預(yù)應(yīng)力錨索試驗(yàn)及組織

1、預(yù)應(yīng)力錨索試驗(yàn)及組織一、 概述（一）試驗(yàn)?zāi)康蔫b于工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，工程高邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題較突出，為滿足邊坡開(kāi)挖施工和電站運(yùn)行期的安全穩(wěn)定要求，設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行深層支護(hù)。為確保錨固效果，在左邊坡結(jié)合永久邊坡錨索進(jìn)行了900kN級(jí)的拉力型預(yù)應(yīng)力錨索、自由式拉力型預(yù)應(yīng)力錨索試驗(yàn)，主要目的如下：1、選擇預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)，錨索防腐方法；選擇預(yù)應(yīng)力錨索鋼絞線材料及錨具；2、獲得合理的預(yù)應(yīng)力錨索基本技術(shù)參數(shù)，如錨索孔徑、錨固段長(zhǎng)度等；3、選定科學(xué)合理的施工工藝。（二）試驗(yàn)布置及內(nèi)容試驗(yàn)立足于現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力錨索工程的已有成果、有選擇、針對(duì)性地進(jìn)行，對(duì)已成熟的工藝不再進(jìn)行過(guò)多重復(fù)的驗(yàn)證性試驗(yàn)，而著重進(jìn)行錨索新

2、結(jié)構(gòu)、新材料適應(yīng)性方面的試驗(yàn)。同時(shí)進(jìn)行了水泥漿與鋼絞線、水泥漿與巖壁（石）粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表1。 預(yù)應(yīng)力錨索試驗(yàn)參數(shù)表 表1設(shè)計(jì)工作荷載（kN）100020003000錨索編號(hào)拉力型N0N1N2N3N4N5N6N7N8N9N10拉力復(fù)合型FOF1F2F3F4F5F6F7F8F9F10超張拉噸為（kN）拉力型11002100210022002200225034503300330033003300拉力復(fù)合型11002200220022002200230023003300330033003300錨固段長(zhǎng)度（m）拉力型44567898763拉力復(fù)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(fù)合型40.250.250.250.250.250.265.250.261.250.260.8二、 預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝（一）施工工藝流程試驗(yàn)施工工藝流程為：錨孔定位編號(hào)鉆機(jī)就位造孔清孔 下錨注漿初凝二次劈裂注漿 張拉補(bǔ)償張拉封錨（二）鉆機(jī)就位為使錨孔在施工過(guò)程中及成孔后其軸線的傾角、方位角符合及設(shè)計(jì)規(guī)范要求，嚴(yán)格控制鉆機(jī)就位的準(zhǔn)確性、穩(wěn)固性。（三）錨孔造孔1、鉆進(jìn)方法：風(fēng)動(dòng)潛孔錘沖擊與回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)想結(jié)合的方法。2、造孔設(shè)備、機(jī)具：設(shè)備為MK4液壓錨固鉆機(jī)。鉆具型號(hào)見(jiàn)表2。 造 孔 機(jī) 具 表2錨 索 噸 級(jí)1

4、000kN級(jí)錨索2000kN級(jí)錨索3000kN級(jí)錨索配用沖擊器ZNZDZD配用釬頭直徑1151401653、鉆進(jìn)工藝參數(shù)：鉆進(jìn)工藝參數(shù)見(jiàn)表3。鉆 進(jìn) 工 藝 參 數(shù) 表3錨 索 噸 級(jí)1000kN級(jí)2000kN級(jí)3000kN級(jí)備 注風(fēng)量（M3/min ）01212141217正常轉(zhuǎn)速（r.p.m）n90n90n90開(kāi)鉆速度n=0壓力（kN）2324354、破碎地層的鉆進(jìn)措施：在鉆孔過(guò)程中，有如錨索鉆孔遇破碎帶，難以成孔，采用了固結(jié)灌漿進(jìn)行處理。對(duì)個(gè)別錨索孔錨固段地層破碎，應(yīng)加深了錨索孔深。（四）清孔鉆孔完畢，用壓縮風(fēng)沖洗鉆孔，直至孔口返風(fēng)，手感無(wú)塵屑，延續(xù)510min；孔內(nèi)沉渣不大于20。（五

5、）鉆孔檢測(cè)鉆孔清孔完畢，進(jìn)行鉆孔檢測(cè)，合格后進(jìn)行下錨工作。（六）預(yù)應(yīng)力錨索體制作1、錨索參數(shù)見(jiàn)表4鋼絞線使用經(jīng)檢驗(yàn)符合預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線（CB/T 55241995）和ASTM A416 98標(biāo)準(zhǔn)要求的1860MPa高強(qiáng)度低松弛無(wú)粘結(jié)鋼絞線。錨夾具選用ESM系列，其靜載錨固性能a、apu符合預(yù)應(yīng)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(shù) 表 表4錨索噸位錨具隔離架對(duì)中架導(dǎo)向帽鋼絞線（束）強(qiáng)度利用系數(shù)1000kNESM15-7989857*37552000kNWSM15-1212012070*2.512643000kNESN15-

6、1915015095*3.519612、拉力型預(yù)應(yīng)力錨索制作（1）使用砂輪切割機(jī)下料。長(zhǎng)度=錨固段長(zhǎng)度+自由段長(zhǎng)度+張拉長(zhǎng)度。（2）用金屬清洗劑清洗鋼絞線表面，直至手感無(wú)油膩有澀感且面無(wú)黑發(fā)亮。（3）組裝：將鋼絞線順直排列在加工平臺(tái)上，保持長(zhǎng)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(duì)應(yīng)位置安放順直兩套注漿管，同時(shí)注意使注漿管在錨索體中的相對(duì)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(cè)安置對(duì)中架，使得預(yù)應(yīng)力錨索在鉆孔內(nèi)居中放置。錨固段頂部安裝導(dǎo)向帽。對(duì)組裝好的錨索按照對(duì)應(yīng)的錨索孔進(jìn)行編號(hào)，并妥善放置備用。3、自由式拉壓復(fù)合型預(yù)應(yīng)力錨

7、索體制作圖1 自由式拉力復(fù)合型預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)示意圖該錨索是四川準(zhǔn)達(dá)巖土工程公司研制的新型錨索，基本組成為：導(dǎo)向帽、單錨頭、錨板、注漿管、高強(qiáng)低松弛無(wú)粘結(jié)鋼絞線等，見(jiàn)圖1。檢測(cè)表明，錨頭組件靜載錨固性能指標(biāo)為：極限拉力（262.66kN）時(shí)總應(yīng)變apu2.8%，效率系數(shù)a0.97，符合CB/T 143702000的規(guī)定（apu2.0%，a0.95）。（1）使用砂輪切割機(jī)下料。各級(jí)錨頭鋼絞線下料長(zhǎng)度為：L=錨固段長(zhǎng)度-距第1級(jí)錨頭距離+自由段長(zhǎng)度+錨墩長(zhǎng)度+張拉長(zhǎng)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(tái)上。按照要求裝配單錨頭、錨板、托板等。按照隔離架上對(duì)應(yīng)位置順直注漿管，同時(shí)

8、注意使注漿管在錨體中的相對(duì)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(cè)安置對(duì)中架，使得預(yù)應(yīng)力錨索在鉆孔內(nèi)居中放置。錨固段頂部安裝導(dǎo)向帽。對(duì)組裝好的錨索按照對(duì)應(yīng)的錨索孔進(jìn)行編號(hào)，并妥善放置備用。（七）下錨人工下錨。（八）注漿根據(jù)圖紙要求，錨固段需進(jìn)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(jī)、耐壓注漿罐等設(shè)備進(jìn)行組合成劈裂注漿成套設(shè)備進(jìn)行注漿。注漿時(shí)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(nèi)注漿飽滿密實(shí)；第一次注漿完畢至水泥漿凝固以前，進(jìn)行二次高壓注漿；第一次與第二次注漿時(shí)間間隔為8小時(shí)左右（可根據(jù)實(shí)際臨時(shí)調(diào)整間距時(shí)間），根據(jù)

9、注漿壓力第一次峰值（5.5Mpa左右）后，即為劈裂注漿開(kāi)始，為防止巖體劈裂過(guò)大，造成邊坡失穩(wěn)出現(xiàn)第二次峰值1分鐘后既停灌漿。并同時(shí)記錄吃漿量及工作壓力。二次注漿完畢并報(bào)檢后，臨時(shí)封蓋錨孔，以防異物掉入。1、制漿及灌注設(shè)備100/3.5攪拌機(jī)、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(shí)間：t=3min。針對(duì)工程的地質(zhì)條件，從普通水泥漿液的流動(dòng)性能、穩(wěn)定性及強(qiáng)度等方面分析，結(jié)合室內(nèi)誓言成果，采用W/C為0.361水灰比的7d抗壓強(qiáng)度不小于30MPa，滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。3、灌注漿液從注漿管向內(nèi)灌入，氣直接排出；注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：排出的漿液

10、濃度與灌入的漿液濃度相同，且不含泡時(shí)為止。（九）錨墩澆筑錨墩參數(shù)見(jiàn)表5。錨 墩 參 數(shù) 表 表5錨索噸位錨墩尺寸頂×底×高（）導(dǎo)向鋼管規(guī)格鋼墊板規(guī)格長(zhǎng)×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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)要求，鋼筋的機(jī)械

11、性能等指標(biāo)經(jīng)驗(yàn)合格，鋼筋除銹、除油并調(diào)查，外表面檢查合格。2、按照?qǐng)D紙要求焊接鋼筋并固定于骨架鋼筋上，焊接質(zhì)量符合要求。3、鋼墊板牢固干結(jié)在鋼筋骨架上，其預(yù)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(yàn)合格后，澆筑混凝土，邊澆筑邊用振搗棒振搗，充填密實(shí)。為使錨索能盡早張拉，錨墩混凝土具有較高的強(qiáng)度和良好的早強(qiáng)性能，并與錨固段漿液早強(qiáng)性相配套，錨墩混凝土標(biāo)號(hào)為C35。5、混凝土澆筑時(shí)，需現(xiàn)場(chǎng)取混凝土樣，確保錨墩澆筑質(zhì)量，并給錨索張拉提供依據(jù)。（十）預(yù)應(yīng)力錨索張拉張拉在水泥結(jié)石體抗壓強(qiáng)度達(dá)到30 MPa及錨墩混凝土的強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定

12、值后進(jìn)行。張拉工藝流程為：穿錨初始載荷（鋼絞線調(diào)直）分級(jí)循環(huán)張拉至設(shè)計(jì)工作荷載超張拉1、錨索張拉方式（1）拉力型預(yù)應(yīng)力錨索采用單根預(yù)緊調(diào)直再整體張拉的方式。（2）自由式型預(yù)應(yīng)力錨索張拉方式。采用單根張拉與整體張拉結(jié)合方式。張拉時(shí)，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(duì)稱分序進(jìn)行。如此一個(gè)張拉循環(huán)完畢，繼續(xù)進(jìn)行下一循環(huán)張拉，直至設(shè)計(jì)荷載。2、張拉設(shè)備儀器（1）電動(dòng)油泵：ZB4 - 500S。（2）千斤頂：?jiǎn)胃鶑埨Ы镯敚琘DC240Q；整體張拉千斤頂，YCW350A。電動(dòng)油泵、千斤頂、壓力表在張拉試驗(yàn)前率頂，獲得油壓與千斤頂張拉力之間的關(guān)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(diào)整夾片間隙，使其對(duì)稱。4、張拉按照分級(jí)加載程序進(jìn)行，即由零逐級(jí)加載到超張拉力，經(jīng)穩(wěn)壓后卸荷到設(shè)計(jì)張拉力進(jìn)行安裝，0m（穩(wěn)壓3min）（m為超張拉系數(shù)，為設(shè)計(jì)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(jié)束后，在設(shè)計(jì)工作荷載的基礎(chǔ)上繼續(xù)加載至1.11.15鎖定，1.11.15（穩(wěn)定6min）。 （3）補(bǔ)償張拉：錨索應(yīng)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(shè)計(jì)值，對(duì)錨索進(jìn)行補(bǔ)償張拉，實(shí)際賦存力（穩(wěn)定3min）。5、張拉注意事項(xiàng)（1）加載速率每分鐘控制在設(shè)計(jì)應(yīng)力的10%內(nèi)；卸荷速率每分鐘控制在設(shè)計(jì)應(yīng)力的20%內(nèi)。（2）鋼絞線伸長(zhǎng)值：分級(jí)測(cè)量鋼絞線伸長(zhǎng)值并做好記錄。鋼絞線調(diào)直不計(jì)入鋼絞線實(shí)際伸長(zhǎng)值。（十一）錨索監(jiān)測(cè)N5、F5錨索使用GMS2500D測(cè)力計(jì)，N6、F6錨索作用GMS4000D測(cè)力計(jì)，配套選用GPC1D鋼弦頻率儀。（十二）外錨頭保護(hù)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(hù)的厚度不小于10。三、 試驗(yàn)成果及分析（一）錨索變形錨索實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)只不大于理論伸長(zhǎng)值的10%，并不小于5%，表明錨索滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求

15、，見(jiàn)表6。錨索實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值的相對(duì)差值 表6錨索編號(hào)N0N1N2N3N4N5N6N7N8N9N10差值（%）1.31.94.80.31.6-2.8-33.7-2-0.7-1.9錨索編號(hào)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(jù)張拉過(guò)程曲線（圖二）知：拉力型錨索在張拉荷載逐漸增大時(shí)，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(nèi)，但隨著荷載的增大，錨固段前端應(yīng)力集中，致使錨固段自外向里呈現(xiàn)出逐漸破壞趨勢(shì)，從而使得自由段長(zhǎng)度漸增，彈性變形值漸長(zhǎng)。拉力復(fù)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(shí)測(cè)值對(duì)比分析可得出，錨索變形屬?gòu)椥宰冃?，表明錨固段受里良好。從結(jié)構(gòu)上分析，拉力復(fù)合型錨索為單孔多錨頭防腐型結(jié)構(gòu)，每組錨頭分別承載一定荷載，錨頭錨板前為壓應(yīng)力，錨板后分布有一部分拉應(yīng)力，總錨固里沿錨固段長(zhǎng)度進(jìn)行分散分布，減少了單位面積上圍巖應(yīng)力，改善了應(yīng)力集中的狀況。圖2 張拉曲線（三）錨索測(cè)力計(jì)監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)資料顯示，錨索在張拉鎖定后13d左右，預(yù)應(yīng)力損失最大，損失值為-2%7%；隨后應(yīng)力損失緩慢。拉力型錨索預(yù)應(yīng)力損失有比拉壓復(fù)合型錨索大的趨勢(shì)。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，超張拉系數(shù)最大值取1.1進(jìn)行超載安裝能滿足設(shè)計(jì)要求。如果錨索應(yīng)力損失基本穩(wěn)定后，預(yù)應(yīng)力低于規(guī)定的設(shè)計(jì)值，建議對(duì)錨索進(jìn)行補(bǔ)償張拉，以滿足設(shè)計(jì)永久賦存力的要求。（四）拉力型錨索與拉壓復(fù)合型錨索防腐1、拉力型錨索一般采用有粘結(jié)鋼絞線，鋼絞線全長(zhǎng)裸露，不與地下水接觸的部位幾乎為零。即使采用無(wú)粘結(jié)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(hù)式”的錨索，但依然