福寧高速公路中預(yù)應(yīng)力錨索工程實(shí)踐

福寧高速公路中預(yù)應(yīng)力錨索工程實(shí)踐

近年來(lái)，預(yù)緊懸索的使用越來(lái)越多。福建省福鼎至寧德高速公路全線有11處邊坡工點(diǎn)采用了錨索加固,錨索長(zhǎng)度累計(jì)約6萬(wàn)多延米,最大單索長(zhǎng)達(dá)55m。由于我國(guó)公路部門未出臺(tái)這方面的施工及質(zhì)量驗(yàn)收的規(guī)范,相關(guān)部門的規(guī)范在路塹邊坡上的通用性有限,導(dǎo)致工程建設(shè)中難于監(jiān)控及評(píng)價(jià)。本文通過(guò)對(duì)福寧高速公路中預(yù)應(yīng)力錨索工程實(shí)踐的總結(jié),形成了一套施工技術(shù)及質(zhì)量驗(yàn)收細(xì)則。1主承包商建筑工藝要求預(yù)應(yīng)力錨索施工是一項(xiàng)施工難度、技術(shù)難度較大的作業(yè),主要施工工序包括鉆孔、編索、安裝、灌漿、張拉、封錨6大工序。1.1坡面坐標(biāo)偏差、鉆進(jìn)過(guò)程、錨固直徑、坡面直徑等情況的影響(1)鉆機(jī):應(yīng)當(dāng)根據(jù)錨固地層的類型、鉆孔直徑、鉆孔工地的場(chǎng)地條件等來(lái)選取鉆孔設(shè)備。巖層中應(yīng)優(yōu)先選用以壓縮空氣為動(dòng)力的潛孔沖擊鉆機(jī);在巖層破碎或松軟等易于塌縮孔地層中宜采用跟套管的鉆進(jìn)技術(shù)和旋轉(zhuǎn)鉆。(2)鉆進(jìn)方式:采用無(wú)水鉆進(jìn),禁止開水鉆。(3)鉆孔要求:如發(fā)現(xiàn)鄰孔干擾,可采用間隔鉆孔;孔點(diǎn)坐標(biāo)不得與設(shè)計(jì)的坡面坐標(biāo)偏差:(±(4)鉆進(jìn)過(guò)程要求:鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)對(duì)每個(gè)孔的地層變化、鉆進(jìn)狀態(tài)(鉆壓、鉆速)、地下水及一些特殊情況做現(xiàn)場(chǎng)記錄(附錄)。如遇地層松散、破碎時(shí),應(yīng)采用跟管鉆進(jìn)技術(shù);如遇塌孔,應(yīng)立即停鉆,進(jìn)行固壁灌漿處理(灌漿壓力0.1～0.2Mpa),待水泥砂漿初凝后,重新掃孔鉆進(jìn)。鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度之后,不能立即停鉆,必須在停止進(jìn)尺的情況下,穩(wěn)鉆1～2min,達(dá)到設(shè)計(jì)的錨固直徑。(5)鉆孔孔壁:鉆孔孔壁可用高壓氣吹干。若遇錨孔中有承壓水流出,待水壓、水量變小后方可下錨索與注漿,必要時(shí)在周圍設(shè)置排水孔或采用固結(jié)注漿。(6)錨孔檢驗(yàn):鉆孔完成后,須經(jīng)檢驗(yàn)合格后,方可進(jìn)入下道工序。孔徑、孔深檢查一般采用設(shè)計(jì)孔徑鉆頭在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理旁站下驗(yàn)孔,要求驗(yàn)孔過(guò)程中鉆頭平順推進(jìn),不產(chǎn)生沖擊或拌動(dòng),退鉆要求順暢,用高壓風(fēng)吹驗(yàn)不存在明顯飛濺塵渣及水體現(xiàn)象。同時(shí)要求復(fù)查錨孔孔位、傾角和方位,全部檢驗(yàn)項(xiàng)目合格后,即可認(rèn)為錨孔檢驗(yàn)合格。對(duì)于下傾的錨孔,鉆孔完成和清理后,應(yīng)對(duì)孔口進(jìn)行暫時(shí)封堵,不讓碎屑、雜物進(jìn)入孔口。1.2錨索的管端布置(1)錨索體的制作錨索制作前應(yīng)對(duì)鉆孔實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量,并按孔號(hào)截取錨索體材料;鋼絞線必須采用機(jī)械切割,嚴(yán)禁電弧切割,不得采用焊接,不能有銹蝕、損壞。然后將鋼絞線在編索平臺(tái)上拉直,錨索體用防銹劑涂刷防銹層,防銹劑的使用方法及技術(shù)要求應(yīng)符合生產(chǎn)廠家的規(guī)定。每根錨索的錨固段長(zhǎng)度與設(shè)計(jì)值的誤差不得超過(guò)±5cm。自由段長(zhǎng)度應(yīng)充分考慮張拉設(shè)備和施工工藝要求,一般預(yù)留1～1.5m。(2)安置注漿管注漿管材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,尺寸適中,并具有足夠的強(qiáng)度。對(duì)于全段一次注漿,注漿管捆扎在錨索體的中間,其管端距離錨索未端不得超過(guò)20cm。對(duì)于二次補(bǔ)充注漿,須另置注漿管捆扎在防腐管的外面,隨著錨索一起下放到鉆孔中,其管端距離自由段未端不得超過(guò)20cm。如采用二次高壓注漿,則須另置注漿管(主要為補(bǔ)充注漿),捆扎在防腐管的外面,隨著錨索一起下放到鉆孔中,其管端距離錨索末端不得超過(guò)100cm,管底出口處亦用膠布封住,且從管端50cm處開始向上每隔2m左右作出1m長(zhǎng)的花管。(3)安置配件配件包括隔離架(架線環(huán))、緊箍環(huán)(束線環(huán))、導(dǎo)向帽。所有鋼絞線組成的錨索體,在錨固段均應(yīng)使用隔離架,其間距一般為1.0～1.5m,并捆扎牢靠。緊箍環(huán)間距為1.0～1.5m,在錨固段緊箍環(huán)與隔離架間隔分布,捆扎牢靠;自由段一般每隔2m設(shè)置一道緊箍環(huán),和對(duì)中支架錯(cuò)開布置,對(duì)中支架的間距一般為1.5～2m。在安裝完隔離架、緊箍環(huán)之后必須在錨索末端安裝導(dǎo)向帽。(4)安裝防腐管錨索自由段應(yīng)選用聚氯乙烯或聚丙烯軟塑料管對(duì)每一根鋼絞線進(jìn)行防護(hù),套管內(nèi)所有空間應(yīng)用油脂充填,其長(zhǎng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,其內(nèi)徑應(yīng)比錨索體外徑大10mm,以防止張拉時(shí)脹裂。若使用工廠生產(chǎn)的帶套管的鋼絞線(如無(wú)粘結(jié)鋼絞線)時(shí),應(yīng)將錨固段和錨頭長(zhǎng)度范圍的套管剝?nèi)?并用清洗劑將套管內(nèi)附著在鋼絞線上的油脂清洗干凈。(5)安置止水環(huán)錨固段與自由段連接處,即防腐管的末端必須安置止水環(huán),并纏繞上膠布,纏繞長(zhǎng)度不得低于200mm,以防止注漿時(shí)漿液進(jìn)入自由段。1.3錨索的運(yùn)輸和吊裝過(guò)程注意事項(xiàng)(1)錨索應(yīng)存放在干燥、清潔的地方,錨索體裸露部分應(yīng)用浸漬油脂的紙張或塑料布進(jìn)行防潮處理,不得露天存放,不得受到機(jī)械損壞,不得讓焊渣、油濺落在錨索體上。錨索應(yīng)遵循隨用隨做的原則,對(duì)存放時(shí)間較長(zhǎng)的錨索在使用前要進(jìn)行嚴(yán)格的檢查。(2)錨索的運(yùn)輸與吊裝應(yīng)因地制宜擬定方案,錨索運(yùn)輸應(yīng)按下列規(guī)定執(zhí)行:水平運(yùn)輸中,各支點(diǎn)間距不得大于2m,錨索彎轉(zhuǎn)半徑不宜太小,以不改變錨索結(jié)構(gòu)為限;垂直運(yùn)輸時(shí),除主吊點(diǎn)外,其他吊點(diǎn)應(yīng)能使錨索快速、安全脫鉤;運(yùn)輸、吊裝過(guò)程中,應(yīng)細(xì)心操作,不得損傷錨索及其防護(hù)涂層。(3)錨索安裝前應(yīng)對(duì)鉆孔重新進(jìn)行檢查,對(duì)塌孔、掉塊應(yīng)進(jìn)行清理或處理;應(yīng)對(duì)錨索體進(jìn)行詳細(xì)檢查,對(duì)損壞的防護(hù)層、配件、螺紋應(yīng)進(jìn)行修復(fù)。推送錨索時(shí)用力要均勻一致,應(yīng)防止在推送過(guò)程中損傷錨索配件和防護(hù)層;不得使錨索體轉(zhuǎn)動(dòng)、并不斷檢查排氣管和注漿管,應(yīng)確保將錨索體推送至預(yù)定的深度后排氣管和注漿管暢通;推送錨索困難時(shí),應(yīng)將錨索抽出,對(duì)抽出的錨索應(yīng)仔細(xì)進(jìn)行檢查,并對(duì)配件安放固定的有效性、防護(hù)層的損壞程度、孔的清潔度及排氣管和注漿管的狀況進(jìn)行觀察,當(dāng)發(fā)現(xiàn)錨索體配件有移動(dòng)、脫落或錨索上粘附的粉塵和泥土較多時(shí),應(yīng)加強(qiáng)配件的固定措施并對(duì)其他鉆孔進(jìn)行檢查,必要時(shí)對(duì)鉆孔重新進(jìn)行清理。1.4水泥漿體的配制(1)注漿設(shè)備注漿設(shè)備應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用的注漿材料、注漿方式和注漿壓力,并結(jié)合實(shí)際錨固地層情況,綜合確定選用。(2)注漿材料一般為水泥砂漿,漿體強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。水泥砂漿中水泥應(yīng)采用42.5R以上普通硅酸鹽水泥,砂用中砂,含泥量不大于3%。配制漿體時(shí),各種材料的比例應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求摻入并按重量計(jì)量;灰漿攪拌必須采用機(jī)械強(qiáng)制拌和,注漿漿液應(yīng)攪拌均勻,隨拌隨用,漿液應(yīng)在初凝前用完,并嚴(yán)防石塊、雜物混入漿液。(3)注漿過(guò)程要求注漿作業(yè)開始和中途停止較長(zhǎng)時(shí)間再作業(yè)時(shí),宜用水或稀水泥漿潤(rùn)滑注漿泵及注漿管路。注漿程序和注漿壓力應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行,如設(shè)計(jì)無(wú)要求可采用以下方法之一:一次性全段注漿、二次補(bǔ)充注漿、二次高壓注漿(劈裂注漿)。(4)每次灌漿結(jié)束都應(yīng)穩(wěn)壓15～20min,以使灌漿充分。注漿結(jié)束之后,應(yīng)將注漿管、注漿槍和注漿套管清洗干凈。1.5預(yù)應(yīng)力錨索張拉(1)張拉設(shè)備張拉設(shè)備必須采用專用設(shè)備,在張拉作業(yè)前,必須將張拉機(jī)具設(shè)備送有相應(yīng)資質(zhì)的計(jì)量單位進(jìn)行標(biāo)定,并繪制壓力表讀數(shù)與系統(tǒng)出力曲線。不是在同一系統(tǒng)標(biāo)定的千斤頂和壓力表不能相互混用,即使是油管型號(hào)或長(zhǎng)度的變化也可能會(huì)影響張拉系統(tǒng)的精度。為了確保張拉系統(tǒng)能可靠的進(jìn)行張拉,其額定出力值一般不應(yīng)小于錨索設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力值的1.5倍。張拉系統(tǒng)在正式使用滿3個(gè)月、經(jīng)裝卸檢修、受到強(qiáng)烈碰撞或損害后,都必須經(jīng)過(guò)重新標(biāo)定才能繼續(xù)使用。(2)張拉一般要求錨索張拉時(shí)采用“雙控法”,即采用張拉系統(tǒng)出力與錨索體伸長(zhǎng)值來(lái)綜合控制錨索應(yīng)力,以控制油表讀數(shù)為準(zhǔn),用伸長(zhǎng)量校核,當(dāng)實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論值差別(±6%)較大時(shí),應(yīng)暫停張拉,待查明原因并采取措施后方可進(jìn)行張拉。(3)張拉程序根據(jù)錨索類型及設(shè)計(jì)要求,可采取整體張拉、先單根預(yù)張拉然后整體張拉。常用張拉作業(yè)順序和技術(shù)要求如下:①預(yù)張拉。采用整體張拉時(shí),正式張拉前必須取0.1～0.2倍設(shè)計(jì)應(yīng)力值對(duì)錨索體進(jìn)行1～2次預(yù)張拉,確保其各部位緊密接觸,索體完全平直;采用先單根預(yù)張拉然后整體張拉的方法時(shí),錨索各單元體的預(yù)拉應(yīng)力值應(yīng)當(dāng)一致,預(yù)加應(yīng)力總值不宜大于設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力的10%,也不宜小于5%。②預(yù)應(yīng)力錨索的張拉宜采用超張拉,超張拉應(yīng)力值應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,一般為設(shè)計(jì)應(yīng)力值的1.1倍。預(yù)應(yīng)力錨索的張拉宜分為5～6級(jí)進(jìn)行,考慮到張拉時(shí)應(yīng)力向遠(yuǎn)端分布的時(shí)效性,以及施工的安全性,加載速率不宜太快,并且在達(dá)到每一級(jí)張拉應(yīng)力的預(yù)定值后,應(yīng)使張拉設(shè)備穩(wěn)壓一定時(shí)間,在張拉系統(tǒng)出力值不變時(shí),確信油壓表無(wú)壓力向下漂移后再進(jìn)行鎖定。除最大一級(jí)張拉要穩(wěn)定25～30min外,其余每級(jí)持荷穩(wěn)定時(shí)間為5min,并分別記錄每級(jí)荷載對(duì)應(yīng)的錨索體的伸長(zhǎng)量,按附錄表格記錄。張拉時(shí)錨索的受力要均勻,發(fā)現(xiàn)異常情況,應(yīng)分析原因,并及時(shí)處理解決。建議采用以下張拉方式:0→0.1P→0.3P→0.5P→0.7P→0.9P→1.1P→鎖定(P為設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力)③補(bǔ)張拉。張拉完成鎖定后72h,應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)張拉至1.1P再鎖定,然后進(jìn)入觀測(cè)期,根據(jù)觀測(cè)情況,如沒有發(fā)現(xiàn)異常情況,可于補(bǔ)張拉后第7d封錨。1.6弧燒割錨索安裝錨索最終鎖定后,須用機(jī)械切割余露錨索,嚴(yán)禁電弧燒割,并應(yīng)留長(zhǎng)5～10cm外露錨索,以防拽滑。待錨索補(bǔ)充段注漿結(jié)束之后方可封錨(如有),必須用混凝土把錨頭封閉,以防止風(fēng)化侵蝕。2試驗(yàn)及結(jié)果試驗(yàn)為了確定錨索的極限錨固力,驗(yàn)證錨索的各種安全系數(shù)、錨固性能、設(shè)計(jì)參數(shù)以及施工工藝的合理性,在與工作錨索相同的地層中進(jìn)行各種試驗(yàn),主要包括基本試驗(yàn)(性能試驗(yàn))和驗(yàn)收試驗(yàn)。對(duì)重要工程或設(shè)計(jì)要求的工程,應(yīng)埋設(shè)儀器進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。2.1試驗(yàn)結(jié)果及分析該試驗(yàn)主要是檢查錨索在特定現(xiàn)場(chǎng)條件下的適應(yīng)性。每段邊坡錨索試驗(yàn)的數(shù)量不應(yīng)少于3根。但工作錨索類型和地層條件發(fā)生變化時(shí),應(yīng)對(duì)工程中使用的每一種類型的錨索進(jìn)行補(bǔ)充試驗(yàn),這時(shí)錨索可按照錨索的形式及角度、地層類型、錨索的承載力等分類。試驗(yàn)具體要求如下。(1)試驗(yàn)最大荷載試驗(yàn)最大荷載不應(yīng)超過(guò)錨索強(qiáng)度標(biāo)值的0.7倍。(2)加荷方式采用循環(huán)加荷5次,初始加荷取A·f(3)觀測(cè)時(shí)間每級(jí)荷載觀測(cè)時(shí)間為5min;最大一級(jí)荷載應(yīng)保持10min,如果在10min內(nèi)總位移量超過(guò)10mm,應(yīng)將該級(jí)荷載再持續(xù)60min,并在15min、20min、25min、30min、45min和60min時(shí)分別記錄位移量。(4)測(cè)讀次數(shù)在每級(jí)加荷等級(jí)的觀測(cè)時(shí)間內(nèi),測(cè)讀錨頭位移不少于3次。(5)加荷條件在每級(jí)加荷等級(jí)觀測(cè)時(shí)間內(nèi),錨頭位移量不大于0.1mm時(shí),方可施加下一級(jí)荷載,形成如表1的記錄表格。試驗(yàn)完成后應(yīng)對(duì)記錄進(jìn)行分析總結(jié),若發(fā)現(xiàn)下述情況之一則錨索破壞:后一級(jí)荷載產(chǎn)生的錨頭位移增量達(dá)到或超過(guò)前一級(jí)荷載產(chǎn)生位移增量的2倍;錨索位移不收斂;錨頭位移超過(guò)設(shè)計(jì)允許位移值。2.2最大荷載作用下錨索受力分析(1)一般要求試驗(yàn)時(shí)不用夾片,錨索鎖定前作。(2)試驗(yàn)數(shù)目每段邊坡試驗(yàn)的數(shù)量為錨索總根數(shù)的5%,且不應(yīng)少于3根。(3)試驗(yàn)最大荷載最大試驗(yàn)荷載為錨索設(shè)計(jì)軸向拉力的1.5倍,不應(yīng)超過(guò)錨索的0.75A·f(4)加荷方式采用循環(huán)加荷7次,依次為錨索設(shè)計(jì)軸向拉力的0.10倍、0.25倍、0.50倍、0.75倍、1.0倍、1.20倍、1.50倍,每級(jí)荷載觀測(cè)時(shí)間依次為5min、5min、10min、10min、15min、15min、15min。(5)測(cè)讀次數(shù)在每級(jí)加荷等級(jí)的觀測(cè)時(shí)間內(nèi),測(cè)讀錨頭位移不少于3次。(6)最大試驗(yàn)荷載觀測(cè)15min后,卸荷至錨索設(shè)計(jì)軸向拉力的0.1倍,量測(cè)位移。(7)加荷條件在每級(jí)加荷等級(jí)觀測(cè)時(shí)間內(nèi),錨頭位移量不大于0.1mm時(shí),方可施加下一級(jí)荷載,形成記錄表格,并進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果的整理與分析。(8)錨索驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)錨索在最大試驗(yàn)荷載(1.5倍設(shè)計(jì)軸向拉力)作用下,軸應(yīng)力小于或等于其強(qiáng)度的75%;在最大試驗(yàn)荷載作用下,塑性變形占總變形量的1%以下;在P-S(荷載-位移圖)曲線上無(wú)轉(zhuǎn)折點(diǎn),P-S曲線呈直線或平滑的曲線狀,且最大試驗(yàn)荷載下錨頭位移要達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài);錨索的總彈性位移超過(guò)錨索體自由段長(zhǎng)度理論彈性伸長(zhǎng)的75%,且小于錨索體自由段長(zhǎng)度與1/2錨固體長(zhǎng)度之和的理論彈性伸長(zhǎng)。2.3錨索的監(jiān)測(cè)和標(biāo)定(1)預(yù)應(yīng)力錨索工程是長(zhǎng)期監(jiān)控工程,應(yīng)設(shè)置鋼弦式應(yīng)力傳感器對(duì)錨索進(jìn)行長(zhǎng)期的預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)。(2)對(duì)用于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的永久性錨索的數(shù)量不應(yīng)少于5根。(3)對(duì)于所有的