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解析預應力錨索施工的工藝以及作用原理(一)
2011-01-28 00:00

錨索的作用原理
  預應力錨索是一種把鋼絞線埋入巖層內部進行預加應力的施工技術,傳遞主體結構的支護應力到深部穩定巖層的主動支護方式。錨索安設鎖緊后,錨索集中應力以45度壓力分線傳遞到支護結構物上,在預應力作用下,圍巖產生壓縮,可是圍巖在錨索的彈性壓縮下形成“承載拱”,提高了圍巖的整體性和內在抗力,增加其強度,增大圍巖的穩定強度。錨索支護能使結構物與圍巖連鎖在一起共同作用,能使圍巖發揮出更大的承載作用,有利于表面結構的穩定,并把結構和共同工作的圍巖介質組成復合體,被結構錨固的巖層能更有效地承受負荷產生的拉力和剪力,而且這些力的傳遞深度也比未經錨固結構的作用大得多。

預應力錨索支護一般分為自由式單孔多錨頭防腐型預應力錨索(對穿預應力錨索)和普通預應力錨索兩種。預應力錨索的施工一般分為施工準備、鉆孔、錨索制作、錨索安裝、錨墩澆筑(對穿錨索施工)、注漿、錨墩澆筑、張拉鎖定和封錨等幾個步驟,具體工藝措施如下:
一、施工準備
錨索施工前應完成材料、現場試驗、施工設備、測量放線及其它等一系列的施工準備。
1、材料
預應力錨索一般使用的鋼絞線采用高強度(1860MPa)低松弛無粘結鋼絞線,其性能指標應符合GB/T5224-1995和ASTMA416-98的規定。鋼絞線在運輸中應防止磨損。預應力錨索所使用的未鍍鋅的鋼絞線應采取防腐措施。所有上述材料均應有出廠合格證書和標牌,經監理人檢查合格后方可使用。每批預應力鋼絞線均應有材質成份的質量證明書,承包人應按監理人的指示按GB/T5224-1995的規定,對預應力鋼絞線抽樣進行力學性能試驗,并應將試驗成果報送監理人。運輸和貯存:在運輸中應防止磨損和免受雨淋、濕氣或腐蝕性介質的侵蝕。存貯期間應架空堆放,如儲存時間過長,對未鍍鋅的鋼絞線應使用乳化防銹劑噴涂表面。自由式單孔多錨頭防腐型預應力錨頭靜載錨固性能指標為:極限拉應力≥262KN時,其靜載錨固性能應符合GB/T14370-2000的規定(即錨固系數ha≥0.95,總應變εapv≥2.8%),并應具備良好的防腐性能。
水泥采用標號一般不低于P.O42.5的普通硅酸鹽水泥;水泥砂漿標號滿足設計圖紙要求;砂采用最大粒徑不大于2.5mm的中細砂;速凝劑和其它外加劑符合施工圖紙要求,并不得含有對錨索產生腐蝕作用的成分。
2、現場試驗
錨索施工應按《規范》SL46-94、DL/T5083-2004要求先進行現場試驗,檢驗施工工藝和測試張拉鎖定后應力衰變規律,提拱超張拉或補償張拉依據,以便指導正常施工。通過室內試驗,結合設計圖紙要求,篩選2~3種砂漿、外錨墩混凝土配合比并編寫試驗大綱報批進行生產性試驗;對張拉機具、設備和儀表進行配套率定,報監理人審批;根據監理人指令,選擇有代表性的錨索進行現場生產性試驗;整理試驗報告報送監理、設計單位審批。
3、施工設備
施工前42天,向監理人提交一份包含錨固張拉的機具、設備和儀器配置以及錨固程序和方法的施工工藝報告,報送監理人審批。張拉設備、機具和儀表進行成套標定,報監理人審批,并按標定結果配套進行使用。
4、測量放線
控制測量由專業測量工程師采用萊卡(Leica)TCA-2003全站儀作導線控制網。根據設計圖紙,施工測量放樣采用全站儀進行,并由經驗豐富的測量專業人員負責進行,測量儀器必須經過國家認可的檢驗機關鑒定后方可使用。測量確定孔位及方向線后,用紅油漆在施工現場作好明顯的標記,并向現場技術員作好交底工作。
5、其它
制定預應力錨索制作、安裝的安全操作規程,報送監理人審批;搭設滿足施工要求,安全可靠的施工排架。搭設要牢靠,并經監理和安全部門驗收方可使用。
二、鉆孔
1、一般采用KLEM和MD系列鉆機進行鉆孔,施工時根據設計要求,不同的錨索選用不同直徑的鉆頭。施工排架搭設要牢固,鉆機定位準確,水平孔須用2mm/m精度的水平尺校核鉆機鉆桿水平,測量儀測定鉆進方向角。調整好孔向再牢靠固定鉆機。
2、開孔鉆進要低轉速,低壓推進,當成孔約50cm,需再次校核孔向,及時調整鉆機。在鉆進過程中若孔深已達到預定施工圖所示的深度,而仍處于破碎帶或斷層等軟弱巖層時,應延長孔深,繼續鉆進,直至監理人認可為止。對于破碎帶或滲水量較大的圍巖,在安裝錨索前,對錨孔進行灌漿處理。
3、鉆進過程中認真記錄每一鉆孔的尺寸、回水顏色、鉆進速度和巖芯記錄等數據。造孔過程中應做好錨固段始末兩處的巖粉采集,以確保錨固段位于穩定的巖層中。鉆孔完畢時,應連續不斷地用壓力風水徹底沖洗鉆孔,鉆孔沖洗干凈后才能安裝錨索。在安裝錨索前,應將鉆孔孔口堵塞保護。
4、對穿錨索造孔盡量從已施工錨桿的一側開孔鉆進,以避開密集錨桿群。
5、傾斜孔在鉆進時采用導向儀控制斜度,及時測斜、糾偏。鉆孔結束后,應測量孔斜、方位角及孔深,不符合設計要求的孔作廢孔處理,并全孔灌注M25水泥砂漿回填后重鉆。電動油泵
6、其它
鉆孔機具應經監理人批準,所選鉆機應適合打各種角度的孔,鉆孔深度應滿足設計圖紙規定。鉆頭應選用硬質合金鉆頭或金剛石鉆頭。
錨索孔開孔偏差不得大于10cm,端頭錨的孔斜誤差不得大于孔深的2%,對穿錨不得大于1%。鉆孔孔徑不應小于施工圖紙和廠家產品說明規定的要求。
預應力端頭錨的錨固端應位于穩定的基巖中,若孔深達到預定設計圖紙所示的深度,而仍處在破碎帶或斷層等軟弱巖層時,應延長孔深,繼續鉆進,直至監理人認可為止。
對于破碎帶或滲水量較大的圍巖,在安裝錨索前,應對錨孔進行灌漿處理,待灌漿強度超過5MPa時,再進行掃孔。
錨索通過新澆混凝土結構時,應按SL46-94第3.2節的規定在混凝土結構內的錨孔部位預留孔。

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