高邊坡預應力錨索施工技術

/高邊坡預應力錨索施工技術一、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,其下為強風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;其下為粘土質砂,厚度約5.0m,強風化泥質砂巖,厚度約10～15m,下部為強風化玄武巖,節(jié)理發(fā)育,巖體極為裂開,巖質較軟,邊坡穩(wěn)定性差,屬不良地質路段,邊坡共分三級,開挖高度最高達33米。邊坡開挖后,坡體裂開,節(jié)理裂隙發(fā)育,且傾向路基,坡體表現為強風化玄武巖、強風化泥質砂巖和坡殘積粘性土。依據設計圖紙所示，此段路基防護型式為第一級錨桿格子梁，其次級為錨鎖地梁，第三級漿砌片石網格植草。下面本文就介紹本標段內的壓力分散型預應力錨鎖施工技術及二、壓力分散型預應力錨索加固方案1、作用機理預應力錨索地梁加固防護是把裂開松散巖體錨固在地層深部穩(wěn)固的巖體上,通過施加預應力,使錨固范圍內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,從而達到加固邊坡的目的。通過對陰影部分坡體施加預應力錨索,把坡體錨固于潛在滑移面下穩(wěn)定的中微風化變粒巖中,保持現有坡面狀態(tài)而深化坡體內部進行大范圍加固。預先主動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,漿液能充填坡體內裂隙和空隙,提高了坡體內裂開巖體的強度,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、錨索的桿體結構錨索由鋼絞線、導向帽、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;張拉段:指錨頭以外部分,為錨索張拉鎖定施加預應力而預留的,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就位鉆孔清孔錨索入孔注漿澆注錨墩錨索張拉、補張拉鎖定封錨養(yǎng)護、噴涂錨索編號錨索制作、拉拔試驗測定錨孔位置報驗報驗報驗

3.1主要機具設備錨索施工機具有MD50型錨桿鉆機,9m3/min空壓機,2SNS注漿機,ZB4500型電動油泵,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鍵工序。為確保鉆孔效率和保證鉆孔質量，接受潛孔沖擊式鉆機。按設計樁號接受全站儀按線路方向放出基線，定出孔口位置,按設計孔口位置在腳手架上安裝專用機座及鉆機,用方向架放出錨索方向角,以測角儀調整傾角達設計要求(設計要求孔傾斜誤差≤2°),將鉆機、機座及腳手架固定好,復核孔口位置、方位和傾角,確認無誤后,安上沖擊器和鉆頭,接上風管,進行鉆孔。鉆機鉆孔時，按錨索設計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計長度0.5m左右。鉆孔結束后,取下鉆桿及鉆具,沖洗干凈,擺放整齊以備接著運用。另用一根聚乙烯管復核孔深,并以高壓風吹孔,待孔內粉塵吹凈,拔出聚乙烯管,以織物或水泥袋紙塞好孔口備用。=1\*GB3①鉆孔過程中應留意的事項:(1)錨索孔鉆進過程中禁止水沖,實行干鉆,防止邊坡巖體工程地質條件惡化。(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計孔深，實際成孔深度要較設計孔深0.5m(4)鉆進過程中應對每一孔地層變更(巖粉狀況)、鉆進狀況(鉆壓、鉆速)、地下水狀況,以及某些特殊狀況等,進行記錄,若遇坍孔,應立刻停鉆進行固壁灌漿處理(灌漿壓力0.1～0.2MPa),灌漿36h后重新掃孔鉆進。(5)鉆進完成后須運用高壓空氣(風壓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強度。(6)錨孔完成后須經質檢部門檢查方可進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束后吹孔時，從孔中吹出的都是一些小石粒和灰色或黃色團粒而無粉塵，說明孔內有滲水，巖粉多貼附于孔壁，這時，若孔深已夠，則注入清水，以高壓風吹凈，直至吹出清水；若孔深不夠，雖沖擊器工作，仍有進尺，也必需立刻停鉆，拔出鉆具，洗孔后再接著鉆進，如此循環(huán)，直至結束。有時孔內滲水量大，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，沖擊器會自動停止工作，應拔出鉆具進行壓力注漿。塌孔、卡鉆的處理。當鉆孔穿越強風化巖層或巖體裂開帶時，往往發(fā)生塌孔。塌孔的主要標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，不管鉆進深度如何，都要立刻停止鉆進，拔出鉆具，進行固壁注漿，注漿壓力接受0.4MPa，漿液為水泥砂漿和水玻璃的混合液，24小時后重新鉆孔。雨季，常常順巖體裂開帶向孔內滲流泥漿，固壁注漿前，必需用水和風把泥漿洗出（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:錨索在鉆孔的同時于現場進行編制，內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計長度、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，鋼絞線截斷余量取50mm。將截好的鋼絞線平順地放在作業(yè)臺架上，量出內錨固段和錨索設計長度，分別作出標記；對除銹、除油污的鋼絞線進行嚴格質量檢查，合乎要求后按設計量出錨固段和張拉段長度，做好標記進行編組；在錨固段上每米設置一個隔離對中支架，對中支架應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，在用瀝青麻筋嚴密包袱，裝入PVC套管內，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的無粘結型的鋼絞線,鋼絞線標準強度不小于1860Mpa，接受無粘結鋼絞線，每孔設計噸位800KN，對應接受OVM15-8型錨具。鋼絞線截取以前,首先進行調直,要確保每一根鋼絞線始終順直,不扭不叉。鋼絞線的截斷最好接受無齒鋸,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,并進行嚴格的質量檢查,剔除不合格的,對合格的進行登記、掛牌、標記錨索編號(和鉆孔編號對應)。量出錨索的設計長度和錨固段三個單元的長度,分別做出標記,在每單元的起點位置安裝鋼質承載體及擠壓套,且錨索的端部安放導向帽,下錨時能夠順當入孔。為保證錨索在整個制作及下錨過程中不變形,每隔1.5m穿一個架線環(huán)(架線環(huán)依據鋼絞線數量而加工),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，沒有更多的技術問題。安裝上傾和水平錨索時要留意以下四點：檢查定位止?jié){環(huán)和限漿環(huán)的位置，損壞的，按技術要求更換；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，確認無誤后，再以高壓風清孔一次。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,要求錨索在孔內平直不扭,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,再下入。當定位止?jié){環(huán)到達孔口時，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，計算孔內錨索長度（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穿過，管口距離孔底約30～50cm，故注漿管應隨錨索同時入孔安裝。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。當孔口出現溢漿且持續(xù)時間≥2min后,方可停止注漿,且需二次補漿。3.5錨索地梁地梁為C30級鋼筋混凝土結構,是一個完全受壓構件,地梁必需連同OVM15錨具及孔口水紋管、螺旋筋、注漿管一起現場澆注。(1)測量放線:依據設計將各條地梁在道路方向的點位放出,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砂漿進行調平,遇局部架空接受M7.5漿砌片石嵌補。(3)鋼筋制作及安裝:鋼筋先除銹、調直,然后按大樣圖下料,加工成型,主筋搭接長度為30d,各項誤差均應在規(guī)范允許的范圍之內。(4)模板制作及安裝:因坡率較陡,支護存在困難,在側模邊打入鋼筋頭并用方木條和木楔支護以確保側面不跑模,頂模支護著力點則放在施工搭設的鋼管架上,使模板支撐穩(wěn)固。(5)澆注砼:先將模內浮渣余土清除干凈,在伸縮縫處預埋2cm厚泡沫隔板,按錨索傾角要求預埋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，鋼管用人字型鋼筋進行固定，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留的二次補注漿所用進漿管和出漿管。澆注時錨索3.7錨索張拉錨索張拉前,需對張拉設備進行標定。標定時,將靜探數顯儀、傳感器、油管和高壓油泵連好,高壓油泵啟動增壓,反復試驗3次,取平均值,繪出傳感器儀表讀數(相應荷載噸位kN)和油泵儀表讀數(MPa)曲線,作為錨索張拉時荷載限制的依據。試驗孔張拉:在錨索施工中,為確保加固平安及驗證錨索桿體施加應力的精確性,以確定巖土體力學參數,在施工前應進行拉拔破壞試驗。每處邊坡選三個試驗孔,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,錨固段如遇土質或砂土狀強風化巖應接受二次高壓劈裂法注漿。試驗孔下錨時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結果造成人為偏差,保證試驗結果精確。由于壓力分散型錨索各單元錨索長度不等,張拉時,同時施加張拉力,會使各組錨索產生不同拉力,進而達到的破壞荷載僅是各組錨索分別破環(huán)的荷載,達不到試驗的效果。。錨索最大試驗荷載為錨筋強度標準值的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為鋼絞線抗拉標準值),由此確定初始荷載為105kN,加荷增量也為105kN。②遵守錨索基本試驗加荷等級和觀測時間關系原則,經6個循環(huán)加載至最大試驗荷載。③在每級加荷等級觀測時間內,測讀錨頭位移不應少于3次。④每級加荷等級觀測時間內,錨頭位移量不大于1mm時,可施加一級荷載,否則延長觀測時間,直至錨頭位移增量2h小于2.0mm時(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)試驗結論。3根試驗錨索實際總彈性位移分別為134、125、130mm。依據公式L理=PL/ES得最大試驗荷載作用下理論伸長量分別為138、130、137mm。經比較,3根試驗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計預應力要求,擠壓套和鋼絞線的連接強度能滿足設計預應力要求。平安系數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為設計承載力500kN。由于本次錨索均未破壞,RU大于試驗最大荷載840kN,代入得K0=RU/NE>840/500=1.68。3.8封口注漿補償張拉后，立刻進行封孔注漿。對于下傾錨索，注漿管從預留孔插入，直至管口進到錨固段頂面約50cm；對于上傾和水平錨索，通過預留注漿管注漿?？字械目諝饨浻稍O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,孔中的空氣經外錨墩預留氣孔中排出。錨筋鎖定后,須用機械切割余露錨筋,嚴禁電弧燒割,并應留長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。為保質保量地按期完成施工任務，工地必需成立QC小組，自始至終每個階段堅持接受科學的工作方法，制定一系列對策和實施方法，剛好改善錨索體結構，主動改進施工工藝，接受先進的網絡技術組織施工，盡量做到均衡生產，使鉆孔、注漿、張拉、封錨等工序互不延誤，交叉進行，并按統(tǒng)一表格做好施工記錄。四、質量限制1.錨位點放線，各方向允許誤差均為±1cm。2．腳手架的搭設必需穩(wěn)定，對緊固件的緊固必需有人復核。3．按設計孔口座標在腳手架上安裝鉆機專用鋼管，將鉆機放在專用鋼管上，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，測角儀調整傾角，到滿足設計要求為止。將緊固件緊牢后，再核查一遍鉆機孔位座標、方位及傾角，確認無誤后，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，應立刻停鉆，進行固壁注漿處理，注漿24小時后重新掃孔鉆進。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、機械損傷及銹坑者應剔出。8．錨索的長度要依據鉆孔的實際深度確定，允許誤差±2cm，并對錨索按孔號相應編號。9．錨固段的定位導向花架、船形托架（兩者統(tǒng)一），應嚴格按設計要求安裝在錨索上，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，攪拌水泥砂漿應勻整，運用時不得有沉淀，為保證漿液性能可加入不同用途的外加劑，注漿充盈系數為1.1--1.3。12．嚴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，安裝時應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到設計強度后，方可進行。15．張拉前張拉設備要標定，重復三次取平均值。各根鋼紋線拉力不勻整系數在0.95--1.05之間，各根鋼紋線的拉力差為±5%。16．補張拉在