高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工質(zhì)量控制

/淺談高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工【摘要】武廣客運(yùn)專線高邊坡支護(hù)中，大量運(yùn)用了預(yù)應(yīng)力錨索。在施工過程中，對原材料、施工工藝、質(zhì)量限制、異樣狀況及地質(zhì)缺陷處理等方面，實(shí)行了一系列嚴(yán)格措施，保證了工程高質(zhì)量。【關(guān)鍵詞】高邊坡支護(hù)；預(yù)應(yīng)力錨索；施工措施。預(yù)應(yīng)力錨索屬于巖土錨固的一種，是通過埋設(shè)在地層中的錨索，將結(jié)構(gòu)物和地層緊緊地聯(lián)鎖在一起，依靠錨索和四周地層的摩阻力傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力或使地層自身得到加固，以保持結(jié)構(gòu)物和巖土體的穩(wěn)定?？蚣苁筋A(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)是一門新型的結(jié)構(gòu)物加固技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)是把預(yù)應(yīng)力錨索的錨錠干脆固定于框架結(jié)構(gòu)上，使框架、預(yù)應(yīng)力錨索和地基共同擔(dān)當(dāng)加固結(jié)構(gòu)物的荷載。它是通過鋼筋混凝土框架將錨索巨大的錨固力傳遞給坡體，變更坡體應(yīng)力狀態(tài)，調(diào)用坡體自穩(wěn)實(shí)力的一種主動加固方法。由于該項(xiàng)加固技術(shù)和其它土體加固技術(shù)相比，具有造價(jià)低廉、施工簡潔、加固效果顯著和適用面廣等優(yōu)點(diǎn)，因而受到了國內(nèi)外巖土加固界的極大關(guān)注，并已得到了廣泛應(yīng)用。隨著我國高速鐵路、公路大規(guī)模的建設(shè)，預(yù)應(yīng)力錨索框架技術(shù)起先應(yīng)用于加固路塹高邊坡。此種結(jié)構(gòu)體平平穩(wěn)定，靈活美觀，綜合造價(jià)及社會經(jīng)濟(jì)效益明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的重型支擋結(jié)構(gòu)。本文就針對武廣客運(yùn)專線高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工及質(zhì)量限制進(jìn)行論述。1.邊坡支護(hù)概況邊坡錨護(hù)施工，主要有預(yù)應(yīng)力錨索208束、骨架護(hù)坡及山體排水系統(tǒng)等支護(hù)方式。最高達(dá)12m的邊坡，邊坡坡比1∶1.5～1∶1.75。分三排布置錨索，錨索均為端頭錨索，長度在11～13.5m之間。2.原材料及張拉設(shè)備2.1原材料鋼絞線接受強(qiáng)度級別為1860MPa（ASTM416－87a）的高強(qiáng)低松弛鋼絞線，直徑15.2mm，每根鋼絞線由5根5mm鋼絲組成。錨具接受柳州歐維姆建筑機(jī)械有限公司生產(chǎn)的OVM錨具。水泥接受525號一般硅酸鹽水泥。膨脹劑接受鄭州鋁城實(shí)業(yè)開發(fā)總公司水泥廠生產(chǎn)的AEA膨脹劑，減水劑2.2張拉設(shè)備接受穿心式千斤頂，預(yù)緊和單根張拉千斤頂為YC25型，錨索整體張拉千斤頂為YCW型。張拉設(shè)備接受柳州建筑機(jī)械總廠產(chǎn)品。3.施工工藝及質(zhì)量限制3.1檢查驗(yàn)收程序端頭錨索：造孔→測斜→編束、穿束→錨固段灌漿→錨墩混凝土澆筑→張拉→張拉段灌漿→外錨頭愛惜。對穿錨索：造孔→測斜→編束、穿束→兩端錨墩混凝土澆筑→張拉→全孔灌漿→外錨頭愛惜。終孔測斜、錨固段灌漿、張拉、張拉段灌漿4個工序?yàn)殛P(guān)鍵工序，由監(jiān)理實(shí)行全過程旁站；編索、墊座混凝土開倉作為重要工序現(xiàn)場驗(yàn)收簽證；其余工序則實(shí)行現(xiàn)場抽檢或巡察的方式限制。3.2錨索造孔錨索孔定位接受全站儀或經(jīng)緯儀測量，在巖面上標(biāo)出孔位，在排架平臺上標(biāo)出后視點(diǎn)確定造孔方位?？孜徽`差限制在10cm以內(nèi)，因地質(zhì)缺陷、廢孔重造等緣由調(diào)整孔位，在0.5m內(nèi)需經(jīng)監(jiān)理工程師同意，超過0.5m需經(jīng)設(shè)計(jì)認(rèn)可。施工單位在鉆孔過程中接受了分段測孔斜，進(jìn)行剛好糾偏的措施。錨索鉆孔要求干鉆，禁止開水鉆，以確保錨索施工不致于惡化邊坡巖體的工程地質(zhì)條件和保證孔壁的粘結(jié)性能。為清除鉆孔及孔壁上附著的粉塵、泥屑，鉆孔完成后必需運(yùn)用高壓空氣（風(fēng)壓0.2～0.4Ｍpa）將孔中巖粉及水全部清除出孔外，以免降低水泥砂漿和孔壁巖體的粘結(jié)強(qiáng)度，保證孔內(nèi)干燥和孔壁的干凈粗糙；鉆孔完成并清洗干凈后，應(yīng)對孔口進(jìn)行短暫封堵，不得使碎屑、雜物進(jìn)入孔口。錨孔下傾和水平夾角為15°，允許誤差±1°，為確保錨孔深度，實(shí)際鉆孔深度不小于設(shè)計(jì)長度且不大于設(shè)計(jì)長度的1％，當(dāng)有不行排出的松散物時，應(yīng)考慮松散物所占據(jù)孔的深度。鉆進(jìn)過程中應(yīng)對每個孔的地層變更，鉆進(jìn)狀態(tài)（鉆壓、鉆速），地下水及一些特殊狀況作現(xiàn)場記錄，如遇地層松散，裂開時，應(yīng)接受跟套管鉆進(jìn)技術(shù)，以使鉆孔完整不坍。如有地下水從孔口溢出時，應(yīng)3.3錨索編制安裝錨索接受滿足設(shè)計(jì)要求的高強(qiáng)度、低松弛鋼絞線制作，不應(yīng)有死彎。自由段內(nèi)鋼絞線用注黃油的熱縮管包袱，在錨固段和自由段交界處要留意綁扎堅(jiān)實(shí)。自由段每隔2m設(shè)置一道定中件，以保證鋼絞線的順直，錨固擴(kuò)張件和緊固件接受16號鉛絲繞制，不少于兩圈。錨索制安流程圖如下：錨索制安流程圖入孔編號設(shè)置導(dǎo)向帽綁扎成束安鋼箍環(huán)、隔離架架除銹、防腐下料 入孔編號設(shè)置導(dǎo)向帽綁扎成束安鋼箍環(huán)、隔離架架除銹、防腐下料3.4錨索錨固段灌漿錨固段灌漿，接受孔底返漿進(jìn)行注漿，注漿管應(yīng)隨錨體一同送入孔底，在注漿時邊注邊拔，使注漿管始終有一段埋于注漿液中，直到注滿；當(dāng)孔中存有積水時，注入的漿液會將積水全部排出，待溢出漿液的稠度和注入漿液的稠度一樣后再抽出注漿管，注漿壓力≥0.3Mpa。壓力0.6～0.8MPa，回漿管回濃漿后并漿壓力0.2MPa，注漿時間30min。灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，主要以灌漿量大于理論耗漿量，回漿比重不小于進(jìn)漿比重，且孔內(nèi)不再耗漿為限制依據(jù)；灌漿過程中對耗漿量、止?jié){環(huán)氣囊壓力及回漿壓力等諸項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致的檢查，若耗漿量過大、氣壓或回漿壓力偏小，推斷可能存在地質(zhì)缺陷、裂隙漏漿等異樣狀況，則必需作進(jìn)一步的分析檢查。3.5預(yù)應(yīng)力錨索張拉（1）張拉工序包括：錨具安裝→單根預(yù)緊→分級整體張拉→鎖定。（2）張拉噸位。預(yù)緊接受多遍循環(huán)預(yù)緊方式，單根預(yù)緊噸位30kN。每根鋼絞線以兩遍預(yù)緊伸長的增量不超過3mm為限，超過3mm的鋼絞線則進(jìn)入下遍循環(huán)接著預(yù)緊。（3）預(yù)張拉后接受整體張拉，按設(shè)計(jì)張拉力的25％、50％、100％、115％逐級張拉。為克服預(yù)應(yīng)力蠕變損失，在張拉完畢6～10天后應(yīng)進(jìn)行一次超張補(bǔ)償張拉。（4）穩(wěn)壓持荷時間：分級穩(wěn)壓5min，最終一級穩(wěn)壓10min鎖定。（5）張拉工藝及質(zhì)量限制。張拉是預(yù)應(yīng)力錨索施工的關(guān)鍵工序，張拉噸位以張拉力限制為主，接受張拉力和伸長值同時限制的雙控標(biāo)準(zhǔn)，若張拉伸長量的實(shí)測值未超出計(jì)算值（－5％，＋10％）允許偏差范圍，則符合規(guī)范要求。通過伸長值的校核，可以綜合反映張拉力是否足夠，以及預(yù)應(yīng)力筋是否有異樣現(xiàn)象等。若實(shí)測值超出允許偏差范圍，則暫停張拉，分析緣由，實(shí)行措施予以調(diào)整后，方可接著張拉。此外，在錨固鎖定時檢查預(yù)應(yīng)力筋的回縮值，以免由于錨固鎖定引起的預(yù)應(yīng)力損失超過規(guī)范要求。張拉工序出現(xiàn)的夾片滑絲、實(shí)測伸長值超標(biāo)等異樣狀況均剛好發(fā)覺，明確處理措施。處理方法包括更換夾片重新張拉、單根補(bǔ)償張拉、整束錨索返工等。在錨索張拉符合要求或出現(xiàn)異樣狀況但經(jīng)處理符合要求之后方準(zhǔn)許進(jìn)入下道工序。3.6錨索張拉段灌漿張拉段灌漿原材料檢查及取樣檢測和錨固段灌漿漿材的質(zhì)量限制相同。錨索在張拉鎖定后即進(jìn)行張拉段灌漿。灌漿壓力，0.2～0.7MPa；結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，并漿時間30min，實(shí)際耗漿量大于理論耗漿量，回漿比重不小于進(jìn)漿比重，且孔內(nèi)不再耗漿。技術(shù)人員全過程旁站知道，檢查漿液按協(xié)作比拌制及原材料符合要求，對比進(jìn)、回漿比重，回漿比重達(dá)到進(jìn)漿比重起先計(jì)算并漿時間，檢查核實(shí)耗漿量，確認(rèn)灌漿結(jié)束前孔內(nèi)不再耗漿。對于灌漿過程中出現(xiàn)的裂隙漏漿、持續(xù)耗漿等異樣狀況，施工單位實(shí)行封堵裂隙、延長并漿時間進(jìn)行處理，直至符合要求。3.7錨頭封堵混凝土澆筑外錨頭愛惜是錨索施工最終一道工序。錨索在張拉鎖定，并完成封孔灌漿后，將錨索外露鋼絞線預(yù)留50mm長度，其余接受手持砂輪切割機(jī)切去。鋼絞線、工作錨進(jìn)行清洗、墊座混凝土鑿毛處理后，用混凝土封閉愛惜錨頭。4.施工過程中出現(xiàn)了的問題、緣由分析及處理方法4.1地質(zhì)緣由由于預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)在實(shí)際工程中處于大力推廣和發(fā)展階段，在施工過程中經(jīng)常遇到地質(zhì)缺陷問題，在施工中通常接受下列方法進(jìn)行處理：（1）錨索施工過程中應(yīng)加強(qiáng)對鉆孔巖粉、回風(fēng)、進(jìn)尺速度、塌孔、沖孔、沖洗孔回風(fēng)、回水等現(xiàn)象的視察和記錄，以利于技術(shù)人員分析是否須要進(jìn)行固結(jié)灌漿處理。鉆孔過程中遇到塌孔、嚴(yán)峻失水、漏風(fēng)等現(xiàn)象，造成鉆孔困難時，應(yīng)細(xì)致分析緣由，當(dāng)確定為地質(zhì)缺陷時，應(yīng)先進(jìn)行圍巖鉆孔固結(jié)灌漿處理，如錨索孔發(fā)覺鉆進(jìn)速度加快，同時有失水、漏風(fēng)現(xiàn)象，可能出現(xiàn)裂縫或斷層。需進(jìn)行固結(jié)灌漿再掃孔處理。如該處設(shè)計(jì)為錨頭錨索而內(nèi)錨段孔仍存在地缺陷時，經(jīng)設(shè)計(jì)人員認(rèn)可后加深鉆孔，直至內(nèi)錨段全部到完整巖體為止，同時錨索長度作相應(yīng)調(diào)整。（2）錨孔圍巖灌漿實(shí)質(zhì)上就是利用錨孔進(jìn)行深孔固結(jié)灌漿，當(dāng)錨孔為豎孔時，為了簡化施工工藝，可實(shí)行自下而上分段灌漿，當(dāng)錨孔為水平孔或仰孔時，可在孔口安設(shè)灌漿塞，全孔一次灌注，灌漿壓力為0.3MPa，水泥標(biāo)號不低于325級，濃漿進(jìn)，濃漿出，在0.3MPa灌漿壓力下，灌漿段吸漿量小于0.（3）實(shí)踐證明，錨孔圍巖灌漿，細(xì)致施灌一次效果已很顯著，多次簡潔地重復(fù)施灌，往往延誤工期，造成奢侈，效益也提高不多，如遇一次施灌效果不能滿足設(shè)計(jì)要求時，可接受下列補(bǔ)救措施：①提高水泥細(xì)度，改善漿液可灌性；②改用化學(xué)灌漿。（4）錨孔圍巖灌漿時，如遇地質(zhì)條件差，發(fā)生嚴(yán)峻串孔時，將形成大面積承受灌漿壓力的緊急局面，對抗滑、抗傾覆穩(wěn)定極其不利，故該項(xiàng)灌漿應(yīng)優(yōu)先接受單孔單灌，即灌一孔再鉆相鄰孔。若效果仍未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則可接受：①充水平壓，將串通的孔逐孔充水，也可堵塞孔口將孔內(nèi)積水低壓循環(huán)，既可削減串漿可能，又可將小量串漿立刻沖出去，避開在孔內(nèi)沉淀；②先臨時封堵鄰孔，待灌漿結(jié)束后，再對鄰孔進(jìn)行掃孔，嚴(yán)峻串孔時，應(yīng)會同監(jiān)理、設(shè)計(jì)人員探討，并實(shí)行有效的補(bǔ)救措施。（5）錨孔圍巖灌漿后，還須掃孔，復(fù)原錨索孔道的正常作用。掃孔時間的選擇，首先應(yīng)考慮不損壞縫內(nèi)充填的水泥結(jié)石，其次是在易于掃孔作業(yè)，齡期太長，強(qiáng)度增高后，將加大掃孔工時，增加造價(jià)，詳細(xì)掃孔時間，可通過試驗(yàn)選定，一般以1～3d為宜，掃孔后的鉆孔應(yīng)沖洗干凈，孔內(nèi)不得殘留廢渣，掃孔深度和錨索長度仍按原設(shè)計(jì)圖紙施工。（6）當(dāng)巖面凹凸不平，以及裂開極為嚴(yán)峻，尤其是各種裂隙交織發(fā)育，使邊坡巖體的穩(wěn)定性大為降低，更為嚴(yán)峻的是孔口有大量風(fēng)化巖體的存在，撬除孔口危巖，加大框架和巖體的接觸面和張拉噸位適當(dāng)降低。4.2施工緣由（1）錨索張拉伸長值超標(biāo)。張拉實(shí)測伸長值超出計(jì)算值（－5％，＋10％）。出現(xiàn)伸長值異樣的緣由包括：錨固段裂隙竄漿使張拉段縮短、地質(zhì)裂隙受壓閉合等。處理方法包括：確認(rèn)為地質(zhì)緣由造成伸長值異樣而保留運(yùn)用、整束錨索返工等，經(jīng)過處理的錨索均能滿足設(shè)計(jì)要求。（2）錨索夾片滑動或鎖定回縮量超標(biāo)。出現(xiàn)夾片滑動或鎖定回縮量超標(biāo)現(xiàn)象。出現(xiàn)異樣的緣由包括：個別批次的錨具夾片加工缺陷、鋼絞線被塵粉粘染等，處理方法包括：卸荷后更換夾片重新張拉、單根鋼絞線補(bǔ)償張拉等，經(jīng)過處理的錨索張拉噸位達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（3）錨索張拉段灌漿異樣狀況。在灌漿過程經(jīng)常遇到裂隙漏漿、堵管等異樣狀況，分別進(jìn)行了封堵裂隙、延長并漿時間等處理或增補(bǔ)錨索。5.錨索預(yù)應(yīng)力損失分析及防治措施5.1錨索預(yù)應(yīng)力損失顯著現(xiàn)象及緣由（1）現(xiàn)象：預(yù)應(yīng)力錨索施工完畢后預(yù)應(yīng)力筋松弛,應(yīng)力值達(dá)不到設(shè)計(jì)值。（2）緣由分析：①錨具滑絲或鋼絞線(鋼絲束)內(nèi)有斷絲。②鋼絞線(鋼絲)的松弛率超限；③量測表數(shù)值有誤，實(shí)際張拉值偏?。虎苠^具下混凝土局部破壞變形過大；⑤鋼索和孔道間摩阻力過大。⑥圍巖發(fā)生位移以及鋼絞線松弛；⑦混凝土的干縮、徐變，巖體的流變等因素的影響。⑧錨具變形和壓密、預(yù)應(yīng)力筋回縮和接縫壓密引起的應(yīng)力損失。5.2整治預(yù)應(yīng)力損失實(shí)施程序預(yù)應(yīng)力錨索的錨固荷載及其變更規(guī)律是保證邊坡加固效果的重要因素,在詳細(xì)分析影響預(yù)應(yīng)力錨索長期荷載變更因素的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步依據(jù)大量現(xiàn)場長期監(jiān)測資料的統(tǒng)計(jì)分析,提出了預(yù)應(yīng)力錨索長期荷載的變更規(guī)律及預(yù)料.預(yù)應(yīng)力錨索的錨固荷載的變更可以分為3個主要階段,即快速下降階段、波動變更階段和穩(wěn)定變更階段;限制預(yù)應(yīng)力錨索錨固長期荷載的因素主要為鋼鉸線松弛、巖體蠕變、溫度變更等.將提出的預(yù)料對實(shí)際工程中的錨索進(jìn)行了預(yù)料,才得出了較為一樣的結(jié)果。5.3實(shí)施的詳細(xì)措施（1）削減錨具變形和壓密、預(yù)應(yīng)力筋回縮和接縫壓密引起的應(yīng)力損失，可接受超張拉的方法彌補(bǔ)其產(chǎn)生的應(yīng)力損失;留意選用變形值較小的錨具,對于短小構(gòu)件尤為重要。（2）對圍巖條件的視察。必需將錨頭錨于堅(jiān)硬的巖體中,使錨索有穩(wěn)定的根基。外錨端也必需堅(jiān)實(shí),以避開應(yīng)力集中區(qū)巖體徐變過大,增加應(yīng)力損失。（3）選擇適宜的時間對錨索張拉或補(bǔ)償張拉。首先在安裝時進(jìn)行超張拉,并持荷一段時間,假如反復(fù)超張拉二次,效果更為顯著;更重要的是在施工后,應(yīng)在部分初期應(yīng)力損失完成后,進(jìn)行補(bǔ)償張拉,且張拉時間不宜拖得太久。一般在3～30天進(jìn)行較合適,補(bǔ)償張拉次數(shù)越多,效果越好,可補(bǔ)償70%以上的應(yīng)力損