壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索施工方法

壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)

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引言

傳統(tǒng)拉力型錨桿在錨桿受荷時(shí)，不能將荷載均勻地分布于固定長(zhǎng)度上，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象。由于粘結(jié)應(yīng)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(zhǎng)度最遠(yuǎn)端之前，在桿體與灌漿體或灌漿體與地層界面上就會(huì)發(fā)生粘結(jié)效應(yīng)逐步弱化或脫開(kāi)現(xiàn)象。壓力分散型錨固系統(tǒng)，將集中荷載分散為幾個(gè)較小的荷載作用于固定段的不同部位，使粘結(jié)應(yīng)力峰值大大減少，因單元錨桿的固定長(zhǎng)度很小，不會(huì)發(fā)生粘結(jié)效應(yīng)逐步弱化，使粘結(jié)應(yīng)力均勻地分布在整個(gè)固定長(zhǎng)度上，最大限度地調(diào)用整個(gè)錨桿固定長(zhǎng)度范圍內(nèi)的地層強(qiáng)度，錨桿承載力可隨固定長(zhǎng)度的增長(zhǎng)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(qiáng)降雨的不利影響下，產(chǎn)生了明顯的工后變形和發(fā)展擴(kuò)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(cè)孔剪斷破壞，前排抗滑樁前坡體局部溜坍，在二級(jí)邊坡坡腳附近出現(xiàn)明顯的剪出鼓脹裂縫帶，第一級(jí)邊坡?lián)鯄κ芗羟谐尸F(xiàn)水平裂縫，預(yù)應(yīng)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(zāi)害。本次支擋加固工程分為錨索抗滑樁、錨索框架及預(yù)應(yīng)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(jiǎn)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(wú)粘結(jié)鋼絞線作為錨索體，其主體結(jié)構(gòu)由自由段和錨固段組成。壓力分散型錨索是在不同長(zhǎng)度的無(wú)粘結(jié)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(yīng)的鋼絞線單元，設(shè)立在錨孔不同深度的承載體將拉應(yīng)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力通過(guò)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(jié)構(gòu)圖

附設(shè)計(jì)圖3.2

坡體錨固方案

3.2.1

預(yù)應(yīng)力錨索框架

在ZK211+880～+940段第四級(jí)刷方后的邊坡設(shè)立8片4節(jié)點(diǎn)及1片6節(jié)點(diǎn)錨索框架，錨索水平間距4m，上下排均為長(zhǎng)度45m，下傾角25°，設(shè)計(jì)荷載700KN。

3.2.2

預(yù)應(yīng)力錨索地梁

在ZK211+660～+954段第一級(jí)邊坡路塹擋墻上設(shè)立97根錨索地梁，地梁中對(duì)中間距3m，地梁截面尺寸0.5×0.6m，高度8m，可根據(jù)擋墻實(shí)際高度調(diào)整地梁長(zhǎng)度。ZK211+660～+780段39根地梁，上排錨索長(zhǎng)度38m，下排錨索32m，錨索下傾角30°，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)荷載600KN。

3.2.3

壓力分散型錨索的結(jié)構(gòu)形式

框架及地梁錨索類(lèi)型均為壓力分散型，由6根φ15.24、強(qiáng)度1860MPa的高強(qiáng)度低松弛無(wú)粘結(jié)鋼絞線組成，共分為3個(gè)單元，每個(gè)單元由2根高強(qiáng)度、低松弛的無(wú)粘結(jié)鋼絞線通過(guò)特制的擠壓簧和擠壓套對(duì)稱(chēng)的內(nèi)置于鋼質(zhì)承載板上組成，錨固段長(zhǎng)度12m。

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預(yù)應(yīng)力錨索實(shí)驗(yàn)

在預(yù)應(yīng)力錨索正式施工前,

應(yīng)進(jìn)行錨索的抗拉破壞實(shí)驗(yàn),

以驗(yàn)證設(shè)計(jì)所采用的錨索的設(shè)計(jì)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(shí)向設(shè)計(jì)單位提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告,

以驗(yàn)證和調(diào)整設(shè)計(jì)。

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預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝

以預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力錨索施工環(huán)節(jié)

①

錨索結(jié)構(gòu)施工：涉及施工準(zhǔn)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(chǔ)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(zhǎng)度檢測(cè)等；

③

錨索張拉鎖定：涉及錨索張拉、鎖定、實(shí)驗(yàn)檢測(cè)、封錨等；

5.2

預(yù)應(yīng)力錨索框架梁施工工藝流程

《預(yù)應(yīng)力錨索框架梁施工工藝流程圖》見(jiàn)圖2：5.3

重要施工方法

5.3.1

施工準(zhǔn)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(shè)計(jì)并報(bào)監(jiān)理批準(zhǔn)，然后編制施工方案，組織機(jī)械設(shè)備、人員進(jìn)場(chǎng)，對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底和安全培訓(xùn)，對(duì)所使用的張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，上報(bào)開(kāi)工報(bào)告，批準(zhǔn)后按設(shè)計(jì)規(guī)定先進(jìn)行錨索基本實(shí)驗(yàn)，即抗拔拉破壞實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)孔完畢后在錨固體漿體達(dá)成28

天齡期并且框架梁砼的強(qiáng)度達(dá)成80%后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?；緦?shí)驗(yàn)的目的在于驗(yàn)證設(shè)計(jì)采用的工作錨索的性質(zhì)和性能、施工工藝、設(shè)計(jì)質(zhì)量、設(shè)計(jì)合理性以及所提供的安全儲(chǔ)備，同時(shí)考慮有關(guān)搬運(yùn)、儲(chǔ)存、安裝和施工過(guò)程中抗物理破壞的能力。

實(shí)驗(yàn)孔的具體位置由監(jiān)理和設(shè)計(jì)代表現(xiàn)場(chǎng)擬定，實(shí)驗(yàn)孔必須反映工程孔錨固地層的實(shí)際情況。實(shí)驗(yàn)孔自由段不注漿，錨固段與自由段之間設(shè)立止?jié){袋，錨固段外側(cè)設(shè)立引排氣管，排氣管進(jìn)一步錨固段5～10cm，注漿方法與工程孔相同。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)記錄各級(jí)荷載及錨頭位移等具體數(shù)據(jù)，并及時(shí)向設(shè)計(jì)單位提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以驗(yàn)證與調(diào)整設(shè)計(jì)。

5.3.2

邊坡土石方開(kāi)挖

①、按線開(kāi)挖原則：嚴(yán)格按設(shè)計(jì)坡率、坡高測(cè)量放線，按放坡度架，按線開(kāi)挖，不得超、欠挖；

②、分級(jí)開(kāi)挖、分級(jí)支護(hù)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(jí)邊坡錨索框架梁，并進(jìn)行張拉，在達(dá)成有效防護(hù)的條件下，才干開(kāi)挖施工下一級(jí)邊坡；

③、分層、分段開(kāi)挖原則：當(dāng)邊坡地質(zhì)條件差或上一級(jí)邊坡的防護(hù)還沒(méi)有達(dá)成規(guī)定而下一級(jí)邊坡需要開(kāi)挖時(shí)，為了減少對(duì)邊坡擾動(dòng)應(yīng)采用減小邊坡開(kāi)挖高度的辦法，將設(shè)計(jì)的每級(jí)邊坡分層開(kāi)挖，或?qū)⑼患?jí)邊坡提成幾段，間隔開(kāi)挖，分段防護(hù)；

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

5.3.3

腳手架搭設(shè)與放樣

邊坡開(kāi)挖完畢后，清除表面松散體。用測(cè)量?jī)x器按設(shè)計(jì)圖紙放出孔位，然后根據(jù)孔位搭設(shè)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(zhuān)人定期檢查，不允許有晃動(dòng)的現(xiàn)象，施工時(shí)鉆機(jī)規(guī)定上下錯(cuò)開(kāi)，每臺(tái)鉆機(jī)還需搭設(shè)穩(wěn)固的操作平臺(tái)，以保證鉆孔質(zhì)量。在曲線段邊坡放線時(shí)，由于坡面一般呈扇形發(fā)散或收斂，為了保持豎肋上下對(duì)齊，豎肋間距往往上下不等，這時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)豎肋上下對(duì)齊進(jìn)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(jī)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定的孔位、傾角和方位準(zhǔn)確就位，在搭設(shè)鉆機(jī)作業(yè)平臺(tái)時(shí)應(yīng)充足考慮這一點(diǎn)，傾角、方位用測(cè)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(yán)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(jié)性能。

鉆孔速度根據(jù)使用的鉆機(jī)性能和錨固地層的情況嚴(yán)格控制，防止鉆孔偏斜、扭曲和變徑，導(dǎo)致下錨困難或其他意外事故。在鉆進(jìn)的過(guò)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(jìn)的過(guò)程中如碰到塌孔、縮孔等現(xiàn)象，應(yīng)立即停鉆，進(jìn)行固壁灌漿解決，水泥砂漿初凝后重新掃孔鉆進(jìn)，也可以采用跟管鉆進(jìn)工藝進(jìn)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(shí)在周邊適當(dāng)位置設(shè)立排水平孔或采用灌漿封堵二次鉆進(jìn)等方法解決?？讖郊翱咨罹坏眯∮谠O(shè)計(jì)值，為了保證鉆孔直徑規(guī)定實(shí)際使用的鉆頭直徑不得小于設(shè)計(jì)孔徑，鉆孔深度一般規(guī)定超鉆50cm，達(dá)成設(shè)計(jì)深度后不能立即停鉆，規(guī)定穩(wěn)鉆3～5min，防止孔底尖滅，達(dá)不到設(shè)計(jì)孔徑。5.3.5

清孔

鉆孔完畢后用高壓風(fēng)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(jié)強(qiáng)度。清孔完畢后進(jìn)行驗(yàn)孔，檢查內(nèi)容：孔徑、孔深、清孔質(zhì)量，復(fù)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(shè)防曬防雨棚和制作平臺(tái)，制作平臺(tái)規(guī)定高出地面50cm。鋼絞線下料長(zhǎng)度為錨索設(shè)計(jì)長(zhǎng)度+

張拉段長(zhǎng)度（按1.5m預(yù)留），采用機(jī)械切割，嚴(yán)禁采用電弧焊切割，下料長(zhǎng)度誤差不大于50mm。鋼絞線下料完畢后進(jìn)行組裝，將下好的鋼絞線平置于工作臺(tái)上，每根鋼絞線上下端一次做好編號(hào)標(biāo)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(dǎo)向帽等。擠壓頭組裝時(shí)擠壓套、擠壓簧安裝要準(zhǔn)確，擠壓頂推動(dòng)時(shí)應(yīng)均勻充足。承載體組裝時(shí)定位要準(zhǔn)確，擠壓套通過(guò)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(shè)立架線環(huán)。注漿管穿索安裝準(zhǔn)擬定位，綁扎結(jié)實(shí)牢固，應(yīng)進(jìn)一步導(dǎo)向帽5～10cm。導(dǎo)向帽點(diǎn)焊固定在最前端承載板上，預(yù)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(qiáng)風(fēng)化砂巖且富水時(shí)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(shí)必須另置注漿管，注漿管采用鍍鋅鐵管或鋼管，在錨固段設(shè)立花孔和封塞。錨索體的鋼制部分均應(yīng)均勻涂刷防腐油漆。錨孔清孔完畢后應(yīng)及時(shí)安裝錨索體，一般用人工扛抬至孔位處，按照設(shè)計(jì)傾角、方位人工平順推動(dòng)，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(guò)程中嚴(yán)禁抖動(dòng)、扭轉(zhuǎn)，防止半途散束河卡阻。假如出現(xiàn)散束和卡阻現(xiàn)象，應(yīng)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(jìn)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(qiáng)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(shí)，方可停止注漿。假如空口出現(xiàn)漿面回落，應(yīng)在30min

內(nèi)進(jìn)行孔底壓注補(bǔ)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(qiáng)風(fēng)化砂巖層且富水時(shí)應(yīng)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(jié)石體強(qiáng)度達(dá)成5.0MPa

時(shí)進(jìn)行，漿體材料應(yīng)按規(guī)定加入聚丙烯腈纖維（PAN，纖維強(qiáng)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(chǔ)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?yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定的刻槽深度進(jìn)行施工，假如深度局限性導(dǎo)致框架梁裸露，嚴(yán)重影響后續(xù)綠化施工。施工時(shí)要注意錨斜托臺(tái)座下設(shè)有加強(qiáng)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(shí)澆筑。砼入倉(cāng)一般采用斜拉纜索配吊斗入倉(cāng)，條件允許的情況下也可以采用吊車(chē)配吊斗或泵送，在砼澆筑時(shí)應(yīng)制備同條件養(yǎng)護(hù)試塊。

5.3.9

錨索張拉鎖定

在錨斜托臺(tái)座和注漿漿體強(qiáng)度達(dá)成80%以上時(shí)，進(jìn)行張拉作業(yè)。

安裝錨具、夾片，錨具應(yīng)與錨墊板和千斤頂密貼對(duì)中，千斤頂軸線應(yīng)與錨孔、錨索保持同一軸線，保證均勻承載。正式張拉前按設(shè)計(jì)荷載的10～20%進(jìn)行預(yù)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(zhǎng)度不同，張拉采用差異分布張拉，根據(jù)設(shè)計(jì)荷載和錨索長(zhǎng)度計(jì)算擬定差異荷載，并根據(jù)計(jì)算的差異荷載進(jìn)行分單元張拉。

差異伸長(zhǎng)量和差異荷載增量計(jì)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(zhǎng)量：錨索的預(yù)應(yīng)力在補(bǔ)足差異荷載后分5級(jí)按有關(guān)規(guī)范或規(guī)定施加，即設(shè)計(jì)荷載的25％，50％，75％，100％和110％。在張拉最后一級(jí)荷載時(shí)，應(yīng)持荷穩(wěn)定10～15min后卸荷鎖定。錨索鎖定后48小時(shí)內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)明顯的預(yù)應(yīng)力損失現(xiàn)象，則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。

5.3.10

錨索驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)

錨索的驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)一般委托有相關(guān)資質(zhì)的檢測(cè)單位進(jìn)行驗(yàn)收檢測(cè)。

驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)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(yàn)收實(shí)驗(yàn)以設(shè)計(jì)荷載的1.5

倍計(jì)算差異伸長(zhǎng)量和差異荷載增量，補(bǔ)足差異荷載后同步張拉到設(shè)計(jì)荷載的30%，作為起始荷載，分級(jí)加載的荷載值分別為設(shè)計(jì)荷載的0.5、0.75、1.0、1.2、1.33、1.5

倍，最大實(shí)驗(yàn)荷載不能超過(guò)錨索承載力標(biāo)準(zhǔn)值的0.8

倍，最大差異荷載增量假如大于設(shè)計(jì)荷載的30%，則以最大差異荷載增量作為起始荷載。

驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)擬定錨索合格的兩個(gè)條件：①、驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)中，從50%荷載到最大實(shí)驗(yàn)荷載之間測(cè)得的總位移量應(yīng)當(dāng)超過(guò)該荷載范圍內(nèi)錨索自由段長(zhǎng)度的理論伸長(zhǎng)量的80%，且小于自由段與1/2

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

內(nèi)的位移量不超過(guò)1mm，或者2h

蠕變量不大于2mm。

5.3.11

封錨

驗(yàn)收合格后進(jìn)行封錨。封錨前通過(guò)錨墊板補(bǔ)漿孔進(jìn)行補(bǔ)漿，直至補(bǔ)漿孔溢漿為止，這是錨頭防腐的重要環(huán)節(jié)。有預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)規(guī)定的鋼絞線不切除，及時(shí)安裝錨索測(cè)力計(jì)對(duì)錨索的預(yù)應(yīng)力變化情況進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)預(yù)應(yīng)力損失擬定是否進(jìn)行二次張拉。

6

高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工管理

應(yīng)用壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索加固邊坡是技術(shù)含量高、施工難度大的工程，在施工過(guò)程中必須全力以赴，認(rèn)真對(duì)待每個(gè)施工環(huán)節(jié)，加強(qiáng)管理，才干保質(zhì)、保量地完畢施工任務(wù)。在施工管理方面,

工作著重點(diǎn)如下：

6.1

選擇高素質(zhì)的施工隊(duì)伍

高邊坡錨索是專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)的工程項(xiàng)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(yàn)的單位施工。

6.2

加強(qiáng)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(duì)高邊坡錨索工程設(shè)立完整的質(zhì)量控制體系。

①?gòu)脑牧线M(jìn)場(chǎng)到各工序的操作都進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。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(cè)技術(shù)規(guī)定較高的材料送交通工程檢測(cè)中心檢測(cè)。

②對(duì)錨索工程來(lái)說(shuō)，關(guān)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(zhǎng)度及注漿飽滿度（這是錨索起加固作用的基礎(chǔ)條件）；除了正常的自檢外,

項(xiàng)目部應(yīng)經(jīng)常抽查鉆孔濃度,

在下索及注漿時(shí)巡視檢查。

③為了保證鋼筋砼框架的施工質(zhì)量，針對(duì)也許出現(xiàn)的質(zhì)量通病（如張拉時(shí)框架梁開(kāi)裂的問(wèn)