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预应力锚索施工工艺及质量控制 绥江移民迁建监理部 预应力锚索施工技术 1 预应力锚索定义2 预应力锚索结构组成3 预应力锚索分类4 预应力锚索施工工艺4 1材料设备4 2工艺流程4 3工序施工5 预应力锚索质量控制要求5 1质量控制流程5 2材料设备5 3工序控制5 4试验验收 预应力锚索施工技术 1 预应力锚索定义预应力锚索 由锚具 预应力钢绞线及附件组成的结构件 由钻孔穿过软弱岩层或滑动面 把一端 锚索 锚固在坚硬的岩层中 称内锚头 然后在另一个自由端 称外锚头 进行张拉 从而对岩层施加压力对不稳定岩体进行锚固 这种方法称预应力锚索 简称锚索 预应力锚索施工技术 2 预应力锚索结构锚索主要由锚头 自由段和锚固段三部分组成 1 锚固段 2 张拉段 3 外锚头 预应力锚索施工技术 2 预应力锚索结构 1 台座2 锚具3 承压板4 支档结构5 自由隔离层6 钻孔7 对中支架8 隔离架9 钢绞线l0 架线环ll 注浆体12 导向帽Lf 自由段La 锚固段 预应力锚索施工技术 2 预应力锚索结构组成 预应力锚索施工技术 2 预应力锚索结构组成 预应力锚索施工技术 3 预应力锚索分类按内锚段受力不同分 拉力型 分散拉力型 压力型 分散压力型 拉压混合型等多种形式 预应力锚索施工技术 3 预应力锚索分类按自由段索体与孔壁接触形式不同分 无粘结锚索及有粘结锚索 无粘结锚索 由预应力钢绞线经专用防腐脂敷涂和外包层处理 张拉锁定后 其张拉段在被锚固介质内可相对滑动的预应力锚索 无粘结预应力钢绞线 用防腐润滑油脂和护套涂包的钢绞线 它与施加预应力的混凝土之间没有粘结力 可以永久地相对滑动 预应力全部由两端的锚具传递 有粘结锚索 预应力锚索经张拉锁定灌浆后其张拉段与被锚固介质无相对滑动的预应力锚索 对于有黏结的预应力锚索 也有本身具有防腐性能的钢绞线 如环氧喷涂钢绞线 预应力锚索施工技术 3 预应力锚索分类 无粘结钢绞线 有粘结钢绞线 预应力锚索施工技术 4 预应力锚索施工工艺4 1材料设备准备材料 钢绞线 隔离架 PVC管 钢筋 钢垫板 预应力锚具 夹片 导向帽 水泥 减水剂 速凝剂 膨胀剂 混凝土 锯末 面纱 模板等 预应力锚索施工技术 4 预应力锚索施工工艺4 1材料设备准备设备 锚索钻机 空压机 套管 高速搅拌桶 灌浆泵 砼罐车 振捣棒 千斤顶 油泵等 预应力锚索施工技术 4 预应力锚索施工工艺4 2施工工艺流程 预应力锚索施工技术 4 预应力锚索施工工艺4 2施工工序1 钻孔锚索造孔采用空压或液压潜孔钻进行钻孔 钻孔时可采用干钻或湿钻进行 其中干钻钻进行速度快 但粉尘大 不利健康 湿钻粉尘少 但钻进速度慢 且亦卡钻 钻孔程序 搭设钻机架 钻机就位 调整钻机角度位置使之符合设计要求 固定钻机 开钻 钻孔过程中 详细做好钻孔记录 包括钻进深度 时间 不同深度地质情况及过程中渗水 塌孔 卡钻等特殊情况及处理 重要 为复核孔内地质情况作判断依据 如达到孔深 但地质与设计不符 需及时联系设计处理 终孔 钻孔达到设计深度和要求后 考虑孔内沉碴原因 要求继续超钻30 50cm左右 不允许欠钻 钻孔完毕 采用高压风水清孔后以织物等封守孔口待用 钻孔是锚索施工中控制工期的关键工序 为提高钻孔效率和保证钻孔质量 一般采用潜孔冲击式钻机 该钻机所配钻杆是统一规格 按锚索设计长度将钻孔所需钻杆摆放整齐 钻杆用完 孔深也恰好到位 由于钻杆长度有 5mm的误差 要求钻孔深度超出锚索设计长度O 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 以织物或水泥袋纸塞好孔口待用 两种特殊情况的处理 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 虽冲击器工作 仍有进尺 也必须立即停钻 拔出钻具 洗孔后再继续钻进 如此循环 直至结束 有时孔内渗水量大 有积水 吹出的是泥浆和碎石 这种情况岩粉不会糊住孔壁 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 非钻头击碎的 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 4MPa 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 否则 不仅固壁注浆效果差 还容易造成假象 预应力锚索施工技术 4 预应力锚索施工工艺4 2施工工序1 钻孔特殊情况处理 渗水 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 虽冲击器工作 仍有进尺 也必须立即停钻 拔出钻具 洗孔后再继续钻进 如此循环 直至结束 有时孔内渗水量大 有积水 吹出的是泥浆和碎石 这种情况岩粉不会糊住孔壁 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 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 非钻头击碎的 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 4MPa 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 否则 不仅固壁注浆效果差 还容易造成假象 亦可采用跟进套管护壁造孔 预应力锚索施工技术 4 预应力锚索施工工艺4 2施工工序2 锚索制作锚索制作共分自由段制作 锚固段制作 二次注浆管制作三部分 1 选料 锚索体选用表面无损伤 锈污的钢绞线 不得使用表面有焊痕的钢绞线 2 下料 锚索下料应采用切割机冷切 其长度为设计长度和孔外预留长度 一般1 5米左右 之和 以保证锚索张拉锁定时的要求 3 自由段制作 针对无粘结锚索 1 防腐处理 将锚索自由段刷防锈漆 涂抹要均匀 厚实 不得有漏点 2 保护套管 沥青玻纤布缠裹二层后装入套管中 自由端套管两端200mm长度范围内用黄油填充 外绕工程胶布固定 自由端与土层间空隙用水泥浆注满 3 对自带套管的钢绞线 只需按要求封闭端口 防止浆液进入即可 预应力锚索施工技术 4 预应力锚索施工工艺4 2施工工序2 锚索制作4 锚固段制作 对钢绞线进行除锈 对自带保护套管的需剥除套管皮 并对钢绞线进行除油清洗 将钢绞线平直放好后 每间隔1 5m 戓设计要求 设置一个隔离架 需有外架以保证保护层厚 将钢绞线依次放入定位支架的凹槽内 再用16 铁丝将其与支架扎紧 锚固段底部用铁丝将钢绞线捆扎一起后装入导向帽内固定 5 二次注浆管的制作 二次注浆管采用 28PVC管制作 待锚索绑扎完成后 先将PVC管沿锚索轴方向从定位支架的中间孔洞从自由段开始向底端穿进 出口离索厎或锚固段止浆环 包保留20cm间距 穿完后在锚索底部三分之一范围内用手电钻在PVC管上打孔 孔径 5 用作二次注浆时出浆孔眼 再用胶布将孔眼密封 以防止一次注浆时 水泥浆通过孔眼进入二次注浆管内 最后将二次注浆管与钢绞线捆扎在一起 以防止下锚时脱落 6 锚索制作完成后进行编号 登记 做好编索施工记录 预应力锚索施工技术 4 预应力锚索施工工艺2 锚索制作 拆开钢绞线清洗 锚固段剥皮 编索 导向帽安装 预应力锚索施工技术 4 预应力锚索施工工艺4 2施工工序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 再以高压风清孔一次 即可着手安装锚索 安装下倾锚索比较简单 没有更多的技术问题 安装上倾和水平锚索时要注意以下四点 检查定位止浆环和限浆环的位置 损坏的 按技术要求更换 检查排气管的位置和畅通情况 锚索送入孔内 当定位止浆环到达孔口时 停止推送 安装注浆管和单向阀门 锚索到位后 再检查一遍排气管是否畅通 若不畅通 拔出锚索 排除故障后重新送索 预应力锚索施工技术 4 预应力锚索施工工艺4 2施工工序4 锚索注浆注浆流程 高压风清孔 间遏注浆 屏浆 补偿注浆锚索浆液按设计要求有净浆 砂浆等浆液拌制宜采用高速搅拌桶锚索注浆泵有活塞式 螺杆式等 目前一般选用螺杆式无粘结锚索采用全段一次注浆 有粘结锚索分锚固段和自由段二次注浆 灌浆可采取间隙灌浆法或反复屏浆法 灌浆压力应符合设计要求一般为0 5 0 7MPa 当孔口回浆管排浆与进浆比重一致时进行屏浆 屏浆压力宜为0 3 0 4MPa 时间为20 30min 屏浆 是指灌浆段的灌浆达到结束条件后 压力 注入率 持续时间满足要求 再继续使用灌浆泵对灌浆孔段灌注稀浆 施加压力的措施 这实际是将灌浆结束条件中的 持续时间 延长 预应力锚索施工技术 4 预应力锚索施工工艺4 2施工工序5 锚墎浇筑锚墩是一个受压构件 它把锚具的集中荷载传递到岩面 此外 由于一般情况下孔口岩面不会与锚索轴线垂直 所以 锚墩还有调整岩面受力方向的作用 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 锚墎浇筑一般采用定型钢模 预应力锚索施工技术 4 预应力锚索施工工艺4 2施工工序6 锚索张拉a 在张拉前首先检查待张拉锚索的净浆与锚墩砼试块强度报告 强度达到设计要求 一般净浆强度R7d 35Mpa 锚墩砼R7d 30Mpa 才能允许张拉 b 张拉前 张拉设备需进行标定 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 c 张拉程序 安装锚具夹片 预紧 钢绞线调直 分级张拉至设计荷载 超张拉 锁定除设计有明确规定外 一般应采用先进行单根预应力钢绞线预紧 使锚索各股预应力钢绞线的应力均匀后再进行整索张拉 分级张拉 一般按0 2 0 25 0 5 0 75 1 1 05 1 1倍设计轴向拉力进行分级张拉 前五级每级持荷2 5min 第6级持荷10min后进行锁定 d 如实做好相关记录 预应力锚索施工技术 4 预应力锚索施工工艺4 2施工工序7 封孔注浆补偿张拉后 立即进行封孔注浆 对于下倾锚索 注浆管从预留孔插入 直至管口进到锚固段顶面约50cm 对于上倾和水平锚索 通过预留注浆管注浆 孔中的空气经由设在定位止浆环处的排气管排出 具体同注浆步骤 预应力锚索施工技术 4 预应力锚索施工工艺4 2施工工序7 锚头保护在预应力锚索锁定后48h内没有出现明显的应力松驰现象 即可进行封锚 预应力张拉完成后 用手提砂轮机切除多余钢绞线 外留长度20cm 最后装上保护罩 填充好油脂进行封锚 或在其外部包覆厚度不小于50mm的水泥砂浆保护层 根据设计要求 封锚后保持桩面整洁美观 预应力锚索施工技术 5 预应力锚索质量控制要求5 1质量控制流程 预应力锚索施工技术 5 预应力锚索质量控制要求5 2材料设备质量控制材料 钢绞线 锚具 注浆管 水泥 外加剂 钢筋进场要提供出厂合格证及相关检测报告 同时钢绞线 水泥 外加剂 钢筋需进行现场取样复检合格后方能入库使用 锚具检验 a 外观检查应从每批锚具中抽取10 且不应少于10套 做外观及结构主端部 与张拉机具的匹配尺寸及表面检查 合格者方可入库 b 硬度检查应从锚具总量中随机抽取5 且锚板不应少于5件夹片不应少于5副 按厂家提供的硬度范围进行测试 合格者方可入库 设备 尽量选用高速注浆机及螺杆注浆机 有条件选用自动注浆记录仪 张拉设备使用前进行标定 预应力锚索施工技术 5 预应力锚索质量控制要求5 3工序质量控制现场监理旁站工序 锚索灌浆 张拉 巡视检查工序 造孔 编索 下索 锚墩浇筑 补灌封锚造孔 监理工程师在开孔时与质检人员联合检查孔位 孔斜及方位角 在造孔过程中巡视检查钻孔情况 孔径 孔深 孔斜 孔内地质 特殊情况 及钻孔记录 发现问题应及时督促处理 监理工程师验孔时检测孔位 孔径 孔深 孔斜 孔斜采用测斜仪或点光源法检测 测斜仪应满足精度要求 验孔合格后签证 预应力锚索造孔检查验收表 预应力锚索施工技术 5 预应力锚索质量控制要求5 3工序质量控制造孔 造孔质量要求 1 方位角 3 开孔孔位误差不大于10cm 2 锚孔倾角 方位角要符合设计要求 端头锚索孔斜不得大于孔深的2 对穿锚索孔斜误差按设计要求执行 方位角偏差不得大于2 有特殊要求时 按要求执行 3 终孔孔径不得小于设计孔径 4 终孔孔深宜适当大于设计孔深 一般为设计孔深外加0 40cm 不得欠深 预应力锚索的锚固段应位于满足锚固设计要求的岩体中 若孔深已达到设计深度 而锚固段仍处于破碎带或断层等软弱岩层时 承包人要及时联系监理 由监理约请业主 设计协调解决 采取延长孔深 继续钻进等措施 直至内锚段处于深层稳定岩体为止 5 对钻孔过程中揭露出的异常情况 如破碎地层 涌水等地质缺陷监理应及时到现场调查核实 并明确处理意见 如孔道护壁 回填 固结灌浆等 如果涉及设计技术问题 如需加深孔道 改变孔位等 应及时与设计单位联系解决 所有处理意见 监理指示应采用书面形式 预应力锚索施工技术 5 预应力锚索质量控制要求5 3工序质量控制编索及安装 1 锚索制作中应对下料长度 隔离架位置 绑扎间距 进出浆管的内口位置止浆环位置及索体编号 标示牌进行检查 2 锚索安装前应核对索体的编号和孔号 检查索体的顺直性 无粘结锚索护套的完好性 聚乙烯管的密封性 进出浆管的内口位置和通畅性 3 穿索前要对锚索孔进行风水洗孔 要求孔内无杂物 岩屑和积水为止 现场监理巡视中重点检查作业人员在下索过程中的安全保护及索体是否下到位 索体穿入孔内长度不得小于设计值 穿索后 要督促施工单位及时进行灌浆 端头锚应在24h内进行灌浆 最迟不应超过72h 预应力锚索施工技术 5 预应力锚索质量控制要求5 3工序质量控制注浆 注浆要检查 浆液配 灌浆压力 屏浆压力及屏浆时间 孔道浆体饱满度 补灌措施及补灌情况 浆体取样试件制作1 灌浆材料 浆液配合比应通过监理批准 2 监理工程师检查承包人灌浆前的准备工作 包括灌浆自动记录仪的率定 浆液配合比 灌浆操作人员到位及技术交底 异常情况处理预案等 承包人质检人员应按 三检 程序自检 监理人检查合格后签证 灌浆许可证 3 浆液要严格按照配合比拌制 现场监理对锚索灌浆进行旁站时可使用比重秤 婆梅式比重计来测量浆液比重 试验监理按照要求的频率对浆液进行取样检测 灌浆时敞开回浆管 排出孔内的气体 水和稀浆 待回浆比重大于等于进浆比重后 扎紧回浆管 灌浆过程中 承包人应及时 如实填写灌浆记录表 可用自动记录仪打印结果代替 但必须要有施工 质检 监理签字 4 结束标准 在设计压力下 灌注至不吸浆或吸浆量小于1L min后 且灌入量大于理论注浆量 屏浆时间不少于30min 即可结束灌浆 灌浆结束后 监理工程师现场签证 预应力锚索灌浆检查验收表 预应力锚索施工技术 5 预应力锚索质量控制要求5 3工序质量控制锚墎浇筑 锚索灌浆结束24h内 不得扰动外露的钢绞线 支模前基岩面清理干净无危石杂物 仓号验收时 监理工程师重点检查套筒 钢筋网片 锚垫板 模板是否固定牢固 二次灌浆管是否安装 模板与基岩面结合处缝隙封堵是否完善等进行验收 验收合格签证 预应力锚索混凝土浇筑申请表 浇筑前 基岩面要冲洗湿润 锚墩砼浇筑过程中 监理工程师巡视检查 试验室对砼料取样 预应力锚索施工技术 5 预应力锚索质量控制要求5 3工序质量控制张拉 张拉要检查 锚索张拉程序 单根钢绞线预紧力控制 整束张拉加载分级稳压时间 加载及卸载速率 张拉实测伸长值与理论计算伸长值的偏差 夹片有无错牙 锁定后的安装荷载是否满足设计要求为关键旁站工序 在张拉前首先检查待张拉锚索的净浆与锚墩砼试块强度报告 强度达到设计要求 一般净浆强度R7d 35Mpa 锚墩砼R7d 30Mpa 才能允许张拉 对安装有监测仪器的锚索 承包人提前通知监测中心进行监测仪器的安装 监测仪器经监测中心检查合格后方可张拉 在所有施工准备完成后 由终检人员向监理工程师申请签证 预应力锚索张拉许可证 预应力锚索施工技术 5 预应力锚索质量控制要求5 3工序质量控制张拉质量要求 预应力锚索施工技术 5 预应力锚索质量控制要求5 3工序质量控制封锚保护 锚索张拉锁定后 及时进行完成封孔补灌浆 终检人员申请监理工程师签证 混凝土浇筑申请表 按要求割除多余钢绞线 进行外锚头封固保护 普通锚索工作锚具外留15cm 监测用锚具外留存30cm 其余部分进行切除 浇筑C20的混凝