泥、符合拌制水工混凝土用水拌制漿液，攪拌時間：t=3min。針對工程的地質條件，從普通水泥漿液的流動性能、穩(wěn)定性及強度等方面分析，結合室內誓言成果，采用W/C為0.361水灰比的7d抗壓強度不小于30MPa，滿足設計強度要求。3、灌注漿液從注漿管向內灌入，氣直接排出；注漿結束標準：排出的漿液

10、濃度與灌入的漿液濃度相同，且不含泡時為止。（九）錨墩澆筑錨墩參數見表5。錨 墩 參 數 表 表5錨索噸位錨墩尺寸頂×底×高（）導向鋼管規(guī)格鋼墊板規(guī)格長×寬×高（）1000kN300×1100×40095×4250×250×402000kN400×1400×500127×4320×320×503000kN400×1800×700152×4.5350×350×601、錨墩用材料符合國家標準、設計要求，鋼筋的機械

11、性能等指標經驗合格，鋼筋除銹、除油并調查，外表面檢查合格。2、按照圖紙要求焊接鋼筋并固定于骨架鋼筋上，焊接質量符合要求。3、鋼墊板牢固干結在鋼筋骨架上，其預留孔的中心位置置于錨孔軸線上，平面上與錨孔軸線正交，其誤差不得大于0.5°。4、按圖紙所示錨墩尺寸立模，驗合格后，澆筑混凝土，邊澆筑邊用振搗棒振搗，充填密實。為使錨索能盡早張拉，錨墩混凝土具有較高的強度和良好的早強性能，并與錨固段漿液早強性相配套，錨墩混凝土標號為C35。5、混凝土澆筑時，需現場取混凝土樣，確保錨墩澆筑質量，并給錨索張拉提供依據。（十）預應力錨索張拉張拉在水泥結石體抗壓強度達到30 MPa及錨墩混凝土的強度達到規(guī)定

12、值后進行。張拉工藝流程為：穿錨初始載荷（鋼絞線調直）分級循環(huán)張拉至設計工作荷載超張拉1、錨索張拉方式（1）拉力型預應力錨索采用單根預緊調直再整體張拉的方式。（2）自由式型預應力錨索張拉方式。采用單根張拉與整體張拉結合方式。張拉時，先張拉錨具中心部位鋼絞線，然后張拉錨具周邊部位鋼絞線，按照間隔對稱分序進行。如此一個張拉循環(huán)完畢，繼續(xù)進行下一循環(huán)張拉，直至設計荷載。2、張拉設備儀器（1）電動油泵：ZB4 - 500S。（2）千斤頂：單根張拉千斤頂，YDC240Q；整體張拉千斤頂，YCW350A。電動油泵、千斤頂、壓力表在張拉試驗前率頂，獲得油壓與千斤頂張拉力之間的關系曲線。3、穿錨（1）清理錨具、

13、工作夾片及鋼絞線表面，將鋼絞線按周邊序和中心順序理出，穿入錨具，套上夾片。（2）推錨具與鋼墊板平面接觸，調整夾片間隙，使其對稱。4、張拉按照分級加載程序進行，即由零逐級加載到超張拉力，經穩(wěn)壓后卸荷到設計張拉力進行安裝，0m（穩(wěn)壓3min）（m為超張拉系數，為設計站拉力）。（1）用單根張拉千斤頂將鋼絞線逐根拉直頂緊（初始載荷），0m/5（穩(wěn)定2min）。再分四循環(huán)張拉，滅一循環(huán)加載后穩(wěn)定3min，/5/4/23/4。（2）超張拉及超載安裝，第四循環(huán)張拉結束后，在設計工作荷載的基礎上繼續(xù)加載至1.11.15鎖定，1.11.15（穩(wěn)定6min）。 （3）補償張拉：錨索應力損失基本穩(wěn)定后，若錨索鎖定的

14、張拉力低于規(guī)定的設計值，對錨索進行補償張拉，實際賦存力（穩(wěn)定3min）。5、張拉注意事項（1）加載速率每分鐘控制在設計應力的10%內；卸荷速率每分鐘控制在設計應力的20%內。（2）鋼絞線伸長值：分級測量鋼絞線伸長值并做好記錄。鋼絞線調直不計入鋼絞線實際伸長值。（十一）錨索監(jiān)測N5、F5錨索使用GMS2500D測力計，N6、F6錨索作用GMS4000D測力計，配套選用GPC1D鋼弦頻率儀。（十二）外錨頭保護錨具外的鋼絞線除留存15外，其余部分切除。用C20混凝土保護的厚度不小于10。三、 試驗成果及分析（一）錨索變形錨索實測伸長只不大于理論伸長值的10%，并不小于5%，表明錨索滿足規(guī)范和設計要求

15、，見表6。錨索實測伸長值與理論伸長值的相對差值 表6錨索編號N0N1N2N3N4N5N6N7N8N9N10差值（%）1.31.94.80.31.6-2.8-33.7-2-0.7-1.9錨索編號F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10差值（%）-1.32.12.72.32.3-3-0.21.8-2.3-22.2（二）錨索變形、錨固段狀況分析.據張拉過程曲線（圖二）知：拉力型錨索在張拉荷載逐漸增大時，張拉曲線呈多段直線，雖然其變形值在規(guī)范允許變形范圍內，但隨著荷載的增大，錨固段前端應力集中，致使錨固段自外向里呈現出逐漸破壞趨勢，從而使得自由段長度漸增，彈性變形值漸長。拉力復合型錨索張拉曲線趨

16、于直線，并從錨索理論彈性變形與實測值對比分析可得出，錨索變形屬彈性變形，表明錨固段受里良好。從結構上分析，拉力復合型錨索為單孔多錨頭防腐型結構，每組錨頭分別承載一定荷載，錨頭錨板前為壓應力，錨板后分布有一部分拉應力，總錨固里沿錨固段長度進行分散分布，減少了單位面積上圍巖應力，改善了應力集中的狀況。圖2 張拉曲線（三）錨索測力計監(jiān)測監(jiān)測資料顯示，錨索在張拉鎖定后13d左右，預應力損失最大，損失值為-2%7%；隨后應力損失緩慢。拉力型錨索預應力損失有比拉壓復合型錨索大的趨勢。根據監(jiān)測結果，超張拉系數最大值取1.1進行超載安裝能滿足設計要求。如果錨索應力損失基本穩(wěn)定后，預應力低于規(guī)定的設計值，建議對錨索進行補償張拉，以滿足設計永久賦存力的要求。（四）拉力型錨索與拉壓復合型錨索防腐1、拉力型錨索一般采用有粘結鋼絞線，鋼絞線全長裸露，不與地下水接觸的部位幾乎為零。即使采用無粘結鋼絞線，錨固段的鋼絞線仍是裸露的，依然存在被地下水侵蝕的可能性。目前有在錨索體外套“波紋管”值成“雙層保護式”的錨索，但依然