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摘要:文章结合多年的实践经验,分析了预应力锚索在高边坡防护工程中的施工工艺以及施工要点,以供参考。
关键词:公路 预应力锚索 施工
锚索加固高边坡,是岩土锚固技术在高边坡工程中的应用,它是利用锚索周围地层岩土的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面的自身稳定,由于锚杆、锚索的使用,使锚固地层产生压应力区并对加固地层起到加筋作用;可以增强地层的强度,改善地层的力学性能,可以使结构与地层连锁在一起,形成一种共同工作的复合体,使其能有效地承受拉力和剪力,并能提高潜在滑移而上的抗剪强度,有效地阻止坡体位移。这是一般支挡结构所不具备的力学作用。由于预应力锚索技术能减轻结构物的自重、节约工程材料并确保工程的安全和稳定,具有显著的经济效益和社会效益,因而目前在工程中得到极其广泛的应用。
1 施工流程
锚孔测放→锚孔钻凿→锚孔清理→锚孔检验→编锚→下锚→注浆、浇筑框架混凝土→锚索张拉与锁定→封锚。
2 锚孔测放
边坡施工应遵循边挖边加固原则,即开挖一级,防护一级,不得一次开挖到底。根据施工设计图要求,将锚孔位置准确测放在坡面上,孔位在坡面上纵横误差不得超过±50mm。
3 锚孔钻凿
3.1 根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度、以及施工场地条件等来选择钻孔设备。岩层中采用潜孔冲击成孔;在岩层破碎或松软饱水等易于塌缩孔和卡钻埋钻的地层中采用跟管钻进技术。
3.2 锚孔钻进施工时,先搭设满足相应承载能力和稳固条件的脚手架,再根据坡面测放孔位,准确安装固定钻机,并严格认真进行机位调整,确保锚孔开钻就位纵横误差不得超过±50mm,高程误差不得超过±100mm,钻孔倾角和方向符合设计要求,倾角允许误差位±1.0,方位允许误差±2.0。
3.3 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。
3.4 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0.1～0.2MPa),待水泥砂浆初凝后,重新扫孔钻进。
3.5 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0.2m以上。
4 锚孔清理及检验
钻进达到设计深度之后,不能立即停钻,应稳钻1min～2min,防止孔底达不到设计孔径。钻孔壁不得有沉渣及水体粘滞,必须清理干净,在钻孔完成后,使用高压空气将孔内岩粉及水体令部清除出孔外。锚孔钻凿结束后,须经现场监理检验合格后,方可进行下道工序施。
5 锚索体制作与安装
预应力锚索体由锚梁、自由段、锚固段和安全段4部分组成。如采用压力分散型锚索,由三个单元锚索组成,每个单元锚索分别由两根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体组成钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套对称地锚固于钢质承载体上。钢质承载体要求采用45号钢材加工制作,其厚度不小于2cm。钢绞线采用钢绞线标准强度为,高强度低松弛无粘结预应力钢绞线。安装前,要确保每根钢绞线顺直。不扭不叉,排列均匀,除锈、除油污,对有死弯、机械损伤及锈坑处剔出。钢绞线沿锚索体轴线方向每1.0m～1.5m设置一架线环,保证锚索体保护层厚度不小于20mm。安装锚索体前再次认真核对锚孔编号,确认无误后再用高压风吹孔,人工缓缓将锚索体放入孔内,用钢尺量出孔外露出的钢绞线长度,计算孔内锚索长度(误差控制在50mm范围内),确保锚固长度。
6 锚孔注浆
注浆是决定锚索质量的关键工序,注浆质量的好坏将直接影响铺索的承载能力。施工中的砂浆拌制原材料必须送样检测合格后方可使用,砂料应过筛,清除杂质及泥块。同时应取样送有资质检测单位强度配合比,施工配合比必须严格按设计配合比执行。砂浆搅拌机宜采用机械拌和,注浆液应搅拌均匀、随搅随用,并应在初凝前用完,拌和时间不小于3min。注入孔内砂浆应按要求进行过滤;每搅拌作业班必须留取砂浆试块1～2组。实际注浆量一般要大于理论的注浆量,或以锚具排气孔不再排气且孔口浆液溢出浓浆作为注浆结束的标准。预应力锚索注浆分两期进行,第一期进行锚固段注浆,达到设计强度后张拉至设计锚固力,然后进行第二期注浆,将孔中自由段锚索与孔壁问空隙填满。注浆方法采用泵注入法,注浆泵采用小泵量的挤压泵,注浆压力控制为0.5～0.6MPa。注浆方式采用孔底反压注浆,浆液溢出孔口时还须封口稳压5min,以保证砂浆压注密实。锚孔内浆液凝固后不能充满全孔时,必须进行补浆,以保证锚索钢绞线束全部包裹在水泥砂浆中,有利于锚索的防锈。注浆过程时,中途不得中断,保证注浆工作在初始注入的浆液仍具有塑性的时间内完成,注浆过程中,边灌边提注浆管,保证注浆管管头插入浆液液面下50～80cm,严禁将注浆管拔出浆液面,以免出现断杆事故。实际注浆量不得少于理论计算注浆量,要确保每孔注浆量达到或超过理论注浆量,其充盈系数控制在1.1～1.3之间。对已施工完毕锚索体外露部分在张拉前应加强保护。
7 锚索张拉锁定
当注浆体强度和传力系统(框格梁、墩座)混凝土强度均达到设计强度80%以上时,并经验收试验合格后,方可进行张拉作业。锚斜托台座的承压面应平整,并与锚筋的轴向方向垂直。锚具安装应与锚垫板和千斤顶密贴对中,千斤顶轴线与锚孔及锚筋体同轴一线,确保承载均匀。锚筋的张拉必须采用专用设备,设备在张拉作业前应进行标定,锚具、灾片等枪验合格后方可使用。
锚索正式张拉前,取10～15%的设计张拉荷载,其预张拉1～2次,使其各部位接触紧密,钢铰线完全平直。对于压力分散型锚索,因各单元锚索长度不同,张拉应严格接设计次序分单元采用分布补偿张拉法。
锚索分四级张托。即张拉力分别为设计荷载的25%、50%、75%、100%。在张托最后一级荷载时应持衙10—15min,观察位移是否稳定,若无异常,即锁定。锚索在锁定后48小时内,若发现明显的预应力损失现象。则应及时进行补偿张拉。
8 封锚
补偿张拉后,从锚具量起,留出长5～10cm钢绞线,其余部分截去,须用机械切割,严禁电弧烧割。最后用水泥净浆注满锚垫板及锚头各部分空隙,然后对锚头采用不低于20MPa的混凝土进行封锚,防止锈蚀和兼顾美观。
9 安全及环保措施
9.1 施工前进行安全技术交底,施工中明确分工,统一指挥。各种机械机具机况良好,勤维修、勤保养。作好安全检查工作,遵守有关安全操作规程。机械、电器设备专人操作。
9.2 高空作业应设安全防护设施。风动钻机管路连接应牢靠,避免脱开出伤人。注浆管路应畅通,不得堵塞,避免浆液喷甩出伤人。张拉机具各部件尤其是高压油管连接点应牢靠,以避免突然断裂喷出伤人,张拉过程中千斤顶前不得站人,以防钢铰线断裂夹片飞出伤人。此外,夜间施工应有足够的照明。
9.3 钻孔孔口须设置粉尘收集器,使岩粉不致随风飘散,污染大气。严格按照国家环境保护有关规定施工。
10 结束语
高速公路在高边坡防护工程中大量使用预应力锚索,有效解决了高边坡施工周期长、稳定性差的问题,缩短了施工周期,减少了施工干扰,较好的防止了高边坡不稳定岩层、土层的滑移,对边坡的长期稳定提供了很好的保证。
参考文献:
[1]金俊华.预应力锚杆(索)在高速公路边坡防护中的应用[J].科技资讯,2010(16).
[2]李昌奇.淺谈预应力锚索施工技术[J].工程与建设,2008(6).
关键词:公路 预应力锚索 施工
锚索加固高边坡,是岩土锚固技术在高边坡工程中的应用,它是利用锚索周围地层岩土的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面的自身稳定,由于锚杆、锚索的使用,使锚固地层产生压应力区并对加固地层起到加筋作用;可以增强地层的强度,改善地层的力学性能,可以使结构与地层连锁在一起,形成一种共同工作的复合体,使其能有效地承受拉力和剪力,并能提高潜在滑移而上的抗剪强度,有效地阻止坡体位移。这是一般支挡结构所不具备的力学作用。由于预应力锚索技术能减轻结构物的自重、节约工程材料并确保工程的安全和稳定,具有显著的经济效益和社会效益,因而目前在工程中得到极其广泛的应用。
1 施工流程
锚孔测放→锚孔钻凿→锚孔清理→锚孔检验→编锚→下锚→注浆、浇筑框架混凝土→锚索张拉与锁定→封锚。
2 锚孔测放
边坡施工应遵循边挖边加固原则,即开挖一级,防护一级,不得一次开挖到底。根据施工设计图要求,将锚孔位置准确测放在坡面上,孔位在坡面上纵横误差不得超过±50mm。
3 锚孔钻凿
3.1 根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度、以及施工场地条件等来选择钻孔设备。岩层中采用潜孔冲击成孔;在岩层破碎或松软饱水等易于塌缩孔和卡钻埋钻的地层中采用跟管钻进技术。
3.2 锚孔钻进施工时,先搭设满足相应承载能力和稳固条件的脚手架,再根据坡面测放孔位,准确安装固定钻机,并严格认真进行机位调整,确保锚孔开钻就位纵横误差不得超过±50mm,高程误差不得超过±100mm,钻孔倾角和方向符合设计要求,倾角允许误差位±1.0,方位允许误差±2.0。
3.3 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。
3.4 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0.1～0.2MPa),待水泥砂浆初凝后,重新扫孔钻进。
3.5 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0.2m以上。
4 锚孔清理及检验
钻进达到设计深度之后,不能立即停钻,应稳钻1min～2min,防止孔底达不到设计孔径。钻孔壁不得有沉渣及水体粘滞,必须清理干净,在钻孔完成后,使用高压空气将孔内岩粉及水体令部清除出孔外。锚孔钻凿结束后,须经现场监理检验合格后,方可进行下道工序施。
5 锚索体制作与安装
预应力锚索体由锚梁、自由段、锚固段和安全段4部分组成。如采用压力分散型锚索,由三个单元锚索组成,每个单元锚索分别由两根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体组成钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套对称地锚固于钢质承载体上。钢质承载体要求采用45号钢材加工制作,其厚度不小于2cm。钢绞线采用钢绞线标准强度为,高强度低松弛无粘结预应力钢绞线。安装前,要确保每根钢绞线顺直。不扭不叉,排列均匀,除锈、除油污,对有死弯、机械损伤及锈坑处剔出。钢绞线沿锚索体轴线方向每1.0m～1.5m设置一架线环,保证锚索体保护层厚度不小于20mm。安装锚索体前再次认真核对锚孔编号,确认无误后再用高压风吹孔,人工缓缓将锚索体放入孔内,用钢尺量出孔外露出的钢绞线长度,计算孔内锚索长度(误差控制在50mm范围内),确保锚固长度。
6 锚孔注浆
注浆是决定锚索质量的关键工序,注浆质量的好坏将直接影响铺索的承载能力。施工中的砂浆拌制原材料必须送样检测合格后方可使用,砂料应过筛,清除杂质及泥块。同时应取样送有资质检测单位强度配合比,施工配合比必须严格按设计配合比执行。砂浆搅拌机宜采用机械拌和,注浆液应搅拌均匀、随搅随用,并应在初凝前用完,拌和时间不小于3min。注入孔内砂浆应按要求进行过滤;每搅拌作业班必须留取砂浆试块1～2组。实际注浆量一般要大于理论的注浆量,或以锚具排气孔不再排气且孔口浆液溢出浓浆作为注浆结束的标准。预应力锚索注浆分两期进行,第一期进行锚固段注浆,达到设计强度后张拉至设计锚固力,然后进行第二期注浆,将孔中自由段锚索与孔壁问空隙填满。注浆方法采用泵注入法,注浆泵采用小泵量的挤压泵,注浆压力控制为0.5～0.6MPa。注浆方式采用孔底反压注浆,浆液溢出孔口时还须封口稳压5min,以保证砂浆压注密实。锚孔内浆液凝固后不能充满全孔时,必须进行补浆,以保证锚索钢绞线束全部包裹在水泥砂浆中,有利于锚索的防锈。注浆过程时,中途不得中断,保证注浆工作在初始注入的浆液仍具有塑性的时间内完成,注浆过程中,边灌边提注浆管,保证注浆管管头插入浆液液面下50～80cm,严禁将注浆管拔出浆液面,以免出现断杆事故。实际注浆量不得少于理论计算注浆量,要确保每孔注浆量达到或超过理论注浆量,其充盈系数控制在1.1～1.3之间。对已施工完毕锚索体外露部分在张拉前应加强保护。
7 锚索张拉锁定
当注浆体强度和传力系统(框格梁、墩座)混凝土强度均达到设计强度80%以上时,并经验收试验合格后,方可进行张拉作业。锚斜托台座的承压面应平整,并与锚筋的轴向方向垂直。锚具安装应与锚垫板和千斤顶密贴对中,千斤顶轴线与锚孔及锚筋体同轴一线,确保承载均匀。锚筋的张拉必须采用专用设备,设备在张拉作业前应进行标定,锚具、灾片等枪验合格后方可使用。
锚索正式张拉前,取10～15%的设计张拉荷载,其预张拉1～2次,使其各部位接触紧密,钢铰线完全平直。对于压力分散型锚索,因各单元锚索长度不同,张拉应严格接设计次序分单元采用分布补偿张拉法。
锚索分四级张托。即张拉力分别为设计荷载的25%、50%、75%、100%。在张托最后一级荷载时应持衙10—15min,观察位移是否稳定,若无异常,即锁定。锚索在锁定后48小时内,若发现明显的预应力损失现象。则应及时进行补偿张拉。
8 封锚
补偿张拉后,从锚具量起,留出长5～10cm钢绞线,其余部分截去,须用机械切割,严禁电弧烧割。最后用水泥净浆注满锚垫板及锚头各部分空隙,然后对锚头采用不低于20MPa的混凝土进行封锚,防止锈蚀和兼顾美观。
9 安全及环保措施
9.1 施工前进行安全技术交底,施工中明确分工,统一指挥。各种机械机具机况良好,勤维修、勤保养。作好安全检查工作,遵守有关安全操作规程。机械、电器设备专人操作。
9.2 高空作业应设安全防护设施。风动钻机管路连接应牢靠,避免脱开出伤人。注浆管路应畅通,不得堵塞,避免浆液喷甩出伤人。张拉机具各部件尤其是高压油管连接点应牢靠,以避免突然断裂喷出伤人,张拉过程中千斤顶前不得站人,以防钢铰线断裂夹片飞出伤人。此外,夜间施工应有足够的照明。
9.3 钻孔孔口须设置粉尘收集器,使岩粉不致随风飘散,污染大气。严格按照国家环境保护有关规定施工。
10 结束语
高速公路在高边坡防护工程中大量使用预应力锚索,有效解决了高边坡施工周期长、稳定性差的问题,缩短了施工周期,减少了施工干扰,较好的防止了高边坡不稳定岩层、土层的滑移,对边坡的长期稳定提供了很好的保证。
参考文献:
[1]金俊华.预应力锚杆(索)在高速公路边坡防护中的应用[J].科技资讯,2010(16).
[2]李昌奇.淺谈预应力锚索施工技术[J].工程与建设,2008(6).