1、 贵 州 省 公 路 工 程 集 团 有 限 公 司 毕 节 至 威 宁 高 速 公 路 第 一 合 同 段 编 制 张 文 贵 复 核 沈 威 审 批 张 芝 台 毕 节 至 威 宁 高 速 公 路 第 一 合 同 段 项 目 经 理 部 二 0 一 一 年 六 月 毕威高速公路第一合同段路基全长22.6km 该段地形复杂V 字型沟谷发育修建的路堑边坡较高最大高度达90m 其中的锚索防护因工艺较新、工程数量较大是施工的重点和难点工程。本标段共有锚杆 528 孔 10216m 试验孔 9 孔 186m 锚索 228 孔 5534m 试验孔12 孔248m 。 本标段路堑高边坡防护设计采用压力分
2、散型锚索每 孔锚索共三个单元每个单元由两根无粘结钢铰线内锚通过特制挤压簧和挤压套对称锚固单根连接强度大于 200KN 于钢质承载体组成预应力锚索为 j15.24mm 、强度1860MPa 高强低松弛钢绞线锚具为HVM型。预应力锚索结构参见图1 。 二、施工工艺流程 施工工艺流程测量放线、钻锚索孔、编索、安装锚 索、注浆、浇筑钢筋砼框架、预应力张拉锁定及封锚等。 三、基本试验 1 、试验目的大规模施工前按照施工图设计规定进行锚索基本试验即抗拔拉破坏试验以验证锚索的性质和性能、施工工艺、设计工艺、设计合理性、安全储备、锚索的抗拔拉承载能力、荷载、变形、松弛和蠕变等问题以及有关搬运、储存、安装和施工
3、过程中抗物理破坏的能力。如发现问题应及时采取变更和完善等应对措施以便调整和修正设计参数和施工工艺。 图1 边坡加固预应力锚索结构示意图 2 、试验孔的布置和试验方案的确定试验孔布置在有代表性岩土的坡面上由设计 图1 边坡加固预应力锚索结构示意图 2 、试验孔的布置和试验方案的确定布置在有代表性岩土的坡面上。基本试验每种类型锚索数量不少于3 根试验时最大的试验荷载不宜超过锚筋承载力标准值的0.9 倍待锚固体强度大于设计强度的80% 时方可进行试验。 3 、试验方法 1 基本试验加荷等级与测读锚头位移 a 、对于压力分散型锚索初始荷载为 0 . 1 A f p t k + 差异荷载A 为锚筋的截面
4、积fptk 为锚筋承载力标准值 使锚筋拉直然后松开。随后再采用循环加荷每级加荷增量取 A f p t k 的1/10 1/15 倍。 压力分散型锚索各单元差异伸长量和差异荷载计算公式 以三单元共六束压力分 散型锚索为例 差异伸长量 L1-2 = L1- L2 L2-3 = L2- L3 锚固段95 L3承载体大样钢绞线孔 20 注浆管孔 25架线环每1.5m自由段 A螺旋筋 波纹管95钢质 承载体HVM锚具钢筋砼锚梁砼封锚L1钢质承载体A注浆管L2130钻孔j15.24钢绞线M40水泥浆130A-A 水泥浆注浆管 25 Li = / E Li 式中=P/ A i =1 2 3 差异荷载: P1
5、 =E A L1-2/ L1 2 P2 =E A L2-3/ L2+ L2-3/ L1 2 其中L1 L2 L3分别为第一、第二、三单元锚索的长度且L1 L2 L3 L1 L2 L3各单元锚索在给定最终张拉设计锁定荷载作用下的伸长量 L1-2 L2-3各单元锚索在给定最终张拉投计锁定荷载作用下的差异伸长量 给定最终张拉( 设计锁定) 荷载作用下钢绞线束应力 P给定最终张拉( 设计锁定) 荷载作用下单根钢绞线束荷载; A单根钢终线束的截面面积 E钢绞线的弹性模量 P1 P2分步差异张拉之第一、二步级张拉荷载增量。 b 、锚索加荷等级与观测时间见表1 。 锚索基本试验加荷等级与观测时间 表1 加荷
6、标准循环数 加荷等级A f p t k % 加 载 最大加载量 卸 载 初始荷载 10 第一循环 10 30 10 第二循环 10 20 30 40 30 20 10 第三循环 10 30 40 50 40 30 10 第四循环 10 30 50 60 50 30 10 第五循环 10 30 50 70 50 30 10 第六循环 10 30 60 80 60 30 10 观测时间min 5 5 5 10 5 5 5 c 、在每级加荷等级观测时间内测读锚头位移不应少于3 次。 d 、在每级加荷等级观测时间内锚头移量不大于0.1mm 时可施加下一级荷载否则需延长观测时间直至头位移增量2.0h 小
7、于2.0mm 时方可施加下一级荷载。 2 锚索试验中出现下列情况之一时可视为破坏应终止加载 锚头位移不收敛锚固体从岩土层中拔出或锚索从锚固体中拔出 锚头总位移量超过设计允许位移值 后一级荷载产生的锚头位移增量超过前一级荷载产生位移增量的2 倍 锚索材料拉断。 3 整理试验报告并绘制荷载一位移Q-S 曲线、荷载一弹性位移Q-S0曲线、荷载一塑性位移Q-SP 曲线。 4 基本试验所得的总弹性位移应超过自由段长度理论弹性伸长的80% 且小于自由段长度与1/2 锚固段长度之和的理论弹性伸长。压力分散型锚索之锚固段视为零试验中其自由段应分单元按实际全长计算。 5 试验得出的锚索安全系数K0 值由下式确定
8、 K0=Ru/Nt 式中Ru 锚索极限承载力取破坏荷载的95% 在最大试验荷载下未达到规定的破坏标准时极限承载力取最大试验荷载值。 Nt 锚索设计荷载设计轴向拉力值下同。 K0 安全系数根据福建省的地质情况k0 值一般宜大于2.0 。 5 、试验结果报告监理工程师审查合格后方可组织大规模施工。 四、锚索施工工艺、施工要点 1 、锚索钻孔 1 测量定位坡面检查合格后按设计要求测量放线测定孔位孔位误差不得超过5cm 。钻进过程用罗盘仪控制钻孔方向以满足精度要求。 2 钻机就位用地质罗盘仪或测斜仪定向钻杆与水平夹角控制在20 并确保钻机安放支架牢固稳定在造孔过程中不允许出现晃动。 3 钻孔机具采用空
9、压机供风潜孔钻无水干钻成孔以确保锚索施工中不至于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能使用钻头直径不得小于设计孔径。 4 钻孔顺序钻孔应自上而下逐层施工并组织好交叉、流水作业。 5 钻孔深度为确保锚孔深度钻孔深度大于设计深度0.2m 以上。 6 特殊情况处治钻孔速度应根据使用钻机性能和锚固地层严格控制防止钻孔扭曲和变径造成下锚固难或其它意外事故如遇地层松散、破碎时则采用套管跟进钻孔技术如遇塌孔、缩孔现象立即停钻及时进行固壁灌浆处理灌浆压力 0.1 0.2MPa 待水泥砂浆初凝后重新扫孔钻进以使钻孔完整若遇锚孔中有承压水流出待水压、水量变小后方可下安锚筋与注浆必要时在周围适当部位设置排水
10、孔处理或采用灌浆封堵二次钻进等方法处理锚孔内部积聚水体。 7 锚孔清理使用高压空气风压0.2 0.4MPa 将孔内岩粉及水体全部清除出孔外以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。 8 锚孔检验锚孔成孔结束后须经现场监理检验合格后方可进行下道工序。锚孔钻造的允许偏差和检验方法应符合表2 的规定。 9 钻孔记录钻进过程中应对第个孔的地层变化 钻进状态钻压、钻速、地下水及其它特殊情况作好现场施工记录。 2 、编索 编索在加工棚内工作平台上进行。钢铰线的下料长度等于锚索设计长度、外锚墩厚度、张拉千斤顶长度、锚具厚度以及张拉操作预留量等的总和。截取钢铰线前对线材要进行检查对无粘结钢铰线套管有破损的进行修
11、补钢铰线有机械损伤或锈蚀的放弃不用。截取钢铰线用切割机不允许用电焊或气割。截好的钢铰线平顺地置于工作平台上。每孔压力分散型锚索有根分为组每组根端部用红、黑、白三中颜色地油漆标记。在锚固段范围内按设计间距穿上架线环用细铁丝绑扎固定再在锚索下端部安装钢质承载体及挤压套。注浆管与锚索一起编入索体从承载板中间穿过。编索后编号备用。 锚孔钻造的允许偏差和检验方法 表2 项次 项 目 允许偏差 检 验 方 法 1 孔位 坡面纵向 5 0 m m 用经伟仪或拉线和尺量检查 坡面横向 5 0 m m 孔口标高 1 0 0 m m 用水准仪或拉线和尺量检查 2 孔向 孔轴线倾角 1 . 0 用测角仪或地质罗盘检
12、查 孔轴线方位 2 . 0 用经纬仪或地质罗盘检查 孔底偏斜 满足设计要求 用钻孔测斜仪检查 3 孔径 满足设计要求 验钻和尺量检查 4 孔深 大于设计深度20cm 验钻和尺量检查 3 、安装锚索 锚索孔成孔检查合格后再次用高压风清孔一次将 相应的锚索人工抬至孔口穿索。穿索时要人工缓慢送入避免锚索体扭曲。 4 、注浆 采用一次常压注浆孔底返浆方式注浆直至锚孔孔口 溢出浆液或排气管停止排气且有稀水泥浆压出时方可停止注浆。注浆结束后应观察浆液的回落情况若有回落应及时补浆。液 浆作 业过程 应做 好注浆 记录 同时 对 每批次 注浆采 样进 行浆体 强度 试验。 浆液为 C40水泥浆水灰比0.4 0
13、.45 注浆压力按设计要求控制设计无要求时控制在1.5 2.5Mpa 。 当锚固段地层为土质时根据设计要求为提高锚固 段的抗拔能力采用二次高压劈裂注浆在一次注浆形成的水泥结石体强度达到 5.0MPa 进行。浆液选用水灰比 0.45 0.5的纯水泥浆注浆压力不宜低于 2.5MPa 。注浆压力、注浆数量和注浆时间可根据锚固体的体积及锚固地层情况通过试验确定并分段依次由下至上进行。 5 、钢筋砼框架施工 施工程序为测量放线锚梁开挖支立模板绑扎 钢筋安装锚索孔口波纹管安装螺旋筋及孔口钢筋网安装锚具钢垫板现浇砼砼养护。施工要点为 1 基础底面处理 基底用2 5cm 厚水泥砂浆找平遇边坡有局部超挖较大架空
14、处采用C10 浆砌片石嵌补。找平后的基础底面较框架梁宽50mm 作为立模的基面。 2 模板的安装与加固 模板采用组合钢模锚斜托处的模板特制使锚斜托突出框架梁表面与锚索方向垂直。用圆钢筋打入地面和钢管支架联成整体固定模板。检查模板接缝空隙用海绵条堵塞紧密防止砼灌注时漏浆。 3 钢筋制安、砼灌注和养护 锚索框架现场浇筑。钢筋在棚内制作运送至现场绑 扎下料、弯制、焊接、绑扎按设计技术规范要求施作。砼机械拌和简易索道和铁斗车运输振动棒振捣密实尤其在锚孔周围钢筋较密集应仔细振捣保证质量。砼浇筑完成后, 及时草袋覆盖洒水养生至张拉龄期。 4 浇筑砼前必须将锚具中的螺旋钢筋、波纹管宜用钢质和锚垫板按设计要求
15、固定在地梁或立柱的钢筋上方向与锚孔方向一致摆放平整。 5 锚索框架按设计分片施工相邻两片框架横梁或顶梁接触处留2cm 宽伸缩缝用浸沥青水板填塞。 6 对地质复杂稳定性差的边坡采用压力分散型锚索加固时应根据边坡稳定变化的情况及时采用简易预张拉简易预张拉的拉力一般为设计荷载的30% 。 7 锚索地梁或框架允许偏差和检查方法按表3 的规定。 地梁或框架的允许误差和检查方法 表3 序号 检查项目 规定值或允许偏差 检查方法 1 孔距偏差 5 0 m m 每20m 用经纬仪检查3 点 2 孔口高程 1 0 0 m m 每20m 用水准仪检查3 点 3 锚索轴线误差 3 查施工记录每20m 查2 根 4
16、框架地梁砼强度 满足设计要求 每个工点取3 组试样试验 5 框架地梁断面尺寸 满足设计要求 每5 根抽查1 根 6 、张拉锁定 压力分散型预应力锚索张拉按一定的次序分单元采用 差异分步进行即根据设计荷载和锚固单元长度计算确定差异荷载。首先分单元补足张拉各单元差异荷载然后按下述张拉程序整体同步分级张拉。 边坡锚固锚索张拉采用超张拉超张拉力值为设计拉力值的1.1 1.2 倍。锚索张拉力值宜分两次张拉作业施加第一次张拉作业力值为设计张位力值的一半第二次张拉作业直至超张拉力值。每次张拉宜分为5 6 级进行除第一次张拉需要稳定30 分钟外其余每级持荷稳定时间为5 分钟并分别记录每级荷载对应锚索体的伸长量
17、做好记录。张拉时锚索体受力要均匀发现异常情况应分析原因并及时处理解决。 锚索张拉注意事项 1 锚斜托台座的承压面应平整并与锚索的轴线方向垂直。 2 锚具安装应与锚垫板和千斤顶密贴对中千斤顶轴线与锚孔及锚索体轴线在一条直线上不得弯压或偏折锚头确保承载均匀同轴必要时用钢质垫片调满足。 3 锚固体与台座砼强度均达到设计强度的80% 以上时方可进行张拉。 4 张拉千斤顶和油泵必须经过有资质的部门校验标定。 5 锚索正式张拉之前应取0.1 0.2 倍设计张拉力值对锚索进行1 2 次预张拉确保锚固体各部分接触密贴锚索体顺布平直。 6 永久锚索张拉控制应力不应超过其极限应力值的0.6 倍。 7 完整记载并保存张拉记录。 7 、封锚 锚索锁定后做好记号观察三天没有异常情况即可用手提砂轮机切割余露锚索头严禁电弧烧割留长5 10cm 外露锚索以防滑。最后用水泥净浆注满锚垫板及锚头各部分空隙并按设计要求支模用C25 砼封锚处理防止锈蚀和兼顾美观。 8 、监测 在施加预应力前全面测量被加固体平面位置及高程张拉过程中实行“信息施工法”即边监测边施工以反馈回的资料指导施工。
