公路边坡加固中的预应力锚索技术

2014年08月14日

http://www.cnbridge.cn   2013-08-21    

筑龙网文本摘要:本文简述了预应力锚索的加固原理,分析了预应力锚索的施工工艺,并探讨了预应力损失的若干处理措施,提出了在施工中需注意的若干问题。
关 键 词:预应力锚索 公路边坡 加固原理 施工工艺 边坡锚具

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  1、概述

  预应力锚索挡土墙是锚杆挡土墙技术发展的产物,它是通过钻孔将钢绞线或高强钢丝锚固于稳定的地层中,并通过张拉产生预应力,从而达到稳定挡土墙或者稳定加固体限制其变形的目的。

  世界上大规模应用预应力锚索并获得成功的典型实例是20世纪30年代阿尔及利亚舍尔法大坝的加固工程,该工程在应用预应力错索技术巾获得了较大的成功。从20世纪4O年代末至70年代初,锚索技术得到了迅速发展,加固理论、设计方法逐步形成和完善。目前已广泛应用于岩土工程的各个领域,积累了丰富的工程实践经验。

  锚索技术在我国的研究始于20世纪60年代,从20世纪70年代开始,该项技术在我国的水电、国防、矿山等领域内逐步开始使用。20世纪80年代以来,随着研究的渗入和成果实践的增多,人们对锚索技术有了更深入的研究和认识,也在实践中积累了一定的成功经验。随着该项技术的发展和成功的应用,锚索技术得到了越来越广泛的应用,在对锚固技术的机理研究、试验设备以及施工工艺等方面的研究都取得较大的进展。


  2、预应力锚索加固原理

 

  

  预应力锚索结构见图1
 
  预应力锚索加固防护,是把破碎松散岩体锚固在地层深部稳固的岩体上,通过施加预应力,使锚固范围内的软弱岩体挤压紧密,提高岩层问的正压力和摩阻力,阻止开裂松散岩体位移,从而达到加固边坡的目的。通过对部分坡体施加预应力锚索,把坡体锚固于潜在滑移面下稳定的中微风化变质岩中,保持坡面状态深入坡体内部进行大范围加固。预先主动对边坡松散岩层施加正压力,增大坡体对滑移面的正压力,增大了抗滑力,使坡体趋于稳定。通过锚索孔的高压注浆,浆液能充填坡体内裂隙和空隙,提高了坡体内破碎岩体的强度,由于水泥浆的凝固作用使破碎的岩体连成整体,增强了坡体的整体稳定性。

  3、预应力锚索施工工艺

  预应力锚索工程具有鲜明的施工特点,是一项全新的施工工艺,其施工工艺流程见图2。

  3.1钻孔

  首先选择合适的钻孔设备。钻孔是锚固工程费用最高和影响工期的关键工序,同时也是影响锚固工程经济效果的主要因素。因此应根据锚固地层情况、锚孔深度、锚孔孔径以及施工场地条件等来选择钻孔设备。

  按设计孑L口位置在脚手架上安装专用机座,将钻机与机座及脚手架固定好,复核孔口位置、方位和倾角,确认无误后,安上冲击器和钻头,接上风管,即可开钻。钻孔结束后,复核孔深,并以高压风将孔内粉尘吹净,以织物或水泥袋纸塞好孔口备用。


  

  3.2锚索制作、安装

  锚索的设计长度是从钻孔的孔口算起的,钢铰线的总长应为锚索的设计长度(钻孔的实际长度)、框架梁厚度、千斤顶长度、工具锚和工作锚的厚度以及张拉操作预留量的总长。压力分散型锚索钢绞线采用厂家生产的无粘结型的钢铰线,钢绞线截取以前,首先进行调直,要确保每一根钢绞线始终顺直,不扭不叉。量出锚索的设计长度和锚固段三个单元的长度,分别做出标记,在每单元的起点位置安装钢质承载体及挤压套,且锚索的端部安放导向帽,下锚时能够顺利人孔。

  锚索制作应满足下述要求:

  (1)制作锚索的材料应满足有关钢绞线和高强钢丝的要求;

  (2)钢续线宜使用机械切割;

  (3)锚索制作宜在加工车间或有覆盖的工地内进行;

  (4)锚索制作完成后,应对其进行详细检查,对于检查不合格的产品不得投入储存或使用。

  3.3注浆

  为保证注浆质量,注浆材料要求严格按照经试验合格的配比备料,注浆浆液应严格按照配合比搅拌均匀,随拌随用,浆体强度不低于40MPa,锚孔注浆必须采用孔底返浆方法(注浆压力一般为2.0MPa左右),直至孔口溢新鲜浆液,严禁抽拔注浆管或孔口注浆,如发现孔口浆面回落,应在30分钟内进行孔底压注补浆2次~3次,确保孔口浆体充满。

  在注浆作业开始和中途停止较长时间再作业时,应用水或水泥稀浆润滑注浆泵及注浆管路。注浆过程应认真做好现场施工注浆记录,每批次注浆都应进行浆体强度试验,试件不得小于两组。浆体未达至0设计强度的70%时,不得在锚索端头悬挂重物和拉绑碰撞。

  3.4锚索张拉

  待锚固段的浆体强度、锚墩和垫墩的混凝土强度达到设计强度后,进行预应力张拉。张拉采用“双控法”,即采用设计张拉力和伸长值来控制张拉应力,当实际伸长值与理论伸长值差别大于±6%时,应暂停张拉,待查明原因和采取措施后方可继续进行。

  张拉与锁定应注意以下几个方面:

  (1)锚索在张拉前必须把承压支撑构件的面整平,将台座、锚具安装好,并和锚索轴线方向垂直。安装千斤顶时注意千斤顶轴线应与锚杆轴线尽量在一条直线上,而且不可压弯锚头部分。

  (2)安装前应对千斤顶和电动油泵进行标定,拉标定的数据进行张拉。张拉时,事前检查油泵各阀门的工作情况和油管的畅通情况,以免在张拉时油泵工作不正常而造成张拉失败。

  (3)锚索张拉应按一定程序进行,锚索张拉顺序,应考虑邻近锚索的相互影响。

  (4)正式张拉前必须对锚索进行预张拉二次,张拉力为0.1~0.2Nt,使锚索各部位接触紧密、拉体完全平直,以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记起。

  (5)锚索张拉荷载要分级逐步施加,不能一次加至锁定荷载。

  3.5封锚

  锚索锁定后,做好记号,观察三天,没有异常情况即留10cm后用手提砂轮机切割多余钢绞线(严禁电弧烧割)。最后用水泥浆注满垫板及锚头各部分空隙,并按设计支模,用C30砼封锚处理。

  3.6锚索预应力损失的处理

  锚索的预应力损失是预应力锚索工程中常常遇到的问题,其来源主要有三个方面:张拉过程中的损失、锚索锁定过程中的损失和由于时间的推移而引起的预应力损失。

  减小或避免预应力损失的方法主要有:

  (1)锚索材料的选择:为减小锚索的预应力损失,应选用高强度低松弛性的钢绞线以及与之配套的锚固体系。

  (2)岩土体的选择:锚固段应置于坚硬完整的岩土体中,使锚索有稳定的根基,外锚段如桩后的岩土体必须坚实,以避免应力集中区岩土体徐变过大,增加预应力值的损失。

  (3)优化张拉力的设计:由于施加的预应力与张拉力成正比,因此设计时应考虑避免大吨位的出现,即以多孔位、小吨位为宜。另外,在结构强度许可的情况下,采用超张拉可以将桩后土层处于超压密、超固结状态,从而减小后期预应力损失。

  3.7施工注意问题

  为保证锚索施工质量,锚索施工过程中应注意以下问题:

  (1)各关键施工工序必须设立专职负责人,并认真做好质量的自检与互检。

  (2)各工序的施工人员必须严格按照施工操作规程或规定进行施工。

  (3)所有施工用机械、材料、配件必须进行详细检查或检验。

  (4)水平流水作业施工中,上一道工序不合格或未经验收的施工阶段成品,不得进入下一道施工工序。

  (5)在施工的安全过程中,必须认真做好施工记录和施工日记,将各参数认真填入记录表中,并作为竣工验收资料必备内容的一部分。

  4、结语

  预应力锚索作为高危边坡加固的一种有效措施,在各种边坡工程建设中得到了广泛的应用。由于锚素工程具有隐蔽性和专业性强的特点,所以,在施工中应严格按照有关规程进行操作,以保证锚索的施工质量。


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来源:开封中原桥梁锚具有限公司
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