汽車開門防撞預(yù)警系統(tǒng)研究解讀

摘要當(dāng)今社會汽車的擁有量越來越大，但駐車時由于開門不當(dāng)造成同向行駛的非機(jī)動車、行人撞上車門，造成人員傷亡及不必要的車損，據(jù)本人調(diào)查后發(fā)現(xiàn)這一事故發(fā)生率是較高的。經(jīng)過查新，目前市場上還沒有關(guān)于開門防撞主動預(yù)防的產(chǎn)品，而人生安全是和諧社會的基礎(chǔ)，因此我考慮設(shè)計(jì)一個開門防撞主動預(yù)警裝置，本課題旨將思想防范轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)防范，從根本上避免因此類事故造成人員傷亡。經(jīng)過初步分析各傳感器的優(yōu)劣，本課題最終采用超聲波傳感器作為信息采集器，在查閱相關(guān)文獻(xiàn)與了解了所需知識后，設(shè)計(jì)確定了基本框架，我采用紅外接近開關(guān)和自制速度傳感器組成信息采集器，采集汽車駐車信息輸送至低壓電子信息處理器，分析判斷后發(fā)出工作指令，控制超聲波感應(yīng)系統(tǒng)的啟動。將超聲波傳感器的感測距離限定在一定范圍內(nèi)，當(dāng)在范圍內(nèi)檢測到有物體向車靠近即發(fā)出“請注意”的提醒聲，同時單片機(jī)運(yùn)行測移動物體的速度從而算出將到達(dá)車門的時間，當(dāng)時間小于所設(shè)定的值，要求發(fā)出電平信號使車門在一段時間內(nèi)無法打開。本設(shè)計(jì)不僅能夠?qū)崟r監(jiān)控汽車駐車的情況，還具有成本低、耗電少的特點(diǎn)：成本低——整個控制電路只有幾個電子元件組成；耗電少——整個電路中只有低壓12伏的幾個電子元件處于工作狀態(tài)，當(dāng)且僅當(dāng)速度傳感器檢測到速度為零時，同時開關(guān)門扭上的紅外感應(yīng)器感受到手的接近（即欲開門）時控制電路進(jìn)入預(yù)警和應(yīng)急處理狀態(tài)，以消除由于不當(dāng)開門造成同行人或騎車人相撞的安全隱患。關(guān)鍵詞：電子感應(yīng)技術(shù)單片機(jī)低能耗實(shí)時控制安全可靠一、課題背景“7月2日，一名出租車乘客在共和新路靈石路路口下車開門時，車門將一名過路的騎車人撞倒，騎車人經(jīng)搶救無效死亡。

8月8日，浦東高科西路滬南公路的路口，一輛家具城的班車的駕駛員遇紅燈停車等候時，一名急于轉(zhuǎn)車的女乘客突然打開車門，與隨后駛來的一輛燃?xì)庵鷦榆嚢l(fā)生碰撞，導(dǎo)致騎車人死亡。

10月8日，一名司機(jī)駕駛金杯面包車在西藏北路某路段的非機(jī)動車道內(nèi)停車，同樣是下車開門時車門撞擊路過的騎車人，導(dǎo)致騎車人當(dāng)場死亡?！边@是筆者在07年底的新聞晚報(bào)上看到的內(nèi)容，短時間內(nèi)由于轎車開門而導(dǎo)致的三起死亡事故讓人觸目驚心，筆者想到自己坐在后排想開車門時，頭要扭著看很久，特別是晚上在路邊下車的情況最讓人頭痛，根本就看不清楚車附近的情況，開一個門膽顫心驚，確實(shí)，想避免事故有時真的力不從心。09年8月6日，筆者在東方衛(wèi)視頻道又一次看到因汽車開門而導(dǎo)致的死亡事故，由此下定決心將此作為自己的研究課題，爭取制造出一個汽車開門防撞裝置來解決這一問題。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異和生活水平的迅速提高，汽車在人們生活中越來越普及。人們對于代步工具不僅要求舒適更要求安全，至于安全不僅要考慮自身安全同時也要考慮他人的安全，考慮了行駛安全、駐車安全更不能疏忽了駐車開門的安全，于是筆者想能否設(shè)計(jì)一個能根據(jù)駐車時車外的情況開門防撞及時報(bào)警的預(yù)警裝置。筆者首先做了查新的工作，發(fā)現(xiàn)尚且沒有解決汽車開門撞人問題的有關(guān)發(fā)明，所以筆者的這一想法是很有意義的。在查閱相關(guān)文獻(xiàn)與了解了所需知識后，設(shè)計(jì)確定了基本框架，筆者將采用單片機(jī)結(jié)合超聲波距離探測電路、LED顯示電路、聲音報(bào)警電路組成的防撞預(yù)警裝置、以及駐車判定和開門判斷裝置組成信息采集器，采集當(dāng)時信息輸送至低壓電子信息處理器，分析判斷后及時發(fā)出開門防撞預(yù)警裝置工作指令，啟動防撞預(yù)警裝置工作，預(yù)防由于不當(dāng)開門造成同行人或騎車人相撞的安全隱患。延時裝置延時裝置12V直流電源信息處理裝置探頭2探頭1單片機(jī)控制器超聲波發(fā)送LED顯示超聲波接收聲音報(bào)警圖一超聲波開門防撞智能預(yù)警裝置框圖超聲測距大致有以下二種方法：①取輸出脈沖的平均值電壓，該電壓(其幅值基本固定)與距離成正比，測量電壓即可測得距離；②測量輸出脈沖的寬度，即發(fā)射超聲波與接收超聲波的時間間隔t，故被測距離為S=V*t／2。本預(yù)警裝置電路采用第二種方案。由于超聲波的聲速與溫度有關(guān)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速基本不變。如果測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。因?yàn)槌暡ㄔ跇?biāo)準(zhǔn)空氣中的傳播速度為331.45米/秒，由單片機(jī)負(fù)責(zé)計(jì)時，單片機(jī)使用12.0M晶振，所以此系統(tǒng)的測量精度理論上可以達(dá)到毫米級。超聲波測距的算法設(shè)計(jì):超聲波在空氣中傳播速度為每秒鐘340米（15℃時）。X2是聲波返回的時刻，X1是聲波發(fā)射的時刻，X2-X1得出的是一個時間差的絕對值，假定X2-X1=0.03S，則有340m×0.03S=10.2m。由于在這10.2m的時間里，超聲波發(fā)出到遇到返射物返回的距離：L=340(m/s)×(X2-X1)(S)/2圖二第二種方案的好處是處理問題直接，能夠直觀地反映預(yù)警的情況。目前汽車開門防撞智能預(yù)警裝置的自制模型已完成，筆者希望設(shè)計(jì)變成實(shí)物后顯示出其的實(shí)際價值，使汽車開門防撞智能預(yù)警裝置真正達(dá)到自動化與智能化，且使成本降低，開創(chuàng)汽車開門防撞智能預(yù)警裝置的新領(lǐng)域。二、類似產(chǎn)品比較經(jīng)過市場調(diào)查與資料查詢，就目前而言汽車開門防撞智能預(yù)警裝置還是一個空白，查到一些想法類似的發(fā)明---倒車?yán)走_(dá)，筆者的課題構(gòu)思來源于倒車?yán)走_(dá)。三、設(shè)計(jì)與制作（一）控制電路設(shè)計(jì)這個開門防撞智能預(yù)警裝置組成，主要分為信息處理裝置和單片機(jī)控制器部分。信息處理裝置部分設(shè)計(jì)的理念是可靠、穩(wěn)定且成本低；單片機(jī)控制器部分是數(shù)據(jù)采集迅速、準(zhǔn)確，整個系統(tǒng)響應(yīng)速度快。信息處理電路部分設(shè)計(jì)成汽車狀態(tài)判斷部分和單片機(jī)控制電路驅(qū)動部分。開門防撞智能預(yù)警裝置的設(shè)計(jì)思路：當(dāng)汽車停穩(wěn)且有開門意向時信息處理裝置立即驅(qū)動單片機(jī)控制部分進(jìn)入工作狀態(tài)。進(jìn)入工作狀態(tài)的單片機(jī)開門防撞預(yù)警裝置,即刻進(jìn)入超聲波數(shù)據(jù)采集，并且進(jìn)行運(yùn)算記錄，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)的比對結(jié)果驅(qū)動相應(yīng)的報(bào)警，即本裝置采用定時65豪秒發(fā)送一次超聲波信號，單片機(jī)內(nèi)的定時器自信號發(fā)出時開始記錄脈沖數(shù)，一個脈沖是1微妙，當(dāng)接收到返回信號時停止計(jì)數(shù)，單片機(jī)計(jì)算出第一次測得的距離L1，同理再次測量下一脈沖測得的距離L2，兩個距離作一次比較，認(rèn)為靜止或遠(yuǎn)離的物體即L2-L1≥0則不報(bào)警；比較后認(rèn)為是接近的即L2-L1＜0則計(jì)算出物體移動的速度，通過單片機(jī)對移動物體的距離、速度分析判斷，當(dāng)開門有碰撞危險(xiǎn)時，預(yù)警裝置將自動鎖定開門裝置，同時語音報(bào)警，確保安全開門。當(dāng)在探測范圍之內(nèi)有移動物體靠近，但不至于馬上撞上打開的門時，在LED上顯示距離并語音報(bào)警，不鎖定開門機(jī)構(gòu)；當(dāng)在探測范圍之內(nèi)沒有移動物體時，語音提示可安全開門。信息處理裝置部分：開始設(shè)計(jì)本預(yù)警裝置時所考慮的是結(jié)構(gòu)安全可靠且工作穩(wěn)定；控制電路電源采用直流12V的車載電源。如圖三中的a、b點(diǎn)，確保安全節(jié)能。開門防撞智能預(yù)警裝置的工作與否，是根據(jù)信息處理裝置中的兩個傳感器所采集到的具體信息決定的。由此，采用移動傳感器與接近傳感器判斷當(dāng)時的具體情況，根據(jù)電位信號突變來驅(qū)動555型時間集成模塊的動作，使繼電器的線圈處于通電狀態(tài)或斷電狀態(tài)。在單片機(jī)控制器部分是否進(jìn)入工作狀態(tài)的判斷時，要求以當(dāng)時的汽車是否停穩(wěn)為優(yōu)先條件，即在接近感應(yīng)器觸發(fā)繼電器線圈（J1）線圈前串入一組位移感應(yīng)器觸發(fā)的常開觸點(diǎn)，確保電路中位移感應(yīng)器觸發(fā)的繼電器（J2）工作時繼電器（J1）才能上電，當(dāng)汽車處于移動狀態(tài)時，即使手去拉門，開門預(yù)警裝置也不會啟動報(bào)警。（信息處理裝置電路如圖三所示）目前試驗(yàn)裝置進(jìn)線電源為交流12V，通過如圖三中的四個1N4001二極管構(gòu)成的橋式整流電路。作用是將輸入的12V交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?2V直流電輸出，電容的作用是濾波，7809為三端穩(wěn)壓管，確保輸出穩(wěn)定的12V直流電源，位移感應(yīng)器的作用是接收汽車的行駛情況，同電位器匹配后觸發(fā)555型時間集成模塊的信號輸出，使得繼電器線圈工作；接近感應(yīng)器的作用同位移感應(yīng)器。圖三信息處理裝置單片機(jī)控制器硬件部分：圖四超聲波測距系統(tǒng)框圖超聲波測距預(yù)警裝置采用STC89C51單片機(jī),晶振:12M,單片機(jī)用P1.0口輸出超聲波換能器所需的40K方波信號,利用外中斷0口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號,顯示電路采用簡單的4位共陽LED數(shù)碼管,斷碼用74LS244,位碼用8550驅(qū)動。主要由單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分組成。采用TC89C51來實(shí)現(xiàn)對CX20106A紅外接收芯片和TCT40-10系列超聲波轉(zhuǎn)換模塊的控制。單片機(jī)通過P1.0引腳經(jīng)反相器來控制超聲波的發(fā)送，然后單片機(jī)不停的檢測INT0引腳，當(dāng)INT0引腳的電平由高電平變?yōu)榈碗娖綍r就認(rèn)為超聲波已經(jīng)返回。計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)據(jù)就是超聲波所經(jīng)歷的時間，通過換算就可以得到傳感器與障礙物之間的距離。圖五超聲波測距原理框圖圖六LED顯示電路圖圖七超聲波發(fā)射電路圖用單片機(jī)的P1.0口輸出超聲波換能器所需的40K方波信號，如圖7所示。圖八超聲波接收電路圖超聲波接收電路使用CX20106A集成電路對接收探頭受到的信號進(jìn)行放大、濾波。其總放大增益80db。以下是CX20106A的引腳注釋。1腳：超聲信號輸入端，該腳的輸入阻抗約為40kΩ。2腳：該腳與地之間連接RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。增大電阻R1或減小C1,將使負(fù)反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。但C1的改變會影響到頻率特性，一般在實(shí)際使用中不必改動，推薦選用參數(shù)為R1=4.7Ω，C1=1μF。3腳：該腳與地之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動大，易造成誤動作，推薦參數(shù)為3.3μf。4腳：接地端。5腳：該腳與電源間接入一個電阻，用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率f0，阻值越大，中心頻率越低。例如，取R=200kΩ時，f0≈42kHz，若取R=220kΩ，則中心頻率f0≈38kHz。6腳：該腳與地之間接一個積分電容，標(biāo)準(zhǔn)值為330pF，如果該電容取得太大，會使探測距離變短。7腳：遙控命令輸出端，它是集電極開路輸出方式，因此該引腳必須接上一個上拉電阻到電源端，推薦阻值為22kΩ，沒有接受信號時該端輸出為高電平，有信號時則產(chǎn)生下降。8腳：電源正極，4.5～5V。系統(tǒng)報(bào)警原理：通過超聲波兩次測距，計(jì)算物體到車門的時間Tp，根據(jù)Tp來判斷是否開車門。假設(shè)第一次測得的距離為L1，超聲波來回的時間為T1，第二次測得的距離為L2，超聲波來回的時間為T2，兩次測距的時間差為T3。側(cè)有L1=T1*340/2，L2=T2*340/2。物體速度為v=(L1-L2)/T3Tp=L2/v，將上面公式簡化，可得Tp=T2*T3/(T1-T2)因此單片機(jī)只要得到T1,T2,T3這三個值，便可通過計(jì)算得到Tp。單片機(jī)實(shí)現(xiàn)以上過程，主要通過單片機(jī)內(nèi)部的兩個16位定時器來實(shí)現(xiàn)，兩個定時器初始值為0，啟動定時器后，每隔10-6（微）秒定時器計(jì)數(shù)加1，因此只要在發(fā)射超聲波時啟動定時器，接收超聲波時關(guān)閉定時器，此時定時器里的數(shù)值便是超聲波來回的時間，單位是10-6（微）秒。單片機(jī)工作流程如下：上電后單片機(jī)進(jìn)行定時器清零，設(shè)置定時器工作模式為16位定時器，啟動定時器1，設(shè)定定時值為65ms。經(jīng)過65ms后，進(jìn)入定時器1中斷程序，在中斷程序中發(fā)超聲波脈沖（頻率為40KHz），并開啟定時器0，開啟外端口0中斷。當(dāng)超聲波碰到物體返回被另一超聲波探頭接收時，在單片機(jī)外端口0處有低電平產(chǎn)生，從而引發(fā)外端口0中斷，進(jìn)入外端口0中斷程序。在外端口0中斷程序中，將定時器0的值取出來，即為T1值，并啟動定時器1作為T3的計(jì)時，經(jīng)過一定延時后，再次發(fā)超聲波脈沖進(jìn)行第二次測距，再次啟動定時器0。超聲波第二次返回時，再次進(jìn)入外端口0中斷程序，取出定時器0的值，即為T2，取出定時器1的值，即為T3。返回主程序。在主程序中，將T1,T2,T3這三個值按上文所得公式進(jìn)行計(jì)算得到Tp。當(dāng)Tp>2000000（2s）時，啟動第一段錄音程序，為“安全可開車門”。當(dāng)0.5s<Tp<2s時，啟動第二段錄音程序，為“請注意”。當(dāng)Tp<0.5s時，啟動第三段錄音程序，為“車門已鎖”；同時鎖定開門裝置。四、結(jié)論綜上所述采用STC89C51單片機(jī)控制的超聲波開門防撞裝置的方案是可行的。用時間判斷危險(xiǎn)程度安全可靠，且成本低廉，筆者制作模型共計(jì)花去人民幣253元，具體見物料清單。物料清單名稱數(shù)量(件)價格(元)名稱數(shù)量(件)價格(元)感應(yīng)器135電子元件120超聲波發(fā)射頭19輔料40超聲波接收頭19變壓器112線路板328如投入批量生產(chǎn)還可使成本進(jìn)一步降低，具有一定的市場遠(yuǎn)景。不過目前仍存在一些問題，如報(bào)警系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)有待驗(yàn)證和提高，筆者希望通過改進(jìn)一定能制作出一款真正達(dá)到開門防撞自動預(yù)警裝置，有了它汽車開門更加安全保險(xiǎn)，為他人帶來安全。參考文獻(xiàn)：常斗南劉立夫，《小型可編程序控制器原理與實(shí)踐》沈陽遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1993。2、林小峰，《可編程序控制器原理與應(yīng)用》，北京高等教育出版社，1991。3、清華大學(xué)電子學(xué)教研組編童詩白主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).4、張鳳言編著.電子電路基礎(chǔ).第二版.北京：高等教育出版社.5、美）J.G.高特林著.電子學(xué)——模型、分析與系統(tǒng).高等教育出版社.6、周連貫主編.《電子技術(shù)基礎(chǔ)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.7、陳汝全主編.《電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.8、北京航空航天大學(xué)出版社出版《手把手教你學(xué)單片機(jī)》讀書的好處1、行萬里路，讀萬卷書。2、書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟。3、讀書破萬卷，下筆如有神。4、我所學(xué)到的任何有價值的知識都是由自學(xué)中得來的?！_(dá)爾文5、少壯不努力，老大徒悲傷。6、黑發(fā)不知勤學(xué)早，白首方悔讀書遲?！佌媲?、寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來。8、讀書要三到：心到、眼到、口到9、玉不琢、不成器，人不學(xué)、不知義。10、一日無書，百事荒廢?！悏?1、書是人類進(jìn)步的階梯。12、一日不讀口生，一日不寫手生。13、我撲在書上，就像饑餓的人撲在面包上?！郀柣?4、書到用時方恨少、事非經(jīng)過不知難?！懹?5、讀一本好書，就如同和一個高尚的人在交談——歌德16、讀一切好書，就是和許多高尚的人談話?！芽▋?7、學(xué)習(xí)永遠(yuǎn)不晚?！郀柣?8、少而好學(xué)，如日出之陽；壯而好學(xué)，如日中之光；志而好學(xué)，如炳燭之光?！獎⑾?9、學(xué)而不思則惘，思而不學(xué)則殆。——孔子20、讀書給人以快樂、給人以光彩、給人以才干?！喔戒涃Y料：不需要的可以自行刪除預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻施工工法一、前言在山嶺陡峭、地形復(fù)雜、山高谷深的地區(qū)，高等級公路通過的地段造成大量的高填深挖，高橋及隧道處處可見。在山谷深、地面橫坡陡峭的地段，路基難于填筑，旱橋跨越在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上造成較大的浪費(fèi)，同時也給路基穩(wěn)定及橋梁的橋樁、墩柱帶來隱患。采用新型高擋墻跨越不僅開挖面小，也可消耗廢方，起到安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的作用。個舊至冷墩二級公路預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻工程是采用40米高預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻進(jìn)行邊坡治理的項(xiàng)目，穩(wěn)定了高填方路基，減少了陡坡旱橋，預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)由于其合理的受力機(jī)理以及在軟弱巖體中能更有效的發(fā)揮土體承載力而提供了較大錨固力，通過施工經(jīng)總結(jié)形成本工法。二、工法特點(diǎn)1.采用MG-50A型潛孔沖擊鉆跟套管無水干鉆，能有效的預(yù)防塌孔，保證水泥漿與孔壁巖體的粘結(jié)強(qiáng)度。2.錨索材料選用低松弛環(huán)氧噴涂無粘結(jié)鋼絞線（ASTMT416-88a標(biāo)準(zhǔn)270級，強(qiáng)度Rby=1860Kpa，松弛率為3.5%，Φj=15.24mm），配套OVM15型錨具，鋼絞線強(qiáng)度高，性能好，可以在張拉結(jié)束后有效的進(jìn)行放張或補(bǔ)償張拉且彌補(bǔ)了鋼絞線在特殊環(huán)境下中長久防腐的問題。3.該體系能主動提供抗滑力，有效的控制巖體的位移，在錨索的錨固范圍內(nèi)產(chǎn)生亞應(yīng)力帶，從而從根本上改善巖體的力學(xué)性能。4.根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)情況，大噸位錨索主要錨于碎石土、亞粘土中，鑒于土體破碎，抗剪強(qiáng)度低，在錨索結(jié)構(gòu)上，通過對拉力型錨索與分散壓縮型錨索工作性能的比較，采用分散壓縮型錨索結(jié)構(gòu)有突出優(yōu)點(diǎn)。拉力型錨索與分散壓縮型錨索工作性能的比較見表1。表1拉力型錨索與分散壓縮型錨索工作性能的比較項(xiàng)目拉力型錨索分散壓縮型錨索巖體—水泥漿體間的粘結(jié)摩阻應(yīng)力分布狀況沿錨固體長度分布極不均勻，應(yīng)力集中嚴(yán)重，易發(fā)生漸進(jìn)性破壞沿錨固長度分布較均勻巖體—水泥漿體間的粘結(jié)摩阻應(yīng)力值總拉力大，粘結(jié)摩阻應(yīng)力值大總拉力可分散成幾個較小的壓力，粘結(jié)摩阻應(yīng)力值顯著減小粘結(jié)摩阻強(qiáng)度灌漿體受拉不會引起水泥漿體橫向擴(kuò)張而增大粘結(jié)摩阻強(qiáng)度灌漿體受壓產(chǎn)生橫向擴(kuò)張而使粘結(jié)摩阻強(qiáng)度增大錨索承載力錨固長度超過一定值后，承載力增長極其微弱錨索承載力隨錨固段長度增加而增加耐久性灌漿體受拉，易開裂，防腐性差灌漿體受壓，不易開裂，預(yù)應(yīng)力筋外有油脂、PVC涂層及水泥漿體多層防腐，耐久性好三、適用范圍本工法適用于公路、鐵路、水利、城市建設(shè)等相關(guān)領(lǐng)域的淺、中、深層土石混合滑坡、土滑坡、巖石滑坡的防治工程。四、工藝原理穿過邊坡滑動面的預(yù)應(yīng)力錨索，外端固定于抗滑樁上，另一端錨固在穩(wěn)定整體巖體土石混合體中。錨索的預(yù)應(yīng)力使不穩(wěn)定巖體處于較高圍壓的三向應(yīng)力狀態(tài)，巖體強(qiáng)度和變形比在單軸壓力及低圍壓條件下好的多，結(jié)構(gòu)面處于壓緊狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)面對巖體變形消極影響減弱，顯著提高了巖體的整體性，錨索的錨固力直接改變了滑動面上的應(yīng)力狀態(tài)和滑動穩(wěn)定條件。五、施工工藝（一）施工工藝流程（見圖1）錨索預(yù)應(yīng)力施作、樁位監(jiān)測錨索預(yù)應(yīng)力施作、樁位監(jiān)測回填土壓密、樁位監(jiān)測坡面整修樁位定位放樣工作平臺搭設(shè)挖孔、澆樁、放板回填土壓密至一定高度、樁位監(jiān)測樁上錨孔造孔、制索樁上錨孔鉆孔、制索錨索安裝、注漿錨索安裝、注漿錨索預(yù)緊錨索預(yù)應(yīng)力施作、樁位監(jiān)測回填土到位、樁上錨索張拉鎖定封錨圖1預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻施工工藝流程（二）施工要點(diǎn)1.樁板墻施工（1）樁基施工時，應(yīng)準(zhǔn)確核對平面位置，結(jié)合地形做好樁區(qū)地面截、排水及防滲工作。（2）樁基采用挖孔樁施工，施工方法主要有：碎石土開挖用洋鎬和鋼釬；軟、風(fēng)化巖石用風(fēng)鎬，；灰?guī)r、板巖人工用鋼釬硬鑿；有地下水用7.5KW，20—40米揚(yáng)程的淺水泵抽水人工鑿后，整體板巖和弧石用靜態(tài)爆破進(jìn)行鑿除。提升采用人工轆轤和電動葫蘆。挖孔及支撐護(hù)壁連續(xù)作業(yè)，護(hù)壁1米為一節(jié)，采用孔內(nèi)現(xiàn)澆，一天后拆模，嚴(yán)格按隔樁開挖的方法進(jìn)行。（3）挖孔到位后，清理孔底，重新進(jìn)行樁位放樣，復(fù)查準(zhǔn)確后開始綁軋鋼筋。在綁扎過程中若發(fā)現(xiàn)鋼筋籠位置偏差，應(yīng)及時將其調(diào)整準(zhǔn)確。（4）鋼筋的焊接和綁扎應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行。綁扎成型經(jīng)檢驗(yàn)合格后，轉(zhuǎn)入下道工序——模板安裝。（5）由于樁板墻結(jié)構(gòu)的特殊性，采用標(biāo)準(zhǔn)化的組合鋼模。模板支架與腳手架分離，避免引起模板變形。在混凝土澆筑之前，用同一種脫模劑涂刷模板，且不得污染鋼筋。安裝完畢后，對其平面位置、頂部標(biāo)高、節(jié)點(diǎn)聯(lián)系及縱橫向穩(wěn)定性進(jìn)行檢查。澆筑時發(fā)現(xiàn)模板有超過允許變形值的可能時，及時糾正。（6）樁板墻樁長均大于10米，為防止離析，利用串桶傾卸，且在中途設(shè)置一至兩道減速裝置。由于鋼筋密度大，用4臺插入式振動器同時進(jìn)行搗固，澆筑層厚度15cm左右。澆筑混凝土，必須一次性全樁澆成，否則視為斷樁。當(dāng)澆筑至預(yù)留錨孔處時，仔細(xì)振搗，以保證錨孔處的強(qiáng)度。在混凝土澆筑期間，設(shè)專人檢查支架、模板、鋼筋和預(yù)埋件等穩(wěn)固情況，發(fā)現(xiàn)松動、變形、移位時及時處理。專人填寫混凝土澆筑記錄。（7）擋土板為鋼筋混凝土矩形板，預(yù)制時兩側(cè)留有吊裝孔，同時作為泄水孔。擋土板采用直接搭接樁身的形式，樁、板連接的縫隙不用處理，若縫隙過大可采用瀝青麻絮填塞。擋土板采用平面堆放，受力面朝上（受力面按設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)識），其堆積高度不宜超過5塊，板塊間用木塊等支墊，并置于設(shè)計(jì)支點(diǎn)位置，運(yùn)輸過程要輕搬輕放。安裝時，應(yīng)豎向起吊，用手牽引，防止與樁相撞，將擋土板正確就位，同時應(yīng)做好防排水設(shè)施及填筑墻被填料，擋土板頂面不齊時，可用砂漿或現(xiàn)澆混凝土調(diào)整。2.樁后回填樁板墻段路基填土嚴(yán)格按照公路工程技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)施工，在填料選材和路基填筑工程中加強(qiáng)了試驗(yàn)工作，從長遠(yuǎn)考慮，在填土與樁板之間填一層50cm厚的碎石深水層，從而使?jié)B入填土路基中的雨水從擋板泄水孔排出，以保證錨索長久不受雨水的侵蝕，從而保證路基的工程質(zhì)量。3.預(yù)應(yīng)力錨索施工（1）施工準(zhǔn)備將預(yù)應(yīng)力的造孔設(shè)備、注漿設(shè)備、張拉設(shè)備調(diào)至工作面附近，待工作面完成后，馬上吊運(yùn)至工作面，所有施工材料均應(yīng)由出廠證明、合格證，鋼絞線應(yīng)檢測合格，做好施工場地的排水工作，材料、機(jī)械的防雨、防水工作，水、電等在前期施工中已接到位，稍做處理即可滿足施工要求。（2）回填土、壓密至一定高度。填土高度按錨索張拉控制程序施工。隨時進(jìn)行樁位監(jiān)測。（3）鉆孔鉆孔是預(yù)應(yīng)力錨索施工中控制工期的關(guān)鍵工序，為提高鉆孔效率和保證鉆孔質(zhì)量，采用MG-50A潛孔沖擊鉆機(jī)。該鉆機(jī)所配鉆桿是統(tǒng)一規(guī)格，按錨索設(shè)計(jì)長度將鉆機(jī)所需鉆桿擺放整齊，鉆桿用完孔深也恰好到位，由于鉆桿長度均有±5mm的誤差，要求實(shí)際鉆孔深度超出設(shè)計(jì)孔深0.5m左右。為防止惡化邊坡巖體的工程地質(zhì)條件和降低孔壁的粘結(jié)性，嚴(yán)禁開水鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過程中應(yīng)對每個孔的地層變化，鉆進(jìn)狀態(tài)（鉆進(jìn)、鉆壓）地下水及一些特殊情況做好現(xiàn)場記錄，如遇地層松散、破碎時應(yīng)用跟套管鉆進(jìn)技術(shù)，以使鉆孔完整不坍。如遇坍孔或地下水豐富時，應(yīng)立即停鉆，進(jìn)行固壁灌漿處理（灌漿壓力0.2～0.4Mpa），待水泥漿凝固后，再重新掃孔鉆進(jìn)。鉆孔到位后，用高壓風(fēng)（風(fēng)壓大于0.4Mpa）將孔內(nèi)的巖粉清干凈，然后，用預(yù)先做好的探孔裝置，進(jìn)行深孔，若探孔時輕松將探孔器送入孔底，鉆孔深度符合設(shè)計(jì)要求，經(jīng)驗(yàn)收同意后即可轉(zhuǎn)入下道工序——錨索安裝。（4）錨索制作錨索制作工藝流程編束通知單下料、清洗安裝承載體、擠壓P錨編束安裝支撐環(huán)安裝注漿管驗(yàn)收庫存穿束在預(yù)先平整好的下料場地上（場地要求寬4m、長40m左右）按下料長度進(jìn)行下料，每根絞線長度誤差控制在10cm左右。下料長度計(jì)算L下=∑Li+Lf+Lw式中L下——下料長度Li——各分段錨固長度Lf——錨索自由段長度Lw——錨索工作段長度下料要求用砂輪切割機(jī)切割好以后，鋼絞線一端剝除PE15cm，對剝除部分絞線除污洗凈，下好料以后，按要求設(shè)置承壓板、支撐環(huán)，支撐環(huán)每1m放1個，用GYJ60A型擠壓機(jī)對剝除部分?jǐn)D壓上P錨。索體要求綁扎牢固，絞線應(yīng)平行順直。對不同位置處的承載體相應(yīng)的絞線外露端做出臨時和永久性標(biāo)記。灌漿管綁扎在錨索體上，灌漿管頭部距孔底5～10cm，灌漿管使用前，要檢查有無破裂、堵賽。綁扎好的錨索頂部要安裝導(dǎo)向帽，以方便穿索。錨索制好后應(yīng)將承壓板、P錨外部涂上防腐油漆。檢查合格后的錨索標(biāo)識好以后分區(qū)存放，同時做好防雨、防曬工作。（5）錨索安裝向錨索孔安索前，要核對錨索編號是否與孔號一致，確認(rèn)無誤后，即可將錨索用人工抬至工作面，用人工將錨索平順穿入錨孔，當(dāng)外露部分滿足工作長度時即到位，停止穿索。錨索往孔內(nèi)穿時，索體必須平順，不得扭絞，同時應(yīng)避免損傷PE管及支撐環(huán)脫落。錨索安裝工作結(jié)束后即可進(jìn)行灌漿工作。（6）注漿注漿采用3SNS系列注漿泵，攪拌采用灰漿攪拌機(jī)進(jìn)行。漿液要攪拌均勻，隨絞隨用，并在初凝前用完。嚴(yán)防石塊等雜物混入漿液。注漿材料為純水泥漿，水泥選用普通硅酸鹽525＃，水灰比為0.38，外加10%UEA-Z型復(fù)合膨脹劑和0.6%的高效早強(qiáng)減水劑。漿體強(qiáng)度不小于40MPa，注漿壓力大于0.3MPa。邊注漿邊緩慢抽拔注漿管，保證注漿管口處于漿液面一下。并保證漿體密實(shí)、飽和，達(dá)到設(shè)計(jì)漿體強(qiáng)度。待孔口溢出清晰的漿體即可停止注漿。注漿過程中要做好相關(guān)記錄，并做好試驗(yàn)塊。（7）錨索的張拉待錨孔注漿體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，（按上述配合比施工一般七天就可達(dá)到40MPa以上）根據(jù)回填土的高程（一般高于相應(yīng)錨孔4米）和監(jiān)理工程師書面通知即可進(jìn)行張拉。張拉前須對張拉機(jī)具進(jìn)行配套標(biāo)定，計(jì)算出千斤頂受力與油壓的線性方程，用于張拉油壓與張拉力的控制。安裝錨板前，要用棉紗擦凈錨板內(nèi)的泥沙油污。鋼絞線穿入錨板的順序，力求與鋼絞線束綁扎的順序一致，防止交叉纏繞。張拉前，鋼絞線外包的PE護(hù)管用鋸條割掉（注意不要傷著鋼絞線），不得用火燒鋼絞線，剝除PE后要清除防腐油脂。錨索張拉應(yīng)根據(jù)填土情況、錨孔數(shù)分次分級進(jìn)行。張拉方式用小千斤頂對每個承載體按由內(nèi)向外的順序?qū)ΨQ進(jìn)行張拉，第一級觀測時間需穩(wěn)定10分鐘外，其余每一級需穩(wěn)定2—5分鐘，分別記錄每一級鋼絞線的預(yù)應(yīng)力施作情況。張拉過程中必須進(jìn)行樁位監(jiān)測和錨索應(yīng)力的測試工作。張拉結(jié)束后，將錨板外的鋼絞線處理好，不能松散，以備再進(jìn)行張拉。為防止外錨頭的長期暴露，每次結(jié)束后應(yīng)作相應(yīng)的防護(hù)。每級張拉的穩(wěn)定時間必須保證，張拉時以張拉油壓為主，伸長值進(jìn)行校核。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，必須停止作業(yè)進(jìn)行檢查，查明原因后方可繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)。預(yù)應(yīng)力施作時，對每一次控制應(yīng)力Nji應(yīng)進(jìn)行如下施作方式：①對每一孔錨索的每一次Nji的施作均應(yīng)按承載體由內(nèi)向外的順序進(jìn)行。且每一次的施作Nji針對每一個承載體上的鋼絞線又須按兩步來完成：（設(shè)控制應(yīng)力為Nji）測量、記錄持續(xù)2min第一步：00.1Nji0.25Nji0.5Nji（測量記錄后不頂壓鎖定）每根錨索的每一個承載體上的鋼絞線采用小千斤頂按第一步的步驟對稱張拉結(jié)束后進(jìn)行第二步的操作。測量、記錄持續(xù)2min測量、記錄第二步：00.5Nji0.75Nji1.0Nji不頂壓鎖定穩(wěn)壓3min②當(dāng)填土到位時，預(yù)應(yīng)力最終控制應(yīng)力的施作按①中第一步、第二步完成后對每根鋼絞線進(jìn)行頂壓鎖定。（8）再回填、壓密、造孔預(yù)應(yīng)力施作后再進(jìn)行回填、壓密工作（同時要進(jìn)行樁位的監(jiān)測），至一定的高度后，再造樁上上部錨索孔，如此循環(huán)5、6、7的工作。（9）張拉鎖定、封錨按以上工序循環(huán)進(jìn)行到回填土填滿到位后，對樁上所有錨索進(jìn)行張拉鎖定，每次張拉需對樁位進(jìn)行監(jiān)測。預(yù)應(yīng)力張拉完成后，用手提砂輪機(jī)切除多余鋼絞線，外留長度20cm。最后樁上保護(hù)罩，填充好油脂進(jìn)行封錨，封錨后保持樁面整潔美觀。4.軸力監(jiān)測樁、錨支擋體系的受力涉及到兩個方面，一是樁自身提供的抗力，一是錨索提供的抗力。兩者應(yīng)有一個合適的力度，錨索受力過大則設(shè)計(jì)安全性降低，樁身受力過大同樣對樁的安全性也構(gòu)成影響。我國《土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》中規(guī)定，對預(yù)應(yīng)力錨索軸力的永久觀測數(shù)量應(yīng)不少于5%，同時規(guī)定對應(yīng)力損失超過10%最終控制應(yīng)力時應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償，而大于最終控制應(yīng)力15%時應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力放松。要確切知道預(yù)應(yīng)力施加后錨索軸力的實(shí)際大小以便進(jìn)行相應(yīng)的處理，就須對錨索軸力進(jìn)行監(jiān)測。錨索軸力的監(jiān)測方法：錨索軸力施加之前選擇具有代表性的錨孔，在選定的錨孔處裝上特殊的傳感器元件，然后裝上錨具，通過預(yù)應(yīng)力的施作和觀測，即可測出不同時期錨索軸力的變化情況，從而進(jìn)行有關(guān)的處理，軸力讀數(shù)時應(yīng)與填土的情況以及樁身位移情況相對應(yīng)進(jìn)行觀測。由于樁上錨具采用特殊OVM產(chǎn)品，故傳感器元件應(yīng)與之相配套，個冷公路預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻選用的是遼寧丹東市三達(dá)測試儀器廠生產(chǎn)的GW型鋼弦式巖土錨測力計(jì)和GPC—1型袖珍式鋼弦頻率測定儀組成的測量系統(tǒng)（見圖2）。六、機(jī)具設(shè)備（見表2）表2機(jī)具設(shè)備序號機(jī)具名稱規(guī)格單位臺備注1鉆機(jī)MG-50A臺52壓風(fēng)機(jī)臺53注漿泵SNS200/100臺14灰漿攪拌機(jī)臺25油泵ZB4/500臺4帶S閥6千斤頂YCW250A臺17千斤頂YCW150A臺18千斤頂YDC240Q臺4帶頂壓頭4個9沉漿桶只210潛水泵臺211千分表只212擠壓機(jī)臺113砂輪切割機(jī)臺114對講機(jī)臺415手提砂輪機(jī)切割機(jī)臺216氧割設(shè)備套117配電盤個5181噸葫蘆個619小型電焊機(jī)臺120單根測力傳感器臺621精密液壓油壓表塊1022擠壓模套223單孔工作錨套12帶25副工作夾片七、勞力組織（見表3）表3勞力組織序號項(xiàng)目工種人數(shù)備注1樁板墻工程現(xiàn)場指揮12技術(shù)兼質(zhì)檢13板合司機(jī)34電工15振搗工46配料37試驗(yàn)員18電焊工39鋼筋工810修理工111架子模板工1512普工3313鉆孔現(xiàn)場指揮114技術(shù)兼質(zhì)檢1