预应力锚索支护工程施工设计方案

目录第一章工程概况和编制依据 21.1工程概况 21.2编制依据 2第二章预应力锚索支护设计要求 2第三章施工部署 43.1施工准备 43.2资源配置 43.3工期计划 5第四章施工方案 54.1工艺流程 54.2施工方法及主要技术措施 74.2.1钻孔成孔 74.2.2锚索制作与安装 74.2.3注浆 84.2.4围檩施工 84.2.5张拉锁定 104.3锚索试验与监测 114.3.1试验 114.3.2监测 114.4常见异常情况处理 11第五章质量保证措施 125.1完善现场质量管理 125.2施工质量控制要点 125.3工序质量控制 125.3.1造孔 125.3.2锚索制作 135.3.3注浆 13第六章安全环保措施 136.1安全措施 136.2环保措施 14第一章工程概况和编制依据1.1工程概况长湴站及存车线（含存车线）为地下两层岛式车站，位于广汕公路（天源路）长湴村附近，起点里程YDK23+971.106，终点里程YDK24+322.006，外包总长350.9m，中间隔墙里程YDK24+121.606。车站主体建筑面积为13988.29m2，车站标准段跨度19.7m高13.15m，基底埋深约18m，顶板覆土厚度3～5m；主要地质为洪积土层（3.5~7.0m）、花岗岩残积土层（7.0~14.5m）、强风化带（4.0~6.0m）；附属结构包括Ⅰ、Ⅱ号出入口、A、B、C端风亭和紧急疏散通道。车站轨排井位置长约30米采用地下连续墙+普通预应力锚索的基坑支护体系，其他采用地下连续墙+砼支撑、钢支撑体系。1.2编制依据在本施工方案的编制过程中，主要以以下几项为依据：1、广州市轨道交通六号线施工13标长湴站——《主体围护结构施工图》2、《广州市轨道交通六号线工程元岗站详细勘察阶段岩土工程勘察报告》(广东省重工建筑设计院2006年8月）；3、现行国家有关规范、规程和标准：《水电水利工程预应力锚索施工规范》(DL/T5083-2004)《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97；《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99；《广州地区建筑基坑支护技术规定》GJB02-98；《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2003）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）第二章预应力锚索支护设计要求本站存车线的轨排井范围内采用800厚地下连续墙+普通预应力锚索的基坑支护体系，东西两侧由上而下设置五道普通预应力锚索，共计150根锚索，具体参数见表1、表2。根据设计要求，锚索采用材料：钢绞线fy=1320N/mm，锚孔灌水泥砂浆M20。预应力锚索具体结构参数表表1东侧锚索型号总长度L（mm）锚固长度La（mm）孔径（mm）间距（mm）预加力（KN）设计力（KN）根数（75）第一道3S15.23600024000150300028040011第二道4S15.24000030000150200040060016第三道6S15.23700029000150200055090016第四道7S15.232000260001502000700110016第五道5S15.22300017000150200045075016预应力锚索具体结构参数表表2西侧锚索型号总长度L（mm）锚固长度La（mm）孔径（mm）间距（mm）预加力（KN）设计力（KN）根数（75）第一道3S15.23600024000150300028040011第二道4S15.23500025000150200040060016第三道6S15.23200023000150200055090016第四道7S15.226000195001502000700105016第五道5S15.21750011500150200045080016预应力锚索采用拉力集中型粘结式预应力锚索体系，锚索由锚固段、自由段和紧固头三部分构成，紧固头由腰梁（第一道为冠梁）、钢垫板和锚具组成。锚索长度包括锚固段、自由段、张拉段三部分(见图1)。图1锚索结构配装示意图第三章施工部署3.1施工准备根据明挖基坑的工程地质、水文地质情况及施工工期要求，锚索施工采用地质钻孔机，合金钻头冲水钻进，孔径为150mm。现场做好排水措施。锚索施工紧接基坑土方开挖进行，基坑土方开挖采取分层开挖，当每层土方开挖至锚索孔位下0.5m高程时，平整开挖面后进行锚索施工。根据地质钻机的特点，钻机的工作面宽度不小于7m，施工时东西两侧各设置两台钻机同时施钻。施工用电采用交流电，功率80kW，施工用水使用自来水，用100mm水管分两个Φ50mir阀门通向基坑。锚索制作场地设置在基坑东侧，利用人工进行运输安装。3.2资源配置我部配置好管理人员，以及施工前机械设备材料进场到位。机械设备配置表表3序号名称型号数量备注1地质钻机XY-1A42注浆泵BW-15023液压千斤顶YDCW1000-20014高压油泵TBZ2-501人员配置表表4序号职务人数序号职务人数1管理员33作业人员122专业技术员13.3工期计划本站锚索施工进度快慢关系到基坑土方开挖进度，因而合理配置施工工序和机械人员投入为关键，故根据现场实际情况计划于2010年6月10日开始施工，至2010年9月20日完成，工期为100天。第四章施工方案4.1工艺流程遵循“分段分层、由上而下、先锚固、后开挖”的原则进行锚索施工及基坑开挖。开挖土方至每道腰梁位置后,进行相对应锚索钻孔、注浆、安装砼腰梁、张拉锚固施工。见下页《预应力锚索施工工艺流程图》二次灌浆二次灌浆养护张拉锁定单锚施工结束钻孔锚索安装一次灌浆成孔深度检查测定浆液流动度取样锚索质量检查材料设备品质检验锚孔定位锚索加工制作钻机就位确定锚索位置锚固角机械材料进场造孔设备检验砼围檩施工图2预应力锚索施工工艺流程图4.2施工方法及主要技术措施4.2.1钻孔成孔a锚索钻孔主要内容有：施工放线、钻机就位、钻进、扫孔和终孔验收等，采用锚杆钻机跟管钻进方式成孔，合金钻头冲水钻进，孔径Ф150mm。b钻机就位对中，调对入射角度（300），定位复查无误后，启动钻机钻进，钻孔过程中要到达“准、平、稳”要求；钻进深度要求比设计深度增大0.4m，供无法返出的残渣沉积，以确保锚杆深度达到设计要求。C锚索钻孔时，孔间水平方向允许偏差为±10mm，垂直方向允许偏差为±50mm，钻孔倾斜允许偏差为3‰，终孔孔深宜大于设计孔深40cm，终孔后清孔要彻底，施工现场利用清水循环冲洗；并在检查验收合格后插入锚索进行灌浆施工。d当钻孔到入岩时，根据地质情况，经设计验算受力情况确定入岩深度。4.2.2锚索制作与安装锚索S15.2是用7φ5钢丝组成的15.2mm钢绞线，钢绞线fy=1320N/mm。1.锚索制作过程中应满足以下技术要求：·下料长度按设计孔深+腰梁(0.50m)+钢垫板(0.057m)+千斤顶工作长度(0.4m)+0.30m，每股长度偏差控制50mm以内，采用冷切割下料。·钢丝必须经过严格质量检验、校直、除油和除锈；·锚束中各钢丝要求平顺，不能相互交叠，以防止张拉过程中受力不均匀，应力集中产生钢丝拉断破坏；·锚束沿轴线方向每隔3m设置一束线环（定位器），锚固段两束线环中间设一隔离架，张拉段用塑料套管包裹，与锚固段相交处的管口应密封并用铁丝捆扎牢固；·保证钢丝间有一定间隙，以保证灌浆后锚束内空隙填实充分，钢丝和杆体得到充分的握裹和保护；·注浆管采用塑胶管，插入束线环或隔离架的中央；·锚束必须捆扎牢固，防止在运输、吊装、安装过程中散束；·在编排钢铰线时，同时安放2根注浆管，分别供第1次、第2次注浆使用，供第2次注浆使用的注浆管，在锚固段，每隔0.5m打一对穿Ф6小孔，连同出浆口，一并用胶布包好。2.锚索安装与运输在钢铰线组合成索和钻孔完成后及时进行，安装前先清洗孔壁，确定孔壁无粘附泥浆并复查钢铰线材料型号、规格、各部位质量是否满足设计要求无误后，将锚索抬起徐徐放入孔内至设计深度。放入过程中，严禁上下抖动、来回扭转和撞动，防止中途散束和卡阻，造成安装失败。锚索制作完成后，利用人工运输。运输过程中防止发生磨损，弯曲半径不宜小于3m；同时运输过程中防止发生磨损，穿束后锚索外露部分应用胶布包裹防止生锈。4.2.3注锚索安设完，对锚孔及钢绞线验收合格后进行注浆，采用JBW150/40压浆泵。1.第1次灌浆锚索和钢绞线同时放入孔底，管口距孔底150mm，以利出浆。浆液规格采用灰砂比0.5～1.0、水灰比为0.38~0.45的水泥砂浆，水泥采用425号普通硅酸盐水泥。灌浆前对输管道的检查无阻塞后方可进行注浆，注浆速度控制在100L/min左右，注浆压力控制在0.5～1.5MPa，待到孔内的泥浆和杂质均由水泥浆体所置换溢出孔口，即完成第1次灌浆。2.第2次灌浆待第1次灌浆浆液达到初凝强度后，进行第2次灌浆，注浆浆液采用水灰比0.45～0.50的纯水泥浆。必要时并掺入适量早强剂（如三乙醇胺）。第2次注浆终止标准为：a.注浆压力达到2.0～3.0Mpa之间，并稳定10min以上；b.注浆量达到水泥30kg/m；c.水泥浆从临近孔或裂缝中溢出。4.2.4围檩施工注浆完毕后，进行施工砼腰梁，将钢垫块固定于腰梁上,并保证钢垫块的上表面与锚索垂直。在开挖基坑面适当设置垫木或支架确保腰梁的稳定。钢垫板的平面位置与高程和锚索的布设走向相一致，张拉前进行固定与验收。1、围檩施工围檩采用C30砼浇筑，横梁嵌入连续墙面10cm，采用人工风镐开凿，基底先采用5cm水泥砂浆调平，再进行钢筋制作安装，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1/2，且有焊接接头的截面之间的距离不得小于1m。模板采用小块钢模板，在锚孔周围，钢筋较密集，一定要仔细振捣，保证质量。2、锚头的施工锚头施工应遵循以下规定：①锚具、垫板应与锚索体同轴安装，锚索体锁定后其轴线角度偏差应≤±5o②应确保垫板与垫墩接触面无任何空隙。③切割锚头多余的锚索体采用冷切割的方法，锚具外保留长度≥5cm。④当需要补偿张拉时，应考虑保留张拉长度。⑤锚头的防腐处理应符合规定。3、垫板锚索用垫板的材料一般为普通钢板，外形为方形，其尺寸大小和厚度应由锚固力的大小确定，为了确保垫板平面与锚索的轴线垂直和提高垫墩的承载力，一般使用与钻孔直径相匹配的钢管焊接成套筒垫板，用垫板的几何尺寸见表。图3套筒垫板右示意图锚索的锚固力与垫板尺寸表5锚固力（kN）尺寸（mm）锚固力（kN）尺寸（mm）边长厚度边长厚度＜600≥200≥252500～3000330～35045～50600～1000200～22025～303000～4000350～44050～551000～1500220～25030～354000～5000440～46055～601500～2000250～30035～405000～6000460～51060～652000～2500300～33040～454.2.5张拉锁定在锚索注浆及围檩施工完后，养护2～3天后（水泥强度达到90%以上），可进行张拉锁定作业，作业须满足以下工艺质量要求：a.张拉前整平承压板支撑构件面，安装承压板（砼腰梁）、垫板、锚具，并保持与锚杆轴线方向垂直，安装千斤顶时千斤顶轴线应与锚索轴线尽量保持重合；b.安装前应对千斤顶和高压油泵进行标定，按标定的数据进行张拉，事前检查高压油泵的工作情况、油管的畅通情况，以免在张拉时油泵工作不正常而造成张拉失败；c.张拉按一定程序进行，锚索张拉顺序应考虑对临近锚索、土钉的相互影响确定；d.正式张拉前对锚索进行预张拉2次，张拉力为设计荷载的0.1～0.2倍，以保证锚索各部位接触紧密、杆体平直，消除杆体的隐蔽变形量。拉直后再进行张拉时，其变形量起点以此状态为零点起记；e.张拉控制应力控制在0.65～0.75倍锚索强度标准值范围内；f.张拉荷载分级逐步施加，张拉荷载分级及观测时间见下表所示。最后一次张拉将荷载增加到1.05倍设计荷载，持荷观测10～15min，如果变形无变化，锚索保持原状，油泵上压力表指针无返回现象，方可卸载到设计荷载，进行锁定作业；锚索张拉荷载分级及观测时间表表6张拉荷载分级观测时间（min）全、强风化粗粒花岗岩粘性土（残积土）0.10Nt0.25Nt0.50Nt0.75Nt1.00Nt1.05Nt1.0Nt（锁定荷载）5555510105555101510注：Nt为锚索设计轴向张拉荷载g.锁定作业必须严格按规范进行，使用标准锚具，锚索锁定后，如发现有明显的预应力损失，应进行张拉补偿。4.3锚索试验与监测4.3.1试验根据设计及规范要求，对预应力锚索进行受力性能试验检测；试验按要求随机抽样进行，其抽检率为5%且不得少于3根。锚索施工完毕后联系检测单位进场进行试验检测。4.3.2监测预应力锚索支护的监测项目是锚索轴力，检测器材采用MSJ-3振弦式锚索计，按设计要求在锚索的端部埋设，共计30个。埋设及安装时保护后器材的传感器，防止接头线损断。检测警界值为设计值的80%，检测频率为土方开挖每天一次，主体结构施工时每三天一次。施工期间原位监测工作与锚索张拉同步进行，及时进行轴力监测分析整理资料，迅速反馈信息，指导施工。4.4常见异常情况处理4.1锚索进浆管堵塞。对进浆管已堵塞的锚索采取补设回浆管、利用原回浆管灌浆、提高灌浆压力等方式处理。

4.2锚索张拉段灌浆情况异常。在灌浆过程经常遇到裂隙漏浆、堵管等异常情况，可采取封堵裂隙、延长灌浆时间等方式处理。

4.3锚孔围岩灌浆，一般只施灌一次。多次简单地重复施灌，往往延误工期，造成浪费，效益也提高不多。如遇一次施灌效果不能满足设计要求时，可采用提高水泥细度，改善浆液可灌性，或改用化学灌浆。

4.4当锚孔围岩灌浆遇地质条件差而发生严重串孔时，将形成大面积承受灌浆压力的危险局面，对抗滑、抗倾覆稳定极其不利，故灌浆应优先采用单孔单灌，即灌完一个孔再钻相邻孔。4.5锚孔围岩灌浆后，还须扫孔，恢复锚索孔道的正常作用。扫孔时间的选择，首先应考虑不损坏缝内充填的水泥结石，其次是易于扫孔作业。浆液龄期太长，强度增高后，将增加扫孔工时，增加造价。具体扫孔时间，可通过试验选定，一般以1～3天为宜。扫孔后的钻孔应冲洗干净，孔内不得残留废渣，扫孔深度和锚索长度仍按原设计施工。

第五章质量保证措施5.1完善现场质量管理（1）我部建立现场质量管理小组，施工前应进行技术交底工作，落实“三检”制度，并加强现场施工的组织、管理和协调。质量管理小组：组长：唐维冬副组长：梁文平、杨磊组员：宁广武、李洪龙、黄竣宁、黄仿柱

（2）管理人员熟悉设计文件，掌握设计及规范要求，对锚索施工过程中进行全面控制，对关键工序严格检查复检。5.2施工质量控制要点（1）钢绞线、张拉设备及锚具等均应有出厂合格证，钢绞线进场后应进行力学性能试验；

（2）孔位、孔深、孔径和孔斜等均应符合设计及规范要求；

（3）锚固段的固结灌浆应严格按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）要求进行。

（4）锚孔注浆应从通至孔底的PVC注浆管开始，确保注浆密实，灌浆记录应准确、完整、清晰；

（5）分级均匀施加张拉荷载，并控制加载速率，张拉设备必须配套标定并绘制相关曲线；

（6）按锚索总数的5%随机进行抽样验收试验，合格标准按应力控制为：实测值不大于设计值的5%，或不小于设计值的3%。5.3工序质量控制5.3.1造孔（1）用红油漆在现场施工部位标明锚索开孔位置，根据设计及规范要求孔位偏差不得大于10cm；搭建钻机平台要求稳固牢靠，钻机倾角及方位角要进行严格校验。当孔位受地下管线或地形条件限制无法施工时，须征得设计同意后可以拟定新孔位。

（2）在钻孔施工过程中要求加强钻机的导向作用，及时检测孔斜误差，合理采用纠偏措施，并做好施工班报记录。孔深不得小于设计值。监理人员按照设计及规范要求对造孔的孔位、孔深、孔径、孔斜进行检查验收。

（3）应按分序加密的原则进行钻孔，成孔后及时进行锚固段固结灌浆，以保证成孔质量。5.3.2锚索制作（1）锚索索体在专用的施工场地进行制作，每批钢绞线进场后，按规范要求抽检试验。每根钢绞线下料长度应根据实测孔深、锚墩厚度、垫板、工作锚板、限位锚板、千斤顶等沿孔轴线方向的总和再预留一定长度确定。

（2）剥除锚固段塑料套管后钢绞线上的油脂、污渍必须用棉纱擦洗干净，要求表面乌亮，