预应力锚索在高速公路高边坡加固工程中的应用Word文档格式.docx
- 文档编号:16326526
- 上传时间:2022-11-22
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:128.48KB
预应力锚索在高速公路高边坡加固工程中的应用Word文档格式.docx
《预应力锚索在高速公路高边坡加固工程中的应用Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《预应力锚索在高速公路高边坡加固工程中的应用Word文档格式.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
0.5m;
每一级各设上、下二排采用压力分散型的锚索。
单孔锚索设计拉力为700kN,由6根中15.24高强低松驰无粘结钢绞线配以承压板和挤压套等制作;
其锚索长度:
第二级的锚固长度为22m和24m,第四级锚固长度为24m和26m,锚固段第二阶为8m,第四阶为10m,向下俯斜35°
,锚索锁定预应力为500kN。
4预应力锚索框架加固施工
包括框架施工和锚索施工。
4.1框架施工
预应力锚索框架是边坡锚固工程的抑制构件。
由于它的形成将整个被加固范围内的临空面表面受到框架平面的覆盖,从而使加固的整体性得到加强。
同时,它又是预应力钢绞线锚固结构的锚垫着落点。
因此,它的施工质量的优劣,直接影响着预应力锚索的加固。
预应力锚索框架的施工工艺程序见图2。
图2框架、格子梁施工工艺流程框图
其中钢筋混凝土工程与一般混凝土结构一样,必须符合相关的施工及验收规范。
所不同的即在混凝土灌注前,必须将锚具中的螺旋钢筋、波纹管和锚垫板按设计要求固定在横梁与竖肋交点处的钢筋上,方向与锚孔方向一致,摆放要平整。
浇捣时必须仔细,确保混凝土密实,并不能使锚具移动。
在锚索下孔注浆后,即进行结构框架的施工,施工采用分片进行,每片由2~3根竖肋及其横梁、顶梁、底梁组成,两相邻框架接触处(横梁、顶梁、底梁)留2cm宽伸缩缝,用浸沥青木板填塞。
由于框架底面受坡面凹凸情况影响,凸出部位采用局部打凿,凹入部位,可先用Cl0混凝土衬垫,再进行钢筋安装;
凹入量不大的可一次性与C25混凝土一起浇筑。
混凝土浇筑后,安排专人养护。
在混凝土达到设计强度后,方可进行锚索张拉。
4.2锚索施工
预应力锚索的施工工艺流程图如图3所示。
图3预应力锚索施工工艺流程框图
(1)施工准备。
预应力锚索施工前应做好施工组织设计,明确施工方法、施工工艺、工序流程、人员组织和施工设备、材料、试验、监测安排及安全、质量管理。
接着,申请单项工程开工,开工条件包括开工报告、锚筋材料试验、浆体材料试验、配合比试验、相关机械设备等,并应注意张拉设备及有关机具是否经过标定。
为了验证设计采用的工作锚索的性质和性能、施工工艺、设计质量、设计合理性以及所提供的安全储备,同时考虑有关搬运、储存、安装和施工过程中抗物理破坏的能力,在单项工程开工申请批复后,按设计要求先进行锚索基本试验,即抗拔拉破坏试验。
在基本试验锚孔施工完成后,待锚固浆体达到28d龄期且锚墩砼强度达到80%后进行试验。
试验孔试验:
具体位置应由监理和设计代表现场确定,试验孔位置的选择应体现工程孔锚固地层实际情况。
试验孔自由段不注浆,锚固段与自由段之间设置止浆袋,锚固段外侧应设引排气管,排气管伸入锚固段内5~10cm,其注浆方法、充满标准与工程孔相同。
试验时应记录各级荷载及锚头位移等详细数据,并在工程锚索施工前及时向设计单位提交试验报告,以验证和调整设计。
(2)锚孔钻造。
按照设计桩号采用拉线尺量,结合水准测量进行放线,并用铁钎和油漆标记锚孔位置。
按照锚孔下倾与水平夹角为35°
的要求,配合测放后的孔位安装钻机,并进行机位调整。
采用测角量具控制角度,确保夹角的偏差控制在±
1°
,方位偏差控制在±
2°
,钻机严格按照设计孔位、倾角和方位准确就位。
钻进采用无水干钻,同时应严格控制钻进速度,防止钻孔偏斜、扭曲或变径。
钻进过程中要认真作好施工记录,如钻压、钻速、地层和地下水情况等。
钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值,并超钻50cm;
钻进达到设计深度后,不能立即停钻,要求稳钻3~5min,防止孔底尖灭,同时,及时进行锚孔清理。
钻进过程中若遇到塌孔,应立即停钻,并报告监理工程师后采用注浆固壁处理,24h后重新钻进,或采用跟管钻进工艺。
锚孔钻造结束后,使用高压空气(0.2~0.4MPa)将孔中岩(土)粉及水全部清除出孔外,经现场监理检验合格后,方可进行下一步工序。
(3)锚索制安。
下料应整齐准确,误差不大于±
50mm,预留张拉段钢绞线长度1.5m,钢筋锚杆长度0.5m;
对钢绞线不同单元和钢筋锚接头作出醒目可靠的标记。
钢绞线一律采用机械切割下料,严禁采用电弧。
①承载体安装:
根据下料好的钢绞线,下端头分别按设计锚固段中心每4m和5m处安装承载体,其尺寸必须准确。
钢铰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,其连接强度须满足设计张拉的要求,即大于200kN。
②注浆管安装:
注浆管应满足设计要求,具有足够强度,保证注浆施工过程中注浆顺利,不堵塞、爆管或破损拉断。
注浆管捆扎在锚筋体中轴部位,管的头部距锚筋体末端50~100mm。
捆扎时避免采用镀锌材料。
③隔离架安放;
将预先加工好的隔离支架分别在锚固段范围内每隔1.0m安装一个,在自由段范围内每隔1.5m安放一个,梆扎时避免采用镀锌材料。
为使下锚顺利,锚索体完成隔离支架和紧箍环的组装之后,在锚索体底端接装导向帽,宜采用绑扎不宜焊接。
(4)锚索运输及进孔。
①锚索运输。
主要依靠人工在边坡上搬运。
搬运前仔细核对该搬运的索长度与即将进入所对应设计孔位的锚孔深度是否相符,确认无误后,才能组织人员抬至孔口。
避免错运,造成费工费时,甚至酿成质量事故。
搬运时,不得损坏各部位,凡有损伤的必须修复。
扛抬各支点间距不得大于2m,其弯转半径不宜太小。
②进孔。
在成孔高压清孔后,立即将锚索进孔。
入孔安放时,应防止锚索挤压,弯曲或扭转。
锚索入孔的倾角和方位应与锚孔的倾角和方位一致,要求平顺推送,在锚索安装承载体的一端先入孔。
先慢慢入孔,摆正方向,然后加快速度推送,依靠锚索重力及惯性下滑。
尽量不要停顿,严禁抖动、扭转和串动,防止中途散索和卡阻。
如中间卡住,可稍拨出一点再下推,直至下到设计深度。
若遇锚索进孔困难,先用高压风吹洗孔一次,若还不行,再用钻进冲孔、扣孔,直到锚索入孔安装就位为止。
(5)锚孔注浆。
压浆前应检查压浆设备压浆管、注浆管等是否完好、畅通。
待管路连接后可用清水压注检查,确保设备和管路运转正常,无漏浆、爆管等问题发生。
一旦锚索入孔安装后,应及时压浆。
本工程注浆采用孔底返浆法,全段一次性注浆,防止中途停止较长时间。
高压注浆压力宜大于2.5MPa,注浆至锚孔孔口溢出浆液时,方可停止。
注浆作业过程按规定的“锚孔注浆施工记录表”做好注浆记录,并进行整理。
每批一次注浆都进行浆体强度试验,且不得小于两组,保证满足设计强度要求。
注浆材料采用P.032.5级普通硅酸水泥(425#)配制的水泥浆,不得使用PH值小于4.0的酸性水,水灰比以0.45为宜,浆体强度不小于40MPa。
注浆浆液应搅拌均匀,随搅随用。
浆液应在初凝前用完,并严防石块,杂物混入浆液。
注浆结束后,应将设备注浆管、枪和注浆套管等清洗干净,以便重复使用。
(6)锚筋张拉锁定。
锚孔内的锚固段浆体和结构框架砼7d后或强度大于15.0MPa时,即可进行张拉。
张拉前应对张拉设备进行率定,要对孔口的钢垫板,钢铰线清理好,承压面应平整,依次套入锚垫块、工作锚夹片、限位板,确认编号的钢铰线,而后吊装张拉机具就位,等待张拉。
正式张拉前,按张拉设计要求先分别对单元锚索进行张拉,对各单元锚索在同等荷载条件下因自由段长度不等而引起的弹性伸长差,要给予补偿,待补偿后,才可同时张拉各单元钢铰线。
正式张拉前,按10%~20%设计张拉值进行预张拉1~2次,使其各部位接触紧密、钢铰线完全平直,而后进行整体张拉。
正式张拉分两次进行,第一次张拉作业值为设计值之一半,第二次张拉作业值至超张拉值。
每次张拉宜分5~6级进行,除第二次张拉需稳定30min外,其余每级稳定5min,并分别测量记录伸长量,对同一结构单元上锚筋张拉,原则上要求同步进行,确保结构受力均匀。
第一次张拉作业宜先左右后中间,先上下后中间,先对角线后中间,第二次作业顺序同第一次。
预应力张拉采用“双控法”控制。
张拉过程中,对油泵操作要严格把关,加压速率不能过快,一般取0.1MPa/s,注意观察千斤顶活塞的运行状态,确保张拉安全进行。
同时将实际伸长值与理论计算值进行比较,实际伸长值与理论伸长值相差在范围规定
预应力锚索施工技术在高边坡加固工程中的应用
1工程概况
福建省山区地形复杂,高速公路桥隧相连,深挖高填交错出现,不可避免存在大量的路堑高边坡路段。
鉴于福建山区地质复杂、不良地质地段多,在高速公路路堑高边坡施工过程中经常产生边坡推移和滑塌,为确保边坡稳定和交通安全,在路堑高边坡的地质不良地段较多应用了预应力锚固防护技术。
某条高速公路某处路堑高边坡全长252m,最大坡高46m,自下而上每8m分为一级,共6级,其防护设计如图1所示。
该边坡强风化层较厚,岩体破碎不稳定,地质构造作用强烈,可见贯穿整个坡面的挤压破碎带,地层错动10~100cm不等,断层带内岩体破碎,挤压错动痕迹明显。
根据该高速公路高边坡动态设计原则,其中第三、四级采用压力分散型预应力锚索加固,每级两排,上下排各两束锚索与框架共同组成锚固结构体,每束锚索设计拉力为700kN,锚固段12~13.5m,自由段8~16.5m,设计孔深20~30m,孔径13cm,总共施工锚索80根。
2预应力锚索施工
2.1施工前的预应力锚索基本实验(抗拉拔破坏试验)
2.1.1试验目的
通过基本试验,验证本工程设计采用的预应力锚索的性质和性能、施工工艺、设计质量、设计合理性、安全储备,锚索的抗拉拔承载能力、荷载与变形等问题,以及有关的搬运、储存、安装和施工过程中抗物理破坏的能力,以便发现问题,及时采取变更和完善等措施。
2.1.2试验方法及步骤
(1)选点:
工程现场根据不同地层、不同高度选择具有代表性的孔位,其数量不少于锚索总数的5%,且不少于3点,间距应大于2.5m。
(2)实验装置的选定:
加载装置的定额压力必须大于试验压力;
检测装置必须满足精度要求。
(3)分级加载:
本工程锚索采用高强度、低松弛预应力钢绞线,直径15.24mm,强度1860Mp。
每级加载的大小为钢绞线的0.1Rb,并每隔5min观测一次,次数不少于3次。
当相邻两次观测的锚头位移小于0.1mm或2h小于2mm,方可施加下一级荷载。
实验最大荷载一般不超过钢绞线的0.8Rb。
(4)试验的终止。
当出现下列情况之一时,可认为达到破坏性,即可终止试验:
①锚头位移不收敛,锚固体从岩层中拔出或锚索从锚固体中拔出;
②锚头总位移超过设计允许位移量;
③后一级荷载产生的位移增量超过前一级荷载产生的位移增量的2倍;
④锚索材料拉断。
2.1.3试验结果
本段预应力锚索施工前先取3个试验孔进行基本试验,其主要成果参数见表1,试验表明试验孔锚索性能良好,锚固体牢固,设计质量满足高边坡路堑防护加固要求,锚索的抗拔承载力达到加固要求,锚固加载后变形符合规范,施工工艺合理,可用以指导其他锚索施工。
表1锚索基本试验主要成果参数表
试验
孔号
主要成果参数
备注
最大荷载
Ru(kN)
锚头总弹性
位移(mm)
80%自由段理论
弹性位移(mm)
弹性变形模量
(kN/mm)
塑性变形模量
安全系数K0
S1
1248
167
122
9.615
∞
1.8
二次长拉后破坏
S2
1185.6
128
12.658
47.619
1.7
断丝破坏
S3
184
8.197
未破坏
注:
表中K0=Ru/Nt(式中Nt=700kN,为设计荷载)。
2.2钻孔
锚孔测放要求按照设计桩号采用拉线尺量,结合水准测量进行放线,并用铁钎和油漆标记准确定位。
钻孔采用QZJ-100B型潜孔钻机(成孔直径130mm),耗风量11~13m3/min。
预应力锚索钻孔要求孔深、孔径不小于设计值,孔轴线倾角±
﹤1o,孔轴线方位±
﹤2o,施工中孔深、孔径比较容易控制,而孔向(孔轴线倾角及孔轴线方位)的误差不易控制,当超过允许误差时,锚索张拉时容易在孔口处发生弯折,这对锚索的受力极为不利。
为此,施工中采取如下措施:
(1)加大钻杆刚度,加长岩心管长度,及时校正变形的岩心管。
(2)加强钻机平台的牢固度,认真校核钻具轴线,确保开孔段倾角准确,孔壁平顺。
(3)采用加大节点(每一个钻杆接头处增设一个弹子盘支撑),使全孔沿程都有可靠的支撑点,且不加大钻机负荷,能确保钻杆只能在钻孔中心圆周运动,不再自由抖动及敲打孔壁。
(4)每钻进5m检测一次孔向误差,发现偏差及时纠正。
锚孔钻进采用无水干钻,钻进时根据底层变化调整钻进速度,并记录底层变化及地下水情况。
孔深钻进达到设计要求后,不能立即停钻,要稳钻3~5min,防止孔底尖灭,且应及时进行锚孔清理。
2.3锚索的制作和安装
(1)预应力锚索制作由锚头、锚索体、内锚段三部分组成。
设计预应力锚索倾角20°
,锚索由7×
7φ5钢绞线组成,单索公称直径15.24mm,下料长度21.5~31.5m,其长度由下式计算:
L=Ls+Lm+Ld+a
式中,L—预应力钢绞线下料长度;
Ls—锚索实际孔深(含承压垫座厚度);
Lm—锚具厚度;
Ld—张拉设备工作长度;
a—调节长度(含张拉设备以外的外露长度)。
锚索下料采用砂轮机切割,避免电焊切割,对有死弯、机械损伤者应剔除。
锚固段必须除锈、除油污,按设计要求绑扎架线环和箍线环,架线环间距原则为1m,最大不超过1.5m,且锚孔孔口位置必须设置一个;
箍线环采用φ8钢筋焊成内径为4.0cm的圆环,钢绞线由其内穿过。
自由段除锈后,立即加套软塑料管套管,套管两端绑扎封口。
(2)锚索的安装采用吊装法施工。
吊点不少于5处,其中三个布置在锚固段内,两个布置在自由段内。
锚索入孔前,用高压风枪清除孔内灰尘及杂物。
锚索安装时要求按设计倾角和方位平顺推进,严禁抖动、扭转和串动,防止中途散束和卡阻。
安装完成后不得随意敲击或悬挂重物。
2.4注浆
(1)锚孔钻造完成后,应及时进行锚索安装和锚孔注浆,原则上不超过24h。
(2)注浆液采用水灰比0.43的纯水泥浆,强度不低于40MPa。
(3)锚孔注浆必须采用孔底防浆方法(注浆压力一般为2.0MPa左右),直至孔口溢浆,严禁抽拔注浆管或孔口注浆,如发现孔口浆面回落,应在30min内进行孔底压注补浆2~3次,确保孔口浆体充满。
(4)对锚固段较差的地层,施工中采用了二次劈裂注浆技术,以提高地层锚固力。
2.5框架、地梁砼浇筑
锚索框架砼浇筑是锚索张拉质量的重要保证。
两根竖梁及其所连横梁组成一片框架,每片框架整体浇筑,一次完成,浇筑时预埋QM锚垫板及孔口PVC管,锚垫板安装应与钢筋角度垂直,不能与竖梁平面一致。
2.6张拉和锁定
2.6.1张拉力控制方法
锚索的张拉和锁定在锚固段注浆及框架砼强度达到设计强度的80%后才能进行,采用压力表读表为主,伸长量校核为辅的施工方法施工。
张拉前先对千斤顶压力表等张拉机具设备进行检验和标定,且保证锚具、夹片等检验合格。
2.6.2单索预紧
锚索正式张拉前,应取10~20%的设计张拉荷载,对其预张拉1~2次,使其各部位接触紧密,钢绞线完全平直。
2.6.3张拉
张拉机具采用YCW250型群锚穿心千斤顶,公称张拉力2500kN,配套油泵型号ZB4/500。
锚索张拉时应按设计次序分单元采用差异分步张拉,根据设计荷载和锚筋长度计算差异荷载。
锚索的预应力在补足差异荷载后分5级进行张拉,每级荷载分别为设计张拉力的25%、50%、75%、100%、110%。
除最后一级需稳定10~20min外,其余每级稳定5min。
2.6.4锁定
张拉完毕后卸载的同时,锚环及夹片即完成锁定。
考虑到夹片回缩对预应力的影响,采取超张拉至设计荷载的110%后锁定的施工方法补偿预应力的内损耗。
锚索锁定后48h内,若发现明显的预应力损失现象,应及时进行补偿张拉。
2.7锚索封锚
当全部工作锚索经抽样进行验收试验并合格后,方可进行封锚作业。
封锚时,应将锚头砼凿毛后,用C25细石砼封闭,以防止锚索锈蚀并保持美观。
封锚前,应对锚头空隙进行补充注浆充填密实。
2.8预应力锚索验收试验
验收试验,也称现场验收试验或质量控制实验,其目的是获知锚索受力大于设计荷载时的短期锚固性能,以及满足设计条件时锚索的安全系数,它是针对所有工作的锚索进行的。
验收试验锚索数量不少于工作锚索总数的5%,且不少于3根,并要根据普遍性和代表性的原则随机抽样。
本段预应力锚索加固工程随机抽取4孔进行验收试验,其试验成果见表2、表3。
试验结果表明,各孔的50%试验荷载到最大试验和在所测的锚头位移变化量,均大于该荷载范围内的锚索理论伸长量的80%,且小于自由段与1/2锚固段长度之和的锚索理论弹性伸长量,说明锚索的抗拉拔承载力达到本路段高边坡的加固要求。
安全性满足本路段的地质情况,说明本路段预应力锚索采用的施工工艺及质量控制措施是可行,施工质量是合格的。
表2锚索验收试验成果汇总表
锚索长
度(m)
0.5Nt~1.5Nt锚索
理论伸长量(mm)
80%的理论
伸长量A(mm)
0.5Nt~1.5Nt锚头
位移变化量B(mm)
结果
M1
25
107
85
93
B>
A
M2
30
103
104
M3
90
M4
92
试验结果
合格
备注
表中Nt为设计荷载(700kN)
表3锚索验收试验成果汇总表
自由段与1/2锚固
段长度之和(m)
自由段与1/2锚固段
长度之和的理论弹性
伸长值C(mm)
19
B<
C
23.25
149
18.25
117
3结语
(1)施工后经过半年的位移观测,没有发现异常现象,平面位移及沉降量均满足要求。
施工至今2年多以来,历经多次暴雨,边坡防护均保持完好,达到加固效果。
(2)该技术工序繁多,技术性强,且对锚固段及张拉端的安全度要求较高,施工过程中应引起足够的重视。
施工中应特别注意控制钻孔孔轴线倾角及孔轴线方位的误差,以保证锚索的张拉质量。
对破碎层较严重孔位采用先注浆凝固破碎层再钻孔的方法能有效解决塌孔问题。
采用超张拉与补偿张拉的方法可减少预应力的损失,保证锚固时的有效预应力。
(3)应用预应力锚索加固高边坡,有受力条件好,设计位置灵活和施工速度快等优点,并能根据边坡开挖情况动态调整预应力锚索设计参数,既有效保证了岩体的稳定性,又给施工及行车创造了安全条件。
该条高速公路应用高边坡动态设计原则,对近30处高边坡采用了预应力锚索进行加固,避免了边坡施工中及工后的安全隐患,取得了良好效果。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 预应力 高速公路 高边坡 加固 工程 中的 应用