高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)

/高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)一、工程概況K103+712.8~K103+955.4位于xx國道主干線（xx境）xx高速公路xx段20合同段段右側(cè)邊坡,本段從半山坡通過,該段邊坡表層為坡殘積粘性土,厚度約5～10m,其下為強(qiáng)風(fēng)化呈砂土狀及碎塊狀砂巖,節(jié)理發(fā)育,巖體裂開,且發(fā)育有微層理。向前方向土層變厚;其下為粘土質(zhì)砂,厚度約5.0m,強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖,厚度約10～15m,下部為強(qiáng)風(fēng)化玄武巖,節(jié)理發(fā)育,巖體極為裂開,巖質(zhì)較軟,邊坡穩(wěn)定性差,屬不良地質(zhì)路段,邊坡共分三級,開挖高度最高達(dá)33米。邊坡開挖后,坡體裂開,節(jié)理裂隙發(fā)育,且傾向路基,坡體表現(xiàn)為強(qiáng)風(fēng)化玄武巖、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖和坡殘積粘性土。依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙所示，此段路基防護(hù)型式為第一級錨桿格子梁，其次級為錨鎖地梁，第三級漿砌片石網(wǎng)格植草。下面本文就介紹本標(biāo)段內(nèi)的壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨鎖施工技術(shù)及二、壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索加固方案1、作用機(jī)理預(yù)應(yīng)力錨索地梁加固防護(hù)是把裂開松散巖體錨固在地層深部穩(wěn)固的巖體上,通過施加預(yù)應(yīng)力,使錨固范圍內(nèi)的軟弱巖體擠壓緊密,提高巖層間的正壓力和摩阻力,阻擋開裂松散巖體位移,從而達(dá)到加固邊坡的目的。通過對陰影部分坡體施加預(yù)應(yīng)力錨索,把坡體錨固于潛在滑移面下穩(wěn)定的中微風(fēng)化變粒巖中,保持現(xiàn)有坡面狀態(tài)而深化坡體內(nèi)部進(jìn)行大范圍加固。預(yù)先主動(dòng)對邊坡松散巖層施加正壓力,增大坡體對滑移面的正壓力,增大了抗滑力F,使坡體趨于穩(wěn)定。通過錨索孔的高壓注漿,漿液能充填坡體內(nèi)裂隙和空隙,提高了坡體內(nèi)裂開巖體的強(qiáng)度,由于水泥漿的凝固作用使裂開的巖體連成整體,增加了坡體的整體穩(wěn)定性。2、錨索的桿體結(jié)構(gòu)錨索由鋼絞線、導(dǎo)向帽、注漿管、架線環(huán)、隔離環(huán)、PVC管、OVM15錨具及錨頭等部件組成,依據(jù)其受力狀態(tài)可分三段:錨固段:依靠漿體和四周巖土之間的摩阻力來供應(yīng)錨固力;自由段:主要起傳力作用,長度和裂開巖層或滑體厚度有關(guān);張拉段:指錨頭以外部分,為錨索張拉鎖定施加預(yù)應(yīng)力而預(yù)留的,張拉鎖定后割斷鋼絞線。三、施工工藝錨索施工工藝流程圖清理坡面清理坡面鉆機(jī)就位鉆孔清孔錨索入孔注漿澆注錨墩錨索張拉、補(bǔ)張拉鎖定封錨養(yǎng)護(hù)、噴涂錨索編號錨索制作、拉拔試驗(yàn)測定錨孔位置報(bào)驗(yàn)報(bào)驗(yàn)報(bào)驗(yàn)

3.1主要機(jī)具設(shè)備錨索施工機(jī)具有MD50型錨桿鉆機(jī),9m3/min空壓機(jī),2SNS注漿機(jī),ZB4500型電動(dòng)油泵,YCW100型千斤頂,YCW150型千斤頂。3.2鉆孔鉆孔是錨索施工中限制工期的關(guān)鍵工序。為確保鉆孔效率和保證鉆孔質(zhì)量，接受潛孔沖擊式鉆機(jī)。按設(shè)計(jì)樁號接受全站儀按線路方向放出基線，定出孔口位置,按設(shè)計(jì)孔口位置在腳手架上安裝專用機(jī)座及鉆機(jī),用方向架放出錨索方向角,以測角儀調(diào)整傾角達(dá)設(shè)計(jì)要求(設(shè)計(jì)要求孔傾斜誤差≤2°),將鉆機(jī)、機(jī)座及腳手架固定好,復(fù)核孔口位置、方位和傾角,確認(rèn)無誤后,安上沖擊器和鉆頭,接上風(fēng)管,進(jìn)行鉆孔。鉆機(jī)鉆孔時(shí)，按錨索設(shè)計(jì)長度將鉆孔所需鉆桿擺放整齊，鉆桿用完，孔深也恰好到位。鉆孔深度要超出錨索設(shè)計(jì)長度0.5m左右。鉆孔結(jié)束后,取下鉆桿及鉆具,沖洗干凈,擺放整齊以備接著運(yùn)用。另用一根聚乙烯管復(fù)核孔深,并以高壓風(fēng)吹孔,待孔內(nèi)粉塵吹凈,拔出聚乙烯管,以織物或水泥袋紙塞好孔口備用。=1\*GB3①鉆孔過程中應(yīng)留意的事項(xiàng):(1)錨索孔鉆進(jìn)過程中禁止水沖,實(shí)行干鉆,防止邊坡巖體工程地質(zhì)條件惡化。(2)錨孔下傾角(和水平面夾角)為30°,鉆孔允許誤差±2°。(3)鉆孔過程中剛好測斜，剛好糾偏，并做好鉆孔記錄，鉆孔深度不得小于設(shè)計(jì)孔深，實(shí)際成孔深度要較設(shè)計(jì)孔深0.5m(4)鉆進(jìn)過程中應(yīng)對每一孔地層變更(巖粉狀況)、鉆進(jìn)狀況(鉆壓、鉆速)、地下水狀況,以及某些特殊狀況等,進(jìn)行記錄,若遇坍孔,應(yīng)立刻停鉆進(jìn)行固壁灌漿處理(灌漿壓力0.1～0.2MPa),灌漿36h后重新掃孔鉆進(jìn)。(5)鉆進(jìn)完成后須運(yùn)用高壓空氣(風(fēng)壓0.2～0.4MPa)將孔中巖粉及水全部清理干凈,以免降低水泥凈漿和孔壁巖體的粘結(jié)強(qiáng)度。(6)錨孔完成后須經(jīng)質(zhì)檢部門檢查方可進(jìn)行下一道工序的施工。=2\*GB3②鉆孔中特殊狀況的處理:滲水的處理。在鉆孔過程中或鉆孔結(jié)束后吹孔時(shí)，從孔中吹出的都是一些小石粒和灰色或黃色團(tuán)粒而無粉塵，說明孔內(nèi)有滲水，巖粉多貼附于孔壁，這時(shí)，若孔深已夠，則注入清水，以高壓風(fēng)吹凈，直至吹出清水；若孔深不夠，雖沖擊器工作，仍有進(jìn)尺，也必需立刻停鉆，拔出鉆具，洗孔后再接著鉆進(jìn)，如此循環(huán)，直至結(jié)束。有時(shí)孔內(nèi)滲水量大，有積水，吹出的是泥漿和碎石，這種狀況巖粉不會糊住孔壁，只要沖擊器工作，就可接著鉆。假如滲水量太大，以至沉沒了沖擊器，沖擊器會自動(dòng)停止工作，應(yīng)拔出鉆具進(jìn)行壓力注漿。塌孔、卡鉆的處理。當(dāng)鉆孔穿越強(qiáng)風(fēng)化巖層或巖體裂開帶時(shí)，往往發(fā)生塌孔。塌孔的主要標(biāo)記是從孔中吹出黃色巖粉，夾雜一些原狀的（非鉆頭碎的、非簇新的、無光澤的）石塊，這時(shí)，不管鉆進(jìn)深度如何，都要立刻停止鉆進(jìn)，拔出鉆具，進(jìn)行固壁注漿，注漿壓力接受0.4MPa，漿液為水泥砂漿和水玻璃的混合液，24小時(shí)后重新鉆孔。雨季，常常順巖體裂開帶向孔內(nèi)滲流泥漿，固壁注漿前，必需用水和風(fēng)把泥漿洗出（塌入鉆孔的石塊不必清除），否則，不僅固壁注漿效果差，還簡潔造成假象。3.2錨索制作(1)錨索制作:錨索在鉆孔的同時(shí)于現(xiàn)場進(jìn)行編制，內(nèi)錨固段接受水紋形態(tài)，張拉段接受直線形態(tài)。鋼紋線下料長度為錨索設(shè)計(jì)長度、錨頭高度、千斤頂長度、工具錨和工作錨的厚度以及張拉操作余量的總和。正常狀況下，鋼絞線截?cái)嘤嗔咳?0mm。將截好的鋼絞線平順地放在作業(yè)臺架上，量出內(nèi)錨固段和錨索設(shè)計(jì)長度，分別作出標(biāo)記；對除銹、除油污的鋼絞線進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量檢查，合乎要求后按設(shè)計(jì)量出錨固段和張拉段長度，做好標(biāo)記進(jìn)行編組；在錨固段上每米設(shè)置一個(gè)隔離對中支架，對中支架應(yīng)保證其所在位置處錨索體的注漿覆蓋層厚度≥10mm，對中支架表面基本平滑，避開損傷鋼絞線；在軟弱地層中，為避開對中支架陷入孔壁，增加支架和孔壁接觸面，兩個(gè)對中支架中間用鐵絲扎緊；對張拉段錨索表面勻整涂刷黃油作為防銹劑，在用瀝青麻筋嚴(yán)密包袱，裝入PVC套管內(nèi)，兩頭用瀝青棉紗堵塞并用膠帶封閉；最終壓力分散型錨索鋼絞線接受廠家生產(chǎn)的無粘結(jié)型的鋼絞線,鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度不小于1860Mpa，接受無粘結(jié)鋼絞線，每孔設(shè)計(jì)噸位800KN，對應(yīng)接受OVM15-8型錨具。鋼絞線截取以前,首先進(jìn)行調(diào)直,要確保每一根鋼絞線始終順直,不扭不叉。鋼絞線的截?cái)嘧詈媒邮軣o齒鋸,盡量避開用電焊或氣焊割,以免對鋼絞線造成損傷。截好的鋼絞線平順地放好,并進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查,剔除不合格的,對合格的進(jìn)行登記、掛牌、標(biāo)記錨索編號(和鉆孔編號對應(yīng))。量出錨索的設(shè)計(jì)長度和錨固段三個(gè)單元的長度,分別做出標(biāo)記,在每單元的起點(diǎn)位置安裝鋼質(zhì)承載體及擠壓套,且錨索的端部安放導(dǎo)向帽,下錨時(shí)能夠順當(dāng)入孔。為保證錨索在整個(gè)制作及下錨過程中不變形,每隔1.5m穿一個(gè)架線環(huán)(架線環(huán)依據(jù)鋼絞線數(shù)量而加工),兩對架線環(huán)之間扎鐵絲一道,裝入塑料軟管用于孔道壓漿,在坡面孔口位置錨索要求增加一個(gè)架線環(huán),保證外露部分錨索桿體不變形。3.3錨索安裝安裝下傾錨索比較簡潔，沒有更多的技術(shù)問題。安裝上傾和水平錨索時(shí)要留意以下四點(diǎn)：檢查定位止?jié){環(huán)和限漿環(huán)的位置，損壞的，按技術(shù)要求更換；檢查排氣管的位置和暢通狀況；向錨索孔裝索前，要核對錨索編號是否和孔號一樣，確認(rèn)無誤后，再以高壓風(fēng)清孔一次。由于錨索較長、較重,邊坡較高,所以下錨必需集中人員,集中下錨。錨索入孔要慢,要讓錨索慢慢送入,以防損傷防護(hù),要求錨索在孔內(nèi)平直不扭,錨索在定位環(huán)的支撐下居中,下錨過程中,如中途卡住,可稍拔出一點(diǎn),再下入。當(dāng)定位止?jié){環(huán)到達(dá)孔口時(shí)，停止推送，安裝注漿管和單向閥門；錨索到位后，用鋼尺量出孔外露出的鋼絞線長度，計(jì)算孔內(nèi)錨索長度（必需保證錨索錨固段長度）。為避開錨索入孔后注漿管無法查入孔底，須將注漿管綁在錨索張拉段PVC管上，從錨固段隔離對中支架鋼管內(nèi)穿過，管口距離孔底約30～50cm，故注漿管應(yīng)隨錨索同時(shí)入孔安裝。3.4錨固法注漿錨固法注漿接受排氣注漿法施工。下傾的孔，Ф25mmMPa。當(dāng)孔口出現(xiàn)溢漿且持續(xù)時(shí)間≥2min后,方可停止注漿,且需二次補(bǔ)漿。3.5錨索地梁地梁為C30級鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),是一個(gè)完全受壓構(gòu)件,地梁必需連同OVM15錨具及孔口水紋管、螺旋筋、注漿管一起現(xiàn)場澆注。(1)測量放線:依據(jù)設(shè)計(jì)將各條地梁在道路方向的點(diǎn)位放出,拉線放樣。(2)刻槽及找平:坡面開挖完成后,坡面整體會有不平整現(xiàn)象,為削減坡面不平整對地梁的影響,接受人工刻槽大致找平,并在刻槽面用2～5cm砂漿進(jìn)行調(diào)平,遇局部架空接受M7.5漿砌片石嵌補(bǔ)。(3)鋼筋制作及安裝:鋼筋先除銹、調(diào)直,然后按大樣圖下料,加工成型,主筋搭接長度為30d,各項(xiàng)誤差均應(yīng)在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)。(4)模板制作及安裝:因坡率較陡,支護(hù)存在困難,在側(cè)模邊打入鋼筋頭并用方木條和木楔支護(hù)以確保側(cè)面不跑模,頂模支護(hù)著力點(diǎn)則放在施工搭設(shè)的鋼管架上,使模板支撐穩(wěn)固。(5)澆注砼:先將模內(nèi)浮渣余土清除干凈,在伸縮縫處預(yù)埋2cm厚泡沫隔板,按錨索傾角要求預(yù)埋Ф100mm的PVC管,一片地梁砼一次性澆注完畢,澆注完成后剛好3.6外錨墩制作用φ100mm、長300mm的薄壁鋼管插入孔口內(nèi)，鋼管用人字型鋼筋進(jìn)行固定，且要使鋼管軸線和錨索孔軸線重合，孔外部分和錨墩混凝土頂面平齊，并預(yù)留注漿孔和排氣孔。定位鋼管和鋼墊板正交焊接后，綁扎錨墩鋼筋、立模，然后澆筑C35混凝土。澆筑前留意不要堵塞預(yù)留的二次補(bǔ)注漿所用進(jìn)漿管和出漿管。澆注時(shí)錨索3.7錨索張拉錨索張拉前,需對張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定時(shí),將靜探數(shù)顯儀、傳感器、油管和高壓油泵連好,高壓油泵啟動(dòng)增壓,反復(fù)試驗(yàn)3次,取平均值,繪出傳感器儀表讀數(shù)(相應(yīng)荷載噸位kN)和油泵儀表讀數(shù)(MPa)曲線,作為錨索張拉時(shí)荷載限制的依據(jù)。試驗(yàn)孔張拉:在錨索施工中,為確保加固平安及驗(yàn)證錨索桿體施加應(yīng)力的精確性,以確定巖土體力學(xué)參數(shù),在施工前應(yīng)進(jìn)行拉拔破壞試驗(yàn)。每處邊坡選三個(gè)試驗(yàn)孔,錨孔長度接受28m、26m和24m,孔徑á100mm,傾角的張拉力接受坡面錨索張拉力。錨固段長度分別接受為14m、12m和10m,自由段不注漿,錨固段如遇土質(zhì)或砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖應(yīng)接受二次高壓劈裂法注漿。試驗(yàn)孔下錨時(shí)在自由段和錨固段相連處安裝止?jié){帶,使錨固段全長注漿,自由段不注漿,以防止錨索全長注漿后對試驗(yàn)結(jié)果造成人為偏差,保證試驗(yàn)結(jié)果精確。由于壓力分散型錨索各單元錨索長度不等,張拉時(shí),同時(shí)施加張拉力,會使各組錨索產(chǎn)生不同拉力,進(jìn)而達(dá)到的破壞荷載僅是各組錨索分別破環(huán)的荷載,達(dá)不到試驗(yàn)的效果。。錨索最大試驗(yàn)荷載為錨筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.8倍,即ΣA×fptk①接受循環(huán)加荷,加荷量取A×fptk的1/10～1/15(A為錨筋截面積,fptk為鋼絞線抗拉標(biāo)準(zhǔn)值),由此確定初始荷載為105kN,加荷增量也為105kN。②遵守錨索基本試驗(yàn)加荷等級和觀測時(shí)間關(guān)系原則,經(jīng)6個(gè)循環(huán)加載至最大試驗(yàn)荷載。③在每級加荷等級觀測時(shí)間內(nèi),測讀錨頭位移不應(yīng)少于3次。④每級加荷等級觀測時(shí)間內(nèi),錨頭位移量不大于1mm時(shí),可施加一級荷載,否則延長觀測時(shí)間,直至錨頭位移增量2h小于2.0mm時(shí)(3)資料整理。繪制荷載彈性位移(QSe)曲線,荷載塑性位移(QSp)曲線。(4)試驗(yàn)結(jié)論。3根試驗(yàn)錨索實(shí)際總彈性位移分別為134、125、130mm。依據(jù)公式L理=PL/ES得最大試驗(yàn)荷載作用下理論伸長量分別為138、130、137mm。經(jīng)比較,3根試驗(yàn)錨索所得的總彈性位移均超過自由段長度理論彈性伸長的80%,且不超過自由段理論彈性長,由此證明錨固段砂漿體和孔壁的摩擦力能滿足設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力要求,擠壓套和鋼絞線的連接強(qiáng)度能滿足設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力要求。平安系數(shù)K0值由公式K0=RU/nE確定。式中,RU為錨索極限承載力,取破壞力荷載的95%,NE為設(shè)計(jì)承載力500kN。由于本次錨索均未破壞,RU大于試驗(yàn)最大荷載840kN,代入得K0=RU/NE>840/500=1.68。3.8封口注漿補(bǔ)償張拉后，立刻進(jìn)行封孔注漿。對于下傾錨索，注漿管從預(yù)留孔插入，直至管口進(jìn)到錨固段頂面約50cm；對于上傾和水平錨索，通過預(yù)留注漿管注漿?？字械目諝饨?jīng)由設(shè)在定位止?jié){環(huán)處的排氣管排出。注漿至孔滿溢出,拉出注漿管,邊拉邊注漿,以防形成空隙,孔中的空氣經(jīng)外錨墩預(yù)留氣孔中排出。錨筋鎖定后,須用機(jī)械切割余露錨筋,嚴(yán)禁電弧燒割,并應(yīng)留長5～10cm外露錨筋,以防拽滑。用水泥凈漿注滿錨墊板及錨頭各部分空隙,并用不低于20MPa的混凝土封閉,防止銹蝕和兼顧美觀。待坡面整治完畢并清理后即可對錨頭刷漆并在其上噴涂錨索編號。3.9外部愛惜錨具留出的50mm鋼絞線，其余的部分截去，在其外部包覆厚度不小于50mm的水泥砂漿愛惜層。為保質(zhì)保量地按期完成施工任務(wù)，工地必需成立QC小組，自始至終每個(gè)階段堅(jiān)持接受科學(xué)的工作方法，制定一系列對策和實(shí)施方法，剛好改善錨索體結(jié)構(gòu)，主動(dòng)改進(jìn)施工工藝，接受先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組織施工，盡量做到均衡生產(chǎn)，使鉆孔、注漿、張拉、封錨等工序互不延誤，交叉進(jìn)行，并按統(tǒng)一表格做好施工記錄。四、質(zhì)量限制1.錨位點(diǎn)放線，各方向允許誤差均為±1cm。2．腳手架的搭設(shè)必需穩(wěn)定，對緊固件的緊固必需有人復(fù)核。3．按設(shè)計(jì)孔口座標(biāo)在腳手架上安裝鉆機(jī)專用鋼管，將鉆機(jī)放在專用鋼管上，用全站儀按邊坡方向放出基線，然后用方向架放出錨索方位角，測角儀調(diào)整傾角，到滿足設(shè)計(jì)要求為止。將緊固件緊牢后，再核查一遍鉆機(jī)孔位座標(biāo)、方位及傾角，確認(rèn)無誤后，將全部緊固件再緊一遍使其誤差不超過：傾角±0.5°，方位角±1°。4．錨索孔徑允許誤差±2mm。5．若遇坍孔，應(yīng)立刻停鉆，進(jìn)行固壁注漿處理，注漿24小時(shí)后重新掃孔鉆進(jìn)。6．洗孔要干凈徹底，孔中不得留有巖粉和水。7．錨索的編制要確保每一根鋼絞線始終勻整排列、平直、不扭不叉，銹、油污要除凈，對有死彎、機(jī)械損傷及銹坑者應(yīng)剔出。8．錨索的長度要依據(jù)鉆孔的實(shí)際深度確定，允許誤差±2cm，并對錨索按孔號相應(yīng)編號。9．錨固段的定位導(dǎo)向花架、船形托架（兩者統(tǒng)一），應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求安裝在錨索上，綁扎鐵口既要能承受確定的拉力，又要保證錨索的自由拉伸。10．安放錨索要保證錨索孔壁有不少于1cm的注漿厚度，錨索安放要平直，張拉段要放在錨孔中心。11．內(nèi)錨固段注漿，水泥選用525號一般硅酸鹽水泥，攪拌水泥砂漿應(yīng)勻整，運(yùn)用時(shí)不得有沉淀，為保證漿液性能可加入不同用途的外加劑，注漿充盈系數(shù)為1.1--1.3。12．嚴(yán)格限制加水量和水灰比，灰砂比允許誤差為±0.03。13．錨墩制作允許偏差各方向均為±3cm，安裝時(shí)應(yīng)先安放好孔口定位鋼管，以保證錨墩和錨孔垂直。14．錨索的張拉要在錨固段砂漿及錨墩混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可進(jìn)行。15．張拉前張拉設(shè)備要標(biāo)定，重復(fù)三次取平均值。各根鋼紋線拉力不勻整系數(shù)在0.95--1.05之間，各根鋼紋線的拉力差為±5%。16．補(bǔ)張拉在