工程案例
業(yè)務(wù)范圍
公路邊坡加固中的預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)
發(fā)布時間：2014-07-15
1、概述預(yù)應(yīng)力錨索擋土墻是錨桿擋土墻技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，它是通過鉆孔將鋼絞線或高強鋼絲錨固于穩(wěn)定的地層中，并通過張拉產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，從而達到穩(wěn)定擋土墻或者穩(wěn)定加固體限制其變形的目的。
世界上大規(guī)模應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索并獲得成功的典型實例是20世紀30年代阿爾及利亞舍爾法大壩的加固工程，該工程在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錯索技術(shù)巾獲得了較大的成功。從20世紀4O年代末至70年代初，錨索技術(shù)得到了迅速發(fā)展，加固理論、設(shè)計方法逐步形成和完善。目前已廣泛應(yīng)用于巖土工程的各個領(lǐng)域，積累了豐富的工程實踐經(jīng)驗。
錨索技術(shù)在我國的研究始于20世紀60年代，從20世紀70年代開始，該項技術(shù)在我國的水電、國防、礦山等領(lǐng)域內(nèi)逐步開始使用。20世紀80年代以來，隨著研究的滲入和成果實踐的增多，人們對錨索技術(shù)有了更深入的研究和認識，也在實踐中積累了一定的成功經(jīng)驗。隨著該項技術(shù)的發(fā)展和成功的應(yīng)用，錨索技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在對錨固技術(shù)的機理研究、試驗設(shè)備以及施工工藝等方面的研究都取得較大的進展。
2、預(yù)應(yīng)力錨索加固原理
預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)見圖1
預(yù)應(yīng)力錨索加固防護，是把破碎松散巖體錨固在地層深部穩(wěn)固的巖體上，通過施加預(yù)應(yīng)力，使錨固范圍內(nèi)的軟弱巖體擠壓緊密，提高巖層問的正壓力和摩阻力，阻止開裂松散巖體位移，從而達到加固邊坡的目的。通過對部分坡體施加預(yù)應(yīng)力錨索，把坡體錨固于潛在滑移面下穩(wěn)定的中微風化變質(zhì)巖中，保持坡面狀態(tài)深入坡體內(nèi)部進行大范圍加固。預(yù)先主動對邊坡松散巖層施加正壓力，增大坡體對滑移面的正壓力，增大了抗滑力，使坡體趨于穩(wěn)定。通過錨索孔的高壓注漿，漿液能充填坡體內(nèi)裂隙和空隙，提高了坡體內(nèi)破碎巖體的強度，由于水泥漿的凝固作用使破碎的巖體連成整體，增強了坡體的整體穩(wěn)定性。
3、預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝
預(yù)應(yīng)力錨索工程具有鮮明的施工特點，是一項全新的施工工藝，其施工工藝流程見圖2。
3．1鉆孔
首先選擇合適的鉆孔設(shè)備。鉆孔是錨固工程費用最高和影響工期的關(guān)鍵工序，同時也是影響錨固工程經(jīng)濟效果的主要因素。因此應(yīng)根據(jù)錨固地層情況、錨孔深度、錨孔孔徑以及施工場地條件等來選擇鉆孔設(shè)備。
按設(shè)計孑L口位置在腳手架上安裝專用機座，將鉆機與機座及腳手架固定好，復(fù)核孔口位置、方位和傾角，確認無誤后，安上沖擊器和鉆頭，接上風管，即可開鉆。鉆孔結(jié)束后，復(fù)核孔深，并以高壓風將孔內(nèi)粉塵吹凈，以織物或水泥袋紙塞好孔口備用。
3．2錨索制作、安裝
錨索的設(shè)計長度是從鉆孔的孔口算起的，鋼鉸線的總長應(yīng)為錨索的設(shè)計長度(鉆孔的實際長度)、框架梁厚度、千斤頂長度、工具錨和工作錨的厚度以及張拉操作預(yù)留量的總長。壓力分散型錨索鋼絞線采用廠家生產(chǎn)的無粘結(jié)型的鋼鉸線，鋼絞線截取以前，首先進行調(diào)直，要確保每一根鋼絞線始終順直，不扭不叉。量出錨索的設(shè)計長度和錨固段三個單元的長度，分別做出標記，在每單元的起點位置安裝鋼質(zhì)承載體及擠壓套，且錨索的端部安放導(dǎo)向帽，下錨時能夠順利人孔。
錨索制作應(yīng)滿足下述要求：
(1)制作錨索的材料應(yīng)滿足有關(guān)鋼絞線和高強鋼絲的要求；
(2)鋼續(xù)線宜使用機械切割；
(3)錨索制作宜在加工車間或有覆蓋的工地內(nèi)進行；
(4)錨索制作完成后，應(yīng)對其進行詳細檢查，對于檢查不合格的產(chǎn)品不得投入儲存或使用。
3．3注漿
為保證注漿質(zhì)量，注漿材料要求嚴格按照經(jīng)試驗合格的配比備料，注漿漿液應(yīng)嚴格按照配合比攪拌均勻，隨拌隨用，漿體強度不低于40MPa，錨孔注漿必須采用孔底返漿方法(注漿壓力一般為2．0MPa左右)，直至孔口溢新鮮漿液，嚴禁抽拔注漿管或孔口注漿，如發(fā)現(xiàn)孔口漿面回落，應(yīng)在30分鐘內(nèi)進行孔底壓注補漿2次～3次，確保孔口漿體充滿。
在注漿作業(yè)開始和中途停止較長時間再作業(yè)時，應(yīng)用水或水泥稀漿潤滑注漿泵及注漿管路。注漿過程應(yīng)認真做好現(xiàn)場施工注漿記錄，每批次注漿都應(yīng)進行漿體強度試驗，試件不得小于兩組。漿體未達至0設(shè)計強度的70%時，不得在錨索端頭懸掛重物和拉綁碰撞。
3．4錨索張拉
待錨固段的漿體強度、錨墩和墊墩的混凝土強度達到設(shè)計強度后，進行預(yù)應(yīng)力張拉。張拉采用“雙控法”，即采用設(shè)計張拉力和伸長值來控制張拉應(yīng)力，當實際伸長值與理論伸長值差別大于±6%時，應(yīng)暫停張拉，待查明原因和采取措施后方可繼續(xù)進行。
張拉與鎖定應(yīng)注意以下幾個方面：
(1)錨索在張拉前必須把承壓支撐構(gòu)件的面整平，將臺座、錨具安裝好，并和錨索軸線方向垂直。安裝千斤頂時注意千斤頂軸線應(yīng)與錨桿軸線盡量在一條直線上，而且不可壓彎錨頭部分。
(2)安裝前應(yīng)對千斤頂和電動油泵進行標定，拉標定的數(shù)據(jù)進行張拉。張拉時，事前檢查油泵各閥門的工作情況和油管的暢通情況，以免在張拉時油泵工作不正常而造成張拉失敗。
(3)錨索張拉應(yīng)按一定程序進行，錨索張拉順序，應(yīng)考慮鄰近錨索的相互影響。
(4)正式張拉前必須對錨索進行預(yù)張拉二次，張拉力為0．1～0．2Nt，使錨索各部位接觸緊密、拉體完全平直，以消除桿體的隱蔽變形量。拉直后再進行張拉時，其變形量起點以此狀態(tài)為零記起。
(5)錨索張拉荷載要分級逐步施加，不能一次加至鎖定荷載。
3．5封錨
錨索鎖定后，做好記號，觀察三天，沒有異常情況即留10cm后用手提砂輪機切割多余鋼絞線(嚴禁電弧燒割)。最后用水泥漿注滿墊板及錨頭各部分空隙，并按設(shè)計支模，用C30砼封錨處理。
3．6錨索預(yù)應(yīng)力損失的處理
錨索的預(yù)應(yīng)力損失是預(yù)應(yīng)力錨索工程中常常遇到的問題，其來源主要有三個方面：張拉過程中的損失、錨索鎖定過程中的損失和由于時間的推移而引起的預(yù)應(yīng)力損失。
減小或避免預(yù)應(yīng)力損失的方法主要有：
(1)錨索材料的選擇：為減小錨索的預(yù)應(yīng)力損失，應(yīng)選用高強度低松弛性的鋼絞線以及與之配套的錨固體系。
(2)巖土體的選擇：錨固段應(yīng)置于堅硬完整的巖土體中，使錨索有穩(wěn)定的根基，外錨段如樁后的巖土體必須堅實，以避免應(yīng)力集中區(qū)巖土體徐變過大，增加預(yù)應(yīng)力值的損失。
(3)優(yōu)化張拉力的設(shè)計：由于施加的預(yù)應(yīng)力與張拉力成正比，因此設(shè)計時應(yīng)考慮避免大噸位的出現(xiàn)，即以多孔位、小噸位為宜。另外，在結(jié)構(gòu)強度許可的情況下，采用超張拉可以將樁后土層處于超壓密、超固結(jié)狀態(tài)，從而減小后期預(yù)應(yīng)力損失。
3．7施工注意問題
為保證錨索施工質(zhì)量，錨索施工過程中應(yīng)注意以下問題：
(1)各關(guān)鍵施工工序必須設(shè)立專職負責人，并認真做好質(zhì)量的自檢與互檢。
(2)各工序的施工人員必須嚴格按照施工操作規(guī)程或規(guī)定進行施工。
(3)所有施工用機械、材料、配件必須進行詳細檢查或檢驗。
(4)水平流水作業(yè)施工中，上一道工序不合格或未經(jīng)驗收的施工階段成品，不得進入下一道施工工序。
(5)在施工的安全過程中，必須認真做好施工記錄和施工日記，將各參數(shù)認真填入記錄表中，并作為竣工驗收資料必備內(nèi)容的一部分。
4、結(jié)語
預(yù)應(yīng)力錨索作為高危邊坡加固的一種有效措施，在各種邊坡工程建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。由于錨素工程具有隱蔽性和專業(yè)性強的特點，所以，在施工中應(yīng)嚴格按照有關(guān)規(guī)程進行操作，以保證錨索的施工質(zhì)量。
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