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小談預應力錨索是怎樣施工的
2011-01-28 00:00

錨索的作用原理
  預應力錨索是把鋼絞線進入巖層內部進行預加應力的施工技術,傳遞主體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,在預應力錨具作用下,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。
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。電動油泵
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。
三、錨索制作運輸及安裝
1、錨索制作在有防雨設施的加工廠完成。按實際孔深滿足張拉和設計要求的最小長度進行下料。下料前仔細檢查鋼絞線的表面,沒有損傷的鋼絲或鋼絞線才能使用。
2、無粘結端頭錨鋼絞線內錨段需在加工廠按設計長度先去除內錨固段PE套,并用噴射熱水溶解脫脂;在內錨固段與自由張拉段相連部位,鋼絞線PE套管用環氧砂漿封口,以免灌漿時漿液浸入。
3、錨索的鋼絞線應按設計圖紙要求進行綁扎制作成束。對于無粘結端頭錨索,內錨固段需組裝成棗核狀,量出內錨固段的長度并作出標記,在此范圍內穿對中隔離支架,間距2.0m,兩對中隔離支架之間扎膠帶一道;內錨固段錨束分層組裝,其中500kN、1000kN和1750KN級按一層組裝,2000KN級和3000kN級為二層;隔離支架應能使鋼絞線可靠分離,使每根鋼絞線之間的凈距≥5mm,且使隔離支架處錨索體的注漿厚度大于10mm。編束時一定要把鋼絞線理順后再進行綁扎,最后在內錨固段端頭裝上錐形導向帽。隔離支架應選用塑料隔離支架。張拉段每隔2.0m設置一道對中支架,端頭2m區段內加密到1m;對中支架應保證其所在位置處錨索體的注漿厚度大于10mm,對中支架之間扎膠帶一道。對穿式無粘結錨索,支架間距2m,其它要求同無粘結預應力端頭錨索。進回漿管路應與鋼鉸線牢固聯結。
4、鋼絞線兩端與錨頭嵌固端應牢固聯結,兩嵌固端之間的每根鋼絞線長度應一致。
5、編制錨索中,鋼絞線在隔離架上的孔位要一一對應;編制好的整束鋼絞線停放時間宜盡量短,以防污染;錨索捆扎完畢,應采取保護措施防止鋼絞線銹蝕,運輸過程中應防止錨索發生彎曲、扭轉和損傷。
6、采用特制多輪長拖車運輸;高差較大時,安裝要采用吊車或平臺車配合進行;
7、下索牽引力點作變動時,要對外露索體用軟繩作可靠臨時加固,避免索體變形(或滑脫)、損壞,要始終保持索體的整體性。
五、注漿
1、注漿配合比
錨索砂漿配比根據試驗確定,當采用純水泥漿灌注時,水灰比應取0.4~0.5。為加快施工進度和確保注漿質量,漿液中應摻入一定量的膨脹劑及早強劑,其28天的強度不應低于1MPa。
2、分序用壓力風沿一次注漿管吹洗排除孔內滲水,檢查管道是否通暢和封堵裝置的密封性;錨固段灌漿長度應符合要求,阻塞器位置應準確,不論錨索孔的方向如何,在注漿時均采用排氣法注漿。對下傾的孔,注漿管插至孔底,漿液由孔底注入,空氣由止漿環處的排氣管排出;對上傾錨索,漿液由止漿環處注入,空氣壓向孔底,由孔底進入排氣管排出孔外。
3、連續緩慢灌注漿液,當灌漿量大于理論吸漿量,回漿量比重不小于進漿量,且穩壓30min,孔內不再吸漿,即進、排漿量一致,方可結束;
4、注漿結束,在漿液初凝前,要進行不少于2次補灌。當漿液凝固到不自孔中回流出來之前,應保持不小于0.4MPa的壓力進行閉漿。補灌過程中如有滲水,要用灌漿機按固結灌漿要求灌注。灌漿采用灌漿自動記錄儀。
5、無粘結錨索的錨固段和自由段一次灌漿形成。錨固段灌漿壓力0.3MPa~0.5MPa,排氣管回濃漿后即以0.5MPa的壓力閉漿,閉漿時間30min。自由段灌漿壓力不小于0.8MPa。
6、對穿式無粘結錨索采用一次灌漿,灌漿結束后進行張拉。
六、錨墩澆筑
錨墩可現澆或預制,現澆錨墩下部支承要牢靠,以免整體變形,引起孔口管方向不正,影響錨固效果;預制錨墩,安裝前采用早強砂漿(或環氧砂漿)找平安裝基面。
七、張拉鎖定
1、首先進行試驗束的張拉,分為單股預緊和整束分級張拉兩個階段,單股預緊進行兩次以上。整束張拉共分五個量級進行,即張拉荷載分別按設計永存張拉力的10%~105%逐級依次進行。
張拉各級加載穩壓前后,均量測鋼絞線的伸長值與回縮值,若實測伸長值與理論伸長值相差超過10%或小于5%,應停止張拉,查明原因后才能重新張拉。加荷、卸荷速率應平穩。張拉時,升荷速率每分鐘不宜超過設計預應力值的0.1;卸荷速率每分鐘不宜超過設計預應力值的0.2。松弛損失一般為鎖定張拉力的3%~4%,在補償張拉前,應注意檢查。若發現異常張拉力時要查明原因進行處理。
對于高邊墻部位的預應力錨索,先張拉到設計荷載的0.6~0.8倍,初步鎖定;待高邊墻開挖到底部,邊墻變形基本完成后,根據監測分析結果再張拉到設計荷載的1.05倍,穩壓10~15min后鎖定。鎖定后的48h內,如錨束應力下降到設計值以下10%時應進行補償張拉。
2、張拉所用的設備額定值必須大于最大使用張拉值,并有富余度,以確保重復使用后的精確度仍能滿足要求;
3、對于有補償張拉要求的錨索,應在張拉鎖定后7d左右進行,補償張拉的張拉力為超張拉力。
4、其它
錨束張拉的設備和儀器應進行定期配套標定,其間隔期不得超過6個月。超過標定間隔期的設備和儀器或遭猛烈碰撞的儀表,必須重新標定后才能使用。
錨固段的固接漿液、承壓墊座混凝土的承載強度未達到施工圖紙的規定時,不得進行張拉。
根據監理人的指示進行試驗束的張拉,試驗束的數量和位置由監理人確定。在進行錨束試驗時,認真記錄壓力傳感器的讀數、千斤頂的讀數以及試驗束在不同張拉噸位時的伸長值,記錄成果及時報送監理人。每次進行試驗束張拉,需有監理人旁站。
八、錨頭保護
張拉結束,將錨具外大于15cm的鋼絞線用切割片割除,割除施壓一定要輕,嚴禁產生高溫,以免錨夾片處應力損失,最好加水或加油冷卻。將錨墩上的漿管鑿凹割除,砂漿抹填。外錨具或鋼絞束端頭,用混凝土封閉保護,混凝土保護的厚度不小于10cm。
對不同類型的外錨頭應以不同顏色予以標識,達到醒目和良好區分效果。
 

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