青岛某地铁C1区预应力锚索施工方案.doc

目 录一、编制依据及原则21.1编制依据21.2编制范围2二、工程概况22.1工程简介22.2围护结构设计情况22.2工程地质情况5三、总体施工部署53.1施工方案53.2材料及设备配置63.3施工进度计划6四、施工方法74.1钻孔74.2锚索制作74.3锚索安装84.4锚固段注浆94.5安装腰梁、锚墩、锚具94.6锚索张拉94.7封锚104.8锚索实验10五、锚索施工注意事项及质量保证措施115.1技术指标115.2特殊情况处理115.3质量保证措施12六、施工监测136.1监测的作用136.2监测的项目及指标136.2.1施工监测项目136.2.2监测频率136.3锚索监测方法13七、安全施工目标及措施136.1安全施工目标136.2安全管理措施136.3施工安全技术措施14八、环保要求及措施14附1钢绞线理论伸长值计算16C1区预应力锚索施工方案一、编制依据及原则1.1编制依据青岛地铁一期工程（3号线）C区明挖区间围护结构（一）设计图纸。土层锚杆设计与施工规范（CECS22：2005）1.2编制范围本施工方案编制范围为青岛地铁一期工程（3号线）火车北站站C1区基坑围护结构预应力锚索施工方案。二、工程概况2.1工程简介青岛地铁一期工程（3号线）火车北站位于青岛市李沧区，C1区为地铁1号线出入段线明挖区间，包括1号线正线左右线与出入段线，位于车站南端。C1区设计范围为：CK0+015.323CK0+300.00；设计基坑长度284.677m，标准段结构最大宽度11.45m，最小宽度10.8m；加宽段结构最大宽度为29.44m，最小宽度为22.7m,最大开挖深度约21m，具体情况见附图。2.2围护结构设计情况C1区围护结构采用12001500+10001300钻孔灌注桩,止水帷幕采用桩后1000750高压旋喷桩+6001500（或6001300）桩间高压旋喷桩。本基坑采用桩撑体系为主，基坑加宽段设置有桩锚体系，即C1区RK0+015.323RK0+060.00采用第一道钢筋砼支撑+钢支撑+预应力锚索体系。详见下图14。锚索采用s15.24钢绞线，设置在冠梁顶标高以下15m至21m之间，该区域设置道数为23道，共计168束，单束设计最长约21m，最短为11.5m；水平间距1.5m，每道竖向间距为3m。锚索具体参数见下表所示。锚索设计参数表：C1区围护结构横剖面图1（K0+24.5K0+60）C1区围护结构横剖面图2(K0+21.0)C1区围护结构横剖面图3(K0+28.225 射流风机加高段)C1区锚索区域支撑纵剖面图4（西侧）2.2工程地质情况青岛地铁火车北站站位于青岛市李沧区，属于海相沉积和李村河入海口交汇的滩涂地貌，濒临胶州湾东岸，地形平坦，地形平坦开阔，地面高程一般在24m之间。后经填海造地，地铁站址范围成为了多年垃圾填埋区。基坑地质情况从上至下依次为：建筑垃圾层、生活垃圾层、淤泥质粉质粘土层、粉质粘土层及下伏全风化、强风化、中风化基岩。C1区锚索区域地质情况：全风化泥质砂岩，强风化泥质砂岩，全风化砂岩，强风化砂岩。详见下图：C1区锚索区域地质纵剖面图三、总体施工部署3.1施工方案土方开挖至锚索标高下50cm时，在喷射混凝土表面标志出锚索标高线和钻孔位置，采用锚索钻机在所定位置钻眼，钻眼达到设计深度后，停止钻进，往孔内吹高压风清除孔内残留土。钻进中注意收集地层变化情况，若发现地质条件与设计情况不符及时通知设计方采取补强措施，成孔后及时穿索注浆，并安装腰梁按设计要求进行张拉，张拉完成后及时封锚。3.2材料及设备配置锚索施工所需材料及设备表：序号名称单位数量备注1s15.24钢绞线吨7.22普通硅酸盐水泥吨6P.042.53锚索传力座套1684钻孔机台15穿心式千斤顶台16油泵台17注浆机台18空压机台13m39风镐件110吊车台120T11切割机台13.3施工进度计划锚索施工时间从2012年5月1日至2012年6月15日施工结束，具体施工时间详见下表：序号施工步序施工时间1加宽段第一道锚索2012.05.012012.05.152加宽段第二道锚索2012.05.162012.06.013加宽段第三道锚索2012.06.022012.06.15四、施工方法锚索施工工艺流程图如下图所示：养 护安装腰梁安装锚头张拉锁定封锚头锚索隐检制作锚索放样定位成 孔下放锚索注 浆钻机就位开挖工作面4.1钻孔钻孔是锚索施工的关键工序。为确保钻孔效率和保证钻孔质量，采用潜孔冲击式钻机。本工程钻孔孔径D=150mm,钻机钻进时，按锚索设计长度将钻孔所需钻杆摆放整齐，钻杆用完，即孔深就到位。钻孔深度要超出锚索设计长度0.5m左右。钻孔结束，逐根拔出钻杆和钻具，将冲击器清洗好备用。用一根聚乙烯管复核孔深，并以高压风吹孔，待孔内粉尘吹干净，且孔深不少于锚索设计长度时，拔出聚乙烯管，塞好孔口。4.2锚索制作锚索在钻孔的同时于现场进行编制，孔内锚固段采用波纹形状，张拉段采用直线形状。钢绞线下料长度为锚索设计长度、锚头高度、千斤顶长度、工具锚和工作锚的厚度以及张拉操作余量的总和。正常情况下，钢绞线截断余量取50mm。将截好的钢绞线平顺地放在作业台架上，量出孔内锚固段和锚索设计长度，分别作出标记；在锚固段的范围内穿设架线环，间距1m，两对架线环之间扎紧箍环一道；自由段每2米也扎一道架线环，保证钢绞线顺直，并用塑料管穿套，内涂黄油；最后，在锚索端头套上导向帽，导向帽材料为48，t=1.5mm焊管。在锚索自由段套装聚乙烯软管，使自由段不与水泥浆及孔壁间发生粘连，以保证钢绞线自由段能自由伸缩。具体见下图所示：锚索结构示意图4.3锚索安装向锚索孔装索前，要核对锚索编号是否与孔号一致，确认无误后，再以高压风清孔后，即可着手安装锚索。由于锚索较长、较重，锚索入孔要慢，在孔内平直不扭，锚索在架线环支撑下居中，下锚过程中如遇塌孔，应拔出扫孔后再下入。注浆管宜随锚索杆体一同放入孔内，为预防下锚过程中注浆管被土堵塞，可联接注浆泵，开小水，边下锚边送水，使锚索及注浆管顺利安放到位。4.4锚固段注浆锚固法注浆采用排气注浆法施工。本工程为下倾的孔，注浆管插至孔底，水泥浆由孔底注入，空气由锚索孔排出；采用砂浆位置指示器控制注浆位置；灌浆材料采用纯水泥浆。水泥采用42.5R普通水泥，水灰比为0.450.5，锚索孔注浆采用注浆机，注浆体强度不小于25Mpa,一次注浆压力保持在0.51Mpa,并采取二次注浆，注浆压力23Mpa,且需稳压2分钟。注浆浆液应搅拌均匀，随搅随用，并在初凝前用完，严防土石块、杂物混入浆液。注浆时，注浆管的出浆口应插入距孔底300500mm处，浆液自下而上连续灌注，且确保孔内顺利排水、排气。注浆后不得随意敲打锚索杆体，也不得在杆体上悬挂重物。4.5安装腰梁、锚墩、锚具注浆完成后，安装现场拼制好的腰梁，与围护墙体固定牢固。锚墩的作用是把锚具的集中荷载传递到岩面和调整岩面受力方向。为了使锚墩上表面与锚索轴线垂直，预先将一根外径与钻头直径相同的薄壁钢管和垫板正交焊牢，浇筑锚墩前将钢管的另一端插入钻孔即可。装锚板和夹片：钢绞线通过锚板上的对应孔后，锚板紧贴锚垫板，在每孔中钢绞线和孔壁间装入两片夹片，将卡片打入锚孔，要求两夹片外露面平齐，间隙均匀。安装限位板：将限位板的孔通过钢绞线后，限位板紧贴锚板无缝。装千斤顶：钢束通过千斤顶的孔道，千斤顶紧贴限位板，使千斤顶、限位板、锚板、锚垫板都在钢束的轴心线上（即四对中）。注意：钢绞线在千斤顶内要理顺，不能交错，否则会发生断丝。装工具锚、夹片：工具夹片的光面应先抹少许石腊或垫塑料薄膜后再装入，便于夹片的退出。4.6锚索张拉张拉锚索前需对张拉设备进行标定。标定时，将千斤顶、油管、压力表和高压油泵联好，在压力机上用千斤顶主动出力的方法反复试验三次，取平均值，绘出千斤顶出力（KN）和压力表指示的压强（MPa）曲线，作为锚索张拉时的依据。因国产压力表初始起动压强不完全相同，所以，标定曲线上必须注明标定时的压力表号，使用中不得调换。压力表损坏或拆装千斤顶后，要重新标定。张拉时，注浆体强度不小于25Mpa。锚索锁定前先张拉至设计预应力的1.1倍，保持15分钟，然后卸荷至零，再重新张拉至锁定荷载进行锁定作业。即张拉程序为：0110%con（持荷15分钟）0100%con锚固张拉应采用双控法即利用张拉应力和伸长值来控制锚索应力，以控制油表读数为主（控制应力为主），用伸长量来校核，锚索伸长量计算过程见后附1所示。4.7封锚补偿张拉后，立即进行封锚。封锚时，从锚具外端留下50mm钢绞线，多余的部分截去，在其外部包覆厚度不小于50mm的水泥砂浆保护层。4.8锚索实验锚索实验的主要目的是确定锚固体与岩土体的摩阻强度和验证锚索设计参数（如：锚固长度、抗拔力等）和施工工艺的合理性，因而锚索的破坏应控制在锚固体与岩土体间。验收试验的目的是检验施工质量是否达到设计要求，也称现场验收试验或质量控制试验，它是针对所有工程锚索进行的；通过验收试验，可获知锚索受力大于设计荷载时的短期锚固性能，以及设计条件时锚索的安全系数，以验证设计的合理性和安全性。将验收试验结果与基本试验结果进行恰当的对比，可作为锚索长期性能评价的参考。试验设备和方法：试验设备包括张拉千斤顶、油压表、油泵和用于连接它们的高压油管，以及相关变形量测系统和固定设施。张拉设备投入正式使用前，应有具有相应资质的计量单位进行标定，且在有效期内，并应绘制压力表与系统拉力曲线。验收试验对张拉系统的精度要求一般较高，试验时对锚索施加应力和变形需要几种设备同时进行测定，如精度较高的压力表、压力传感器、千分表、游标卡尺等。五、锚索施工注意事项及质量保证措施5.1技术指标锚位点放线，各方向允许误差均为1cm。所有紧固件误差不超过：倾角0.5，方位角1。锚索钻孔深度不应小于设计，也不宜大于设计长度500mm。锚索的长度要根据钻孔的实际深度确定，允许误差2cm，并对锚索按孔号相应编号。安放锚索要保证锚索孔壁有不少于1cm的注浆厚度，锚索安放要平直，张拉段要放在锚孔中央。严格控制加水量和水灰比，灰砂比允许误差为0.03。锚墩制作允许偏差各方向均为3cm，安装时应先安放好孔口定位钢管，以保证锚墩与锚孔垂直。张拉前张拉设备要标定，重复三次取平均值。各根钢纹线拉力不均匀系数在0.95-1.05之间，各根钢纹线的拉力差为5%。钢绞线理论伸长率误差为6%张拉段注浆必须待浆液溢出孔口稳定1-2分钟，方可停止注浆，24小时后还需进行补浆，以确保注浆饱满。5.2特殊情况处理渗水的处理。在钻孔过程中或钻孔结束后吹孔时，从孔中吹出的都是一些小石粒和灰色或黄色团粒而无粉尘，说明孔内有渗水，岩粉多贴附于孔壁，这时，若孔深已够，则注入清水，以高压风吹净，直至吹出清水；若孔深不够，虽冲击器在工作，仍有进尺，但应立即停钻，拔出钻具，洗孔后再继续钻进，如此循环，直至结束。当孔内渗水量大，有积水，吹出的是泥浆和碎石，此现象岩粉不会糊住孔壁，只要冲击器工作，就可继续钻。如果渗水量太大，以至淹没了冲击器，冲击器会自动停止工作，应拔出钻具进行压力注浆。塌孔、卡钻的处理。当钻孔穿越强风化岩层或岩体破碎带时，往往发生塌孔。塌孔的主要标志是从孔中吹出黄色岩粉，夹杂一些原状的（非钻头碎的、非新鲜的、无光泽的）石块，这时，不管钻进深度如何，都要立即停止钻进，拔出钻具，进行固壁注浆，注浆压力采用0.4 MPa，浆液为水泥砂浆和水玻璃的混合液，24小时后重新钻孔。雨季常常顺岩体破碎带向孔内渗流泥浆，固壁注浆前，必须用水和风把泥浆洗出（塌入钻孔的石块不必清除），保证固壁注浆效果。滑丝与断丝的处理预应力钢绞线每束滑丝与断丝不超过1丝，且每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的1%。滑丝超过该规定采取以下措施处理：a、钢绞线放松：将千斤顶按张拉状态装好，并将钢丝在夹盘内楔紧。一端张拉，当钢丝受力伸长时，锚塞销被带出。这时立即用钢钎锚塞螺纹。然后主缸缓慢回油，钢丝内缩，锚塞因被卡住而不能与钢丝同时内缩。主缸再进油，张拉钢丝，锚塞又被带出。再用钢钎卡住，并使主缸回油，如此反复进行至锚塞退出为止。然后拉出钢丝束更换新的钢丝束和锚具。b、单根滑丝单根补拉：将滑进的钢丝楔紧在卡盘上，张拉达到应力后顶压楔紧。c、人工滑丝放松钢丝束：安装好千斤顶并楔紧各根钢丝。在钢丝束的一端张拉到钢丝的控制应力仍不能拉出锚塞时，打掉一个千斤顶卡盘上的钢丝楔子，迫使12根钢丝产生抽丝。这时锚塞与锚圈的锚固力就减小了，再次拉锚塞就较易拉出。断丝采取以下措施处理：a、提高其他钢束的控制张拉力作补偿，但最大超张拉力不可超过0.8RbY (RbY为钢绞线极限抗拉强度标准值)。b、当断丝超过同断面总量的1%时，要重新进行松锚、换钢束、重新张拉，方法同滑丝卸载。c、当施工中出现严重断丝时，可在相邻位置重新打孔补救原断丝束。5.3质量保证措施1、按孔号截取锚索体材料，钢绞线必须采用机械切割，严禁电焊切割或焊接；2、锚索编制完成后应检查锚固段长度和各部件是否正确，准确无误后按对应孔位下入锚索孔内，下索时均匀用力，避免推送过程中损伤锚索配件和保护层；3、锚索施工完成并验收合格后，应及时进行注浆，原则上不超过24小时；4、锚索张拉时应确保斜托台座承压面平整，并与锚索的轴向方向垂直，锚具安装应与锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线应与锚孔、锚索体同轴一线，确保承载均匀;5、张拉应采用双控法即利用拉应力和伸长值来控制锚索应力，以控制油表读数为主（控制应力为主），用伸长量来校核。锚索张拉到最大张拉荷载值（设计预应力1.1倍）后，要持荷稳定10-15分钟，然后进行卸载锁定，锁定后48小时内，如发现明显的预应力损伤现象应及时进行补张拉。六、施工监测6.1监测的作用施工监测是深基坑施工中非常重要的一个环节，合理、及时、准确的施工监测将为施工安全提供有力保障，使施工过程完全处于信息化控制中。因此，必须引起施工管理者和施工人员的高度重视，施工监测可委托专业单位实施。6.2监测的项目及指标6.2.1施工监测项目锚索施工监测项目见下表：锚索施工监测项目表序号监测项目布置位置或监测对象测试仪器最小精度1锚索拉力监测在锚索范围内分层纵向布置9个测点。测力计6.2.2监测频率锚索施工监测频率见下表：锚索施工监测频率表序号项 目观 测 频 率1锚索拉力监测1次/3天，开挖期间1次/1天6.3锚索监测方法锚索拉力监测采用钢弦式、电阻式或液压式测力计，监测仪器应具有良好的稳定性和长期的工作性能。使用前进行标定，合格后方能使用。七、安全施工目标及措施6.1安全施工目标工程实施过程中不发生重大的安全事故和管线事故，杜绝人身伤亡事故。6.2安全管理措施(1)严格按青岛市地铁基坑工程施工规程进行施工。(2)严格执行青岛市政安监文件，努力做好深基坑开挖施工动态过程中的控制工作。(3)进入施工区域必须正确佩戴安全帽，高空作业需系好安全带，做好施工人员安全防护工作。(4)严格按照施工组织设计方案实施施工，严禁在施工作业中随意更改施工方案。(5)加强日常的安全检查工作，确保各类安全防护措施的可靠与完好，杜绝各类违章作业现象。(6)各类管理资料分类纳入安全生产保证体系内业台帐。(7)用电设备由电工负责安装、维护和管理，严禁非电工人员随意拆改。6.3施工安全技术措施锚索施工严格按照施工方案执行，具体采取施工技术措施如下：(1)张拉现场应有明显的警告标志或绳索阻挡，严禁非工作人员靠近，张拉千斤顶的前面严禁站人，戴防护面罩以防意外。(2)操作人员必须严守工作岗位、履行职责，遵守安全生产操作规程。特种作业人员经培训持证上岗。各级安全人员必须深入施工现场，督促操作人员遵守操作规程，制止违章操作、无证操作、违章指挥、违章施工。(3)千顶给油、回油工序应缓平稳进行，钢束锚固后，严禁摸、踏、踩、撞击锚具或钢束。(4)起吊设备，做到稳起稳落，在安装就位并安装稳妥后脱钩。(5)压浆时胶皮管必须与灰浆泵连接牢固，堵灌浆孔时操作人员要站立在孔的侧面。(6)锚索腰梁上的余土及时清理，进行余土清理时配备有效的防坠落安全措施。(7)电力及照明线路经常检查，防止发生漏电事故；遇大风、雷雨等恶劣天气而停工时，要切断电源，保护好各种设备。八、环保要求及措施(1)尽量选择噪音低、振动小、公害小的施工机械和施工方法，减少对现场周围环境的干扰。(2)各种机械作业时尽量减少噪音，禁止在现场鸣笛轰油门。(3)注浆时，注意保护施工区域环境，及时清理散洒的水泥浆。(4)搞好门前卫生“三包”，加大清扫人力，随时检查运土沿途汽车遗撒情况，及时清扫清理。附1钢绞线理论伸长值计算预应力锚索张拉时，通过伸长值的校核，可以综合反映张拉力是否足够，以及预应力筋的伸长值是否有异常现象等。因此，对张拉伸长值校核，要引起重视。当采用应力控制方法张拉时，应校核预应力筋的伸长值，实际伸长值与设计计算理论伸长值的相对允许偏差为6%。一、公式推导由胡克定律可知钢绞线伸长量计算公式：L=其中：L为钢绞线理论伸长量；L为锚索长度，即设计自由段长度+工作长度，通常工作长度取1m；PP为平均张拉力；AP为单束锚索截面积，s15.24钢绞线每股截面积为140mm2；E钢绞线弹性模量，取E=1.95105N/mm2C1区加宽段区域锚索，水平倾角为20，为直线预应力筋，且单根锚索长度均小于24m，故不考虑孔道摩擦影响，从而得平均张拉力PP=P，P为预加张拉力，公式变为：L=二、锚索钢绞线理论伸长值计算K0+24.5K0+60里程段第一道锚索伸长量，3s15.24钢绞线：L1=P=240KN=240000N,L=8+1=9m,AP=140X3=420mm2，E=1.95105N/mm2L1=26.4mm，伸长量控制范围为24.828.0mm；第二道锚索伸长量，2s15.24钢绞线：L2=P=200KN=200000N,L=6.5+1=7.5m,AP=140X2=280mm2，E=1.95105N/mm2L2=27.5mm，伸长量控制范围为25.829.1mm；K0+21.00里程段第一道锚索伸长量，3s15.24钢绞线：L1=P=240KN=240000N,L=8+1=9m,AP=140X3=420mm2，E=1.95105N/mm2L1=26.4mm，伸长量控制范围为24.828.0mm；第二道锚索伸长量，2s15.24钢绞线：L2=P=200KN=200000N,L=6.5+1=7.5m,AP=140X2=280mm2，E=1.95105N/mm2L2=27.5mm，