压力分散型预应力锚索施工要点-技术创新

压力分散型预应力锚索施工要点

日期：2016-6-21 15:15:04　来源：互联网　浏览数：
　

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1 ·工程概况
    湄渝高速公路莆田段A7 标段，起讫里程K52+400～K62+660，线路经过地区属于山区，地形复杂，多为不良地质地段。本合同段高边坡共有六段，以YK53+160-YK53+450 段右侧高边坡最为典型，表面坡积土及残积土层较厚，岩体破碎，不利结构面发育，且地下水位很高，坡体稳定性较差，采用动态设计，经现场踏勘、分析计算和方案论证，确定了对该段边坡第采用压力分散型预应力锚索加固的实施方案。
    2 ·压力分散型预应力锚索加固方案
    2．1 压力分散型预应力锚索作用机理
    预应力锚索框架加固防护是将松散的岩体锚固于地层深部稳固的岩体上，对锚固范围内的软弱岩体施加预应力，使之挤压密实，增大岩体之间的正压力及摩擦阻力，防止松散岩体发生位移，从而提高边坡的稳定性。先针对边坡处散落的岩体施以正压力，使坡体对滑移面的正压力增大，提高其抗滑力，最终达到稳固边坡的目的。通过锚索孔高压注浆，充填坡体内的缝隙，提高岩体强度。借助水泥浆将松散的岩体粘连成一个整体，从而起到加固坡体的作用。
    2.2 加固方案
    加固边坡坡体时，其中部是重点加固部位。就是将坡体锚固在稳固的中微风化变粒岩中。考虑锚固段中微风化变粒岩的力学特点，应该在第二、三、四级采用预应力锚索框架防护。锚索长28-36m，锚固段长均为10m，锚索张拉力均采用700kN。
    2.3 锚索的杆体结构
    锚索的组成部分包括锚头、锚垫板、钢铰线、波纹管、导向帽和架线环等（详见图1）。锚索一般分三段：锚固段、自由段和张拉段。各段的受力状态有明显的差异。①锚固段：其锚固力来源于浆体与周围岩土之间的摩阻力；②自由段：起传力作用；③张拉段：即锚头以外的部分。为锚索张拉锁定施加预应力预留张拉断。钢绞线在张拉锁定后割断。
    3· 施工工艺
    预应力锚索施工大概的工艺流程为：①施工准备；②锚孔钻造；③锚筋制安；④锚孔注浆；⑤锚孔张拉锁定；⑥验收封锚。其中，②、④两步比较关键。
    3.1 施工准备

    3.2 锚孔钻孔
    按照设计桩号，借助拉线尺进行水准测量放线，在指定位置做锚孔标记。按照钻机测角量具所测角度将钻机安排在准确的位置，控制倾角误差和方位误差，控制范围分别是±1°和±2°。钻孔后借助高压空气清孔，装配锚筋体。
    3.3 锚筋制安
    设计预应力锚索为压力分散型锚索，根据使用要求，用钢绞线制作锚筋，在钢绞线上明确标记出各单元和钢筋锚接头。切割下料。按设计要求装配挤压套和挤压簧。挤压顶推进要充分且均匀。采用合理的挤压工艺积压钢绞线，单根钢绞线挤压强度至少达到200kN。组装承载体时，应该用螺栓将挤压套紧固在承载体与限位片之间。以点焊的方式在承载板最前端固定导向帽，注意留设返浆用的溢浆孔，钢质部分应该涂有防腐油漆。
    3.4 锚孔注浆
    用纯水泥浆注浆，水灰比控制在0.4～0.5 之间。锚固段遇土质、砂土状强风化岩层，并且有富水现象时，为了使地层的锚固力达到预期要求，建议使用二次高压劈裂注浆法注浆。严格控制注浆材料的质量。一般来讲，配料前进行配料试验，确定一套科学的配料参数，备好材料后充分搅拌，随拌随用。用孔底返浆法向锚孔注浆，注浆压力控制在±2.0MPa。新鲜浆液溢出注浆孔后，切忌抽拔注浆管或在孔口注浆，以免破坏注浆质量。
    3.5 锚筋张拉锁定
    锚筋张拉锁定必须在注浆浆体和台座混凝土强度超过设计值的80％时再安排施工。张拉时，锚斜托台座承压面垂直于锚筋轴线，保持平整。
    由于压力分散型锚索各单元的锚索长度不一致，因此必须根据各单元的设计次序分步进行锚索张拉，然后参考设计荷载和锚筋长度计算出差异荷载，按照计算结果逐步完成各单元的张拉任务。在实际施工中，我们可以按照下列公式计算压力分散型锚索各单元差异伸长量及差异荷载增量。差异伸长量：△L1-2=△L1-△L2，△L2-3=△L2-△L3

    在上式中，△L1，△L2，△L3 表示“给定最终张拉荷载作用下各单元锚索的伸长量”；△L1-2，△L2-3 表示“给定最终张拉荷载作用下各单元锚索的差异伸长量”。
    L1———第一单元锚索的长度；L2———第二单元锚索的长度；L3———第三单元锚索的长度；σ———给定最终张拉荷载作用下钢绞线束应力；P———给定最终张拉荷载作用下单根钢绞线束荷载；A———单根钢绞线束的截面面积；E———钢绞线的弹性模量；△P1，△P2———分布差异张拉之第一、二步级张拉荷载增量。
    按照设计要求，补足锚索预应力的差异荷载后，以5个级别的标准逐级加荷。对第五级荷载进行张拉时，按要求稳定持荷10～15 分钟，然后将荷载卸除，锁定锚索。锁定后2d 内，如果预应力损失过量，就要尽快安排补偿张拉。
    3.6 锚孔验收封锚检验
    施工质量是锚孔验收主要目的。验收试验的具体要求：①取工程锚索总数的5％用于锚索验收试验（至少3 根）；②如果是压力分散型锚索，就参考设计要求，以设计最大试验张拉荷载计算补足差异伸长量后同步张拉至锚索设计荷载的30％作为起始荷载。③在验收试验阶段，每加一级荷载，须稳定持荷十分钟，观测位移量。直至加到最后一级。④在验收试验过程中，从设计荷载的一半逐渐加载至最大试验荷载，锚索总的位移量的大小范围应该大于锚筋自由段长度的预应力筋理论弹性伸长量的80％，小于自由段与1／2 锚固段长度之和的预应力筋理论弹性伸长值。抽检验收合格后，张拉锁定，封锚。抽样验收的锚索样本必须待其荷载彻底归零后才可以张拉锁定。走完张拉程序后，给锚头补浆后尽快封锚。为了避免封头锈蚀或被破坏，外锚头封锚所用砼封头的标号必须与锚梁的标号一致。补浆时，应该在锚梁底面插补浆管，用返式补充注浆法注浆，浆液溢出后停止补浆。
    3.7 预应力锚索应力监测
    路堑边坡施工期监测的主要内容是监测地表位移情况。一般情况下，深孔位移监测模式适用于特殊要求下的监测任务。这种监测方法主要根据坡体变形量对设计进行优化调整，旨在为施工建设提供可靠的参数信息，提高施工安全系数的同时也检验施工效果。
    4· 结束语
    本段施工已结束，分散性型预应力锚索能充分地调动和提高岩土体的自稳能力和自身强度，是地质条件复杂的高边坡最有效的方法之一。