高边坡加固预应力锚索框架梁施工技术总结.doc

高边坡加固预应力锚索框架梁施工技术中铁十五局广深港九工区易凯【内容提要】：预应力锚索对于高边坡加固，具有较好的固坡效果，在铁路建设高边坡加固中得到广泛的应用，本文着重对预应力锚索框架梁的施工工艺、注意事项及锚索计的运用进行了探讨，旨在引导正确的施工方法，从而达到预期的加固效果。【关键词】：高边坡加固 预应力锚索框架梁 施工技术1工程概况武广铁路客运专线v标段第五项目队DK1952+175+660.39段路基，属岩溶路基及顺层路堑。地形地貌特征主要为丘坡及丘间谷地区，植被发育，自然坡度约20。本区属K2红层覆盖区，该组岩层多呈全强风化状，以角度不整合的形式覆盖于灰岩之上。K2红层产状为11025。K2红层产状为11025。走向与线路走向交角约43，视倾角19，线路右侧挖方边坡顺层，线路中心最大挖深21米，右侧堑坡最高为28米，为降低堑坡高度及增加堑坡的稳定，设计DK1952+365+550右侧一级边坡、DK1952+388.875+486.125右侧二级边坡采用预应力锚索框架梁加固。2、锚索框架梁施工2.1锚索的工作原理 锚索就是高挖方路段为了减少对原状土的挖方数量，保护生态环境而设计的一种特殊挡防结构。主要解决破裂面至土体临空面之间破裂土体的稳定。其作用原理是：依靠对锚索的张拉预应力，用锚具锁定在桩身上，锚索产生的反作用力通过桩身传递到破裂土体，使破裂土体在外力作用下稳定。锚索预应力一头靠锚固段框架梁承受，另一头靠桩身承受，中间穿过破裂土体。 2.2锚索框架梁的布置和结构形式锚索长度19.529.5mm，间距3m，锚固段长10m，锚孔直径为110mm，倾角15,锚索体一束由3根15.2钢绞线组成，单孔锚固力260KN。锚梁采用C30钢筋混凝土现浇，截面0.5m*0.6m。锚索结构见下图。 2.3锚索框架梁施工工序锚索框架梁施工工序:测量定位钻孔清孔锚索制作锚索安装注浆框架梁施工锚索张拉补张拉及锁定锚头封闭。2.4施工过程( 1 )锚孔测放：边坡施工边挖边加固，即开挖一级，防护一级，不得一次开挖到底。用全站仪将锚孔位置准确测放在坡面上， 孔位误差不得超过5 0 r am。如遇既有刷方坡面不平顺或特殊困难场地时， 需经设计监理单位认可， 在确保坡体稳定和结构安全的前提下， 适当放宽定位精度或调整锚孔定位。 ( 2 )搭设脚手架： 采用5 Omm钢管脚手架搭设作业平台， 搭设脚手架必须满足相应的承载能力和稳固条件。 ( 3 )安装钻机、钻孔：根据坡面测放孔位，准确安装固定钻机，并严格认真进行机位调整，孔位误差不得超过0.2m，钻孔倾角和方向符合设计要求,倾斜度偏差不得超过2。钻孔要求干钻,禁止采用水钻，以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。钻孔速度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，造成下锚困难或其它意外事故。钻进过程中对每个孔的地层变化，钻进状态( 钻压、钻速) 、地下水及一些特殊情况作好现场施工记录。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，须立即停钻，及时进行固壁灌浆处理( 灌浆压力 0.10.2MP a ) ，待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进。钻孔孔径,孔深要求不得小于设计值。为确保锚孔直径，要求实际使用钻头直径不得小于设计孔径。为确保锚孔深度，要求实际钻孔深度大于设计深度0.2米以上。 ( 4 )清孔：钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻 l 2 mi n ，防止孔底尖灭、达不到设计孔径。钻孔孔壁不得有沉碴及水体粘滞，必须清理干净，在钻孔完成后，使用高压空气(风压 0.20.4MP a ) 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。除相对坚硬完整之岩体锚固外，不得采用高压水冲洗。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孔处理。如果设计要求处理锚孔内部积聚水体，一般采用灌浆封堵二次钻进等方法处理。 ( 5 )锚孔检验：锚孔钻造结束后，须经现场监理检验合格，方可进行下道工序。孔径、孔深检查一般采用设计孔径、钻头和标准钻杆在现场监理旁站的条件下验孔，要求验孔过程中钻头平顺推进，不产生冲击或抖动，钻具验送长度满足设计锚孔深度，退钻要求顺畅，用高压风吹验不存明显飞溅尘碴及水体现象。同时要求复查锚孔孔位、倾角和方位，全部锚孔施工分项工作合格后，即可认为锚孔钻造检验合格。 ( 6 )锚索体制作及安装 ：先调直、截取钢绞线，其长度为钻孔实际长度+外锚墩厚度+千斤顶长度+工具锚和工作锚的厚度+张拉操作预留量，另外还要考虑截长误差，即多截出50100mm。截取钢绞线宜用切割机，严禁用气焊和电弧焊切割。将截好的钢绞线平顺摆放好，逐条进行质量检查，对合格者进行登记、挂牌、标记锚索编号（与孔号对应）。按设计量出内锚固段和锚索长度并分别作出标记，在内锚固段范围内每隔1m穿一个对中隔离支架，两支架之间扎铁丝一道。张拉段的钢绞线应放入塑料管内并注入黄油（防锈和形成自由）。在锚索端安好导向帽后，平顺放好待用。将组装好的锚索抬至孔位处（距离较远时可将锚索盘1.52.0m直径的圆盘，然后运输），经核对确认锚索与孔的编号一致后，先用高压风清孔，然后将锚索缓缓插入孔底，注浆管同锚索一起装入，管口与孔底要保持3050cm的距离。安装时要注意：要保持锚索顺直，放送用力要均匀，不要左右摆动；下锚索前，对每根锚索都要进行捆扎质量检查，确保无松动，无锈蚀等不良现象，并核对孔号，以免下错锚索。钢绞线采用高强度低松弛无粘结预应钢绞线（=15.24mm）（7）锚固段注浆：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0.40.45，注浆压力按设计要求控制，设计无要求时控制在1.52.5Mpa。( 8 )锚索框架梁施工:锚索框架梁采用 C 30混凝土整体浇注。框架梁施工前，要先将该部分边坡进行修整，并开挖框架梁槽。清除基础表面松土，铺垫 2 5 c m 砂浆调平层，然后进行钢筋制作安装，钢筋接头需错开，同一截面钢筋接头数不得超过钢筋总根数的一半，且有焊接接头的截面之间的距离不得小于 l m。安装钢筋时应注意锚索钢管的埋设和锚锭板及锚具的定位。如锚索与竖梁箍筋相干扰，可局部调整箍筋的间距。模板安装时应注意保护层的控制和模板的加固牢靠。最后进行混凝土浇筑，混凝土浇筑时，尤其在锚孔周围，钢筋较密集，一定要仔细振捣，保证质量。 ( 9 )锚索张拉施工 :框架梁预应力锚索防护工程主要受力构件是框架梁和预应力锚索， 所以预应力锚索张拉的施工质量是高边坡防护工程成败的关键，其中预应力锚索的张拉是关键中的关键。锚索张拉在外锚墩混凝土与锚固段砂浆强度达到设计强度70%以上时进行。张拉前必须对张拉设备进行标定：根据千斤顶与油表的标定方程作为张拉依据。第一次张拉用20%设计拉力预张拉，以便索体各部位接触紧密，索体完全顺直。第二次张拉按五级张拉，即预应力的25%，50%，75%，100%，除第一级需要稳定2030分钟外，其余每一级需要稳定5分钟，并分别记录每一级钢铰线的伸长量。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。(10)张拉段注浆：注浆管从预留孔插入，直至管口到达距锚固段外端50cm为止，当预留孔有浆液溢出时，开始拉出注浆管（边注浆边拉管，以防有空隙产生）。孔中的空气由外锚墩的预留气孔排出。(11)补张拉：对钢绞线松弛和地层的徐变等因素造成的预应力损失进行补张拉。据试验，预应力损失的90%以上是在张拉后35天发生的，我们在张拉后的610内天进行补张拉，然后锁定。(12)补浆和封锚补偿张拉后立即补注浆、注浆方法同上。补浆后立即封锚。从锚具量起留50mm钢铰线，其余截掉，然后在其外采用覆盖厚度为60mm的水泥砂浆保护层。3边坡监测锚索计的运用3.1锚索测力计安装埋设SDM系列锚索测力计安装埋设时，按规范的要求，测力计和各垫板的接触面平整，不允许有焊疤、焊渣和其它异物存在，达到所有垫板平整光滑，与测力计的接触面紧密。保证测力计和各垫板与埋设孔的轴线垂直，其倾斜度和偏心值应按有关规范和设计要求控制。锚索施工时，监测锚索应在对其有影响的周围其它锚索张拉之前进行张拉加荷。当承压垫座混凝土与锚索的锚固段混凝土的承载强度达到设计要求后，依次将内垫板、锚索测力计、外垫板与锚板安装在承压垫座的孔口锚垫板上，进行预拉，此时，应将频率计和传感器连接监测拉力。张拉全过程中均按规范或设计要求进行，在预紧过程中注意对所有组件调整对中，以满足设计要求。下图为锚索测力计安装埋设示意图。 3.2张拉预紧检验合格后，连接张拉机具，加荷张拉前，应准确测量其初始值和环境温度，连续测三次，当三次读数的最大值与最小值之差满足设计要求后，取其平均值作为监测的基准值。然后按设计技术要求分级加荷张拉，一般每级荷载应测读一次，最后一级荷载应进行稳定监测，连续测读三次，三次读数的最大平均值与最小平均值之差应满足设计要求。3.3安装锁定张拉荷载稳定满足设计要求后锁定卸载之后及时测读锁定荷载。然后进行锁定后的稳定监测，监测时间的间隔根据荷载变化速率确定，满足设计要求后，引出电缆浇筑二期混凝土，进入正常监测。3.4测读方法锚索测力计安装埋设后，根据测点锚头的固定方式确定基准值。机械锚头锚固后即可确定基准值，水泥砂浆锚固的锚头，在注浆后24小时以上可确定基准值。一般需进行三次测试，三次测试的差值小于1F.S时的平均值即可确定为基准值。3.5结果计算锚固力用下式计算： 式中：P 张拉力（KN）； K灵敏系数(MPa/)； A 修正系数； 频率平方差()； X时刻的频率值；初始频率值；4、施工注意事项41应认真做好各项工程施工组织计划，充分考虑当地季节性气候对施工工艺的影响，尽量避免安排在雨季施工，施工前做好边坡排水措施。必须采取随挖随支护的施工方法，严禁一次开挖到底，应开挖一级，支护一级。42锚索施工前做好抗拔试验，根据试验结果调整锚固长度，必要时调整钻孔直径。若现场开挖后实际与设计不符时，应立即通知设计单位，根据实际情况，做动态变更设计。43钻孔方向与锚索方向要一致。44下锚索前对每根锚索要严格检查。4