压力分散型预应力锚索施工方法

压力分散型预应力锚索施工技术1 引言传统拉力型锚杆在锚杆受荷时，不能将荷载均匀地分布于固定长度上，会产生严重的应力集中现象由于粘结应力分布的不均匀性，随着锚杆上荷载的增大，在荷载传至固定长度最远端之前，在杆体与灌浆体或灌浆体与地层界面上就会发生粘结效应逐步弱化或脱开现象压力分散型锚固系统，将集中荷载分散为几个较小的荷载作用于固定段的不同部位，使粘结应力峰值大大降低，因单元锚杆的固定长度很小，不会发生粘结效应逐步弱化，使粘结应力均匀地分布在整个固定长度上，最大限度地调用整个锚杆固定长度*围内的地层强度，锚杆承载力可随固定长度的增长而成比例提高2 工程概述浦南高速公路**市境K211+620～+960段金斗山滑坡在持久强降雨的不利影响下，产生了明显的工后变形和开展扩大，逐渐表达为后部山坡形成明显、连贯的变形周界，边坡浅层坍塌变形集中发育，两排抗滑桩之间的检测孔剪断破坏，前排抗滑桩前坡体局部溜坍，在二级边坡坡脚附近出现明显的剪出鼓胀裂缝带，第一级边坡挡墙受剪切呈现水平裂缝，预应力锚索出现破坏现象等为确保本段高速公路边坡稳定和交通平安，采用综合的治理工程措施根治该巨型山体滑坡地质灾害本次支挡加固工程分为锚索抗滑桩、锚索框架及预应力锚索地梁三局部，现就锚索框架及锚索地梁采用压力分散型锚索施工作简要介绍。

3 压力分散型锚索加固方案3.1 压力分散型锚索的根本原理压力分散型锚索以无粘结钢绞线作为锚索体，其主体构造由自由段和锚固段组成压力分散型锚索是在不同长度的无粘结钢绞线末端连接固定承载体，注浆固定后，以一定的规律分配荷载*拉对应的钢绞线单元，设置在锚孔不同深度的承载体将拉应力转化为压应力通过浆体材料传递到锚固地层，提供工程主要的锚固力如图1 所示图1 压力分散型锚索构造图附设计图3.2 坡体锚固方案3.2.1 预应力锚索框架在ZK211+880～+940段第四级刷方后的边坡设置8片4节点及1片6节点锚索框架，锚索水平间距4m，上下排均为长度45m，下倾角25°，设计荷载700KN3.2.2 预应力锚索地梁在ZK211+660～+954段第一级边坡路堑挡墙上设置97根锚索地梁，地梁中对中间距3m，地梁截面尺寸0.5×0.6m，高度8m，可根据挡墙实际高度调整地梁长度ZK211+660～+780段39根地梁，上排锚索长度38m，下排锚索32m，锚索下倾角30°，设计荷载600KNZK211+780～+954段58根地梁，上排锚索26m，下排锚索25m，锚索下倾角25°，设计荷载600KN3.2.3 压力分散型锚索的构造形式框架及地梁锚索类型均为压力分散型，由6根φ15.24、强度1860MPa的高强度低松弛无粘结钢绞线组成，共分为3个单元，每个单元由2根高强度、低松弛的无粘结钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套对称的内置于钢质承载板上组成，锚固段长度12m。

4 预应力锚索试验在预应力锚索正式施工前, 应进展锚索的抗拉破坏试验, 以验证设计所采用的锚索的设计参数和施工工艺的合理性以及锚索的平安系数, 并在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5 预应力锚索施工工艺以预应力锚索框架梁施工为例介绍压力分散型锚索施工工艺5.1 预应力锚索施工步骤①锚索构造施工：包括施工准备、造孔、清孔、锚索制作、安装、注浆等；②框架梁施工：包括框架根底刻槽、砂浆衬垫找平、钢筋制作安装、模板安装、砼浇筑、养生、锚索长度检测等；③锚索*拉锁定：包括锚索*拉、锁定、试验检测、封锚等；5.2 预应力锚索框架梁施工工艺流程"预应力锚索框架梁施工工艺流程图"见图2：5.3 主要施工方法5.3.1 施工准备首先要完成钢绞线、水泥、砼骨料、砼配合比、浆液配合比设计并报监理批准，然后编制施工方案，组织机械设备、人员进场，对施工人员进展技术交底和平安培训，对所使用的*拉设备进展标定，上报开工报告，批准后按设计要求先进展锚索根本实验，即抗拔拉破坏试验试验孔完成后在锚固体浆体到达28 天龄期并且框架梁砼的强度到达80%后进展试验根本试验的目的在于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平安储藏，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。

试验孔的具体位置由监理和设计代表现场确定，试验孔必须反映工程孔锚固地层的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，锚固段外侧设置引排气管，排气管深入锚固段5～10cm，注浆方法与工程孔一样试验时应记录各级荷载及锚头位移等详细数据，并及时向设计单位提交试验报告，以验证与调整设计5.3.2 边坡土石方开挖①、按线开挖原则：严格按设计坡率、坡高测量放线，按放坡度架，按线开挖，不得超、欠挖；②、分级开挖、分级支护原则：尤其在高边坡及地质条件差的情况下，要先施工上一级边坡锚索框架梁，并进展*拉，在到达有效防护的条件下，才能开挖施工下一级边坡；③、分层、分段开挖原则：当边坡地质条件差或上一级边坡的防护还没有到达要求而下一级边坡需要开挖时，为了减少对边坡扰动应采取减小边坡开挖高度的方法，将设计的每级边坡分层开挖，或将同一级边坡分成几段，间隔开挖，分段防护；④、尽量减少人为扰动的原则：当坡体已处于不稳定状态时，要采用静态爆破、控制爆破及液压冲击破碎机相结合的施工方案5.3.3 脚手架搭设与放样边坡开挖完成后，去除外表松散体用测量仪器按设计图纸放出孔位，然后根据孔位搭设脚手架为了施工的平安和连续性，脚手架必须满铺坡面，并且扣在坡面上，连接扣件结实，而且有专人定期检查，不允许有晃动的现象，施工时钻机要求上下错开，每台钻机还需搭设稳固的操作平台，以保证钻孔质量。

在曲线段边坡放线时，由于坡面一般呈扇形发散或收敛，为了保持竖肋上下对齐，竖肋间距往往上下不等，这时应根据现场情况对竖肋上下对齐进展调整，保证框架梁的受力合理才是第一位的5.3.4 锚孔钻造钻机应严格按照设计要求的孔位、倾角和方位准确就位，在搭设钻机作业平台时应充分考虑这一点，倾角、方位用测斜仪定向钻孔必须采用干钻，施工人员配备必要的防尘装备或在空口安装吸尘装置，严禁采用水钻，以保锚索施工不至于恶化边坡岩体工程地质条件和保证孔壁黏结性能钻孔速度根据使用的钻机性能和锚固地层的情况严格控制，防止钻孔偏斜、扭曲和变径，造成下锚困难或其他意外事故在钻进的过程中做好施工记录，包括地层变化情况、地下水及其它一些特殊情况在钻进的过程中如遇到塌孔、缩孔等现象，应立即停钻，进展固壁灌浆处理，水泥砂浆初凝后重新扫孔钻进，也可以采用跟管钻进工艺进展处理假设遇到锚孔中承压水流出，一般待水量、水压变小前方可下安锚索和注浆，必要时在周围适当位置设置排水平孔或采用灌浆封堵二次钻进等方法处理孔径及孔深均不得小于设计值，为了确保钻孔直径要**际使用的钻头直径不得小于设计孔径，钻孔深度一般要求超钻50cm，到达设计深度后不能立即停钻，要求稳钻3～5min，防止孔底尖灭，达不到设计孔径。

5.3.5 清孔钻孔完成后用高压风将孔内岩粉及水体全部去除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度清孔完成后进展验孔，检查内容：孔径、孔深、清孔质量，复查孔位、倾角及方位5.3.6 锚索体制作安装编束前首先搭设防晒防雨棚和制作平台，制作平台要求高出地面50cm钢绞线下料长度为锚索设计长度+ *拉段长度〔按1.5m预留〕，采用机械切割，严禁采用电弧焊切割，下料长度误差不大于50mm钢绞线下料完成后进展组装，将下好的钢绞线平置于工作台上，每根钢绞线上下端一次做好编号标识，然后安装挤压套、挤压簧、承载板、限位片、架线环、注浆管、导向帽等挤压头组装时挤压套、挤压簧安装要准确，挤压顶推进时应均匀充分承载体组装时定位要准确，挤压套通过螺栓在承载体和限位片之间栓接结实架线环之间的间距按1.0m～1.5m控制，锚孔孔口位置必须设置架线环注浆管穿索安装准确定位，绑扎结实结实，应深入导向帽5～10cm导向帽点焊固定在最前端承载板上，预留溢浆孔，保证孔底返浆锚固段如果遇到土质或砂土状强风化砂岩且富水时必须采用二次高压劈裂注浆法，在这种情况下，组装锚索体时必须另置注浆管，注浆管采用镀锌铁管或钢管，在锚固段设置花孔和封塞。

锚索体的钢制局部均应均匀涂刷防腐油漆锚孔清孔完成后应及时安装锚索体，一般用人工扛抬至孔位处，按照设计倾角、方位人工平顺推进，中间尽量不要停顿，依靠锚索体的自重和惯性下滑入孔，推送过程中严禁抖动、扭转，防止中途散束河卡阻如果出现散束和卡阻现象，应拔出锚索，重新清孔或钻孔后安装5.3.7 锚孔注浆锚孔清孔、安装锚索体后24h 内进展注浆，以免出现塌孔等其它意外情况锚孔注浆采用纯水泥浆，水灰比0.4～0.5，浆体强度不低于40MPa锚孔注浆一般采用孔底返浆的方式，直至孔口溢出新鲜浆液，排气管停顿排气时，方可停顿注浆如果空口出现浆面回落，应在30min 内进展孔底压注补浆2～3 次，以确保孔口浆体充满如果锚固段遇土质或砂土状强风化砂岩层且富水时应采用二次高压劈裂注浆以提高地层锚固力，在一次注浆形成的水泥结石体强度到达5.0MPa 时进展，浆体材料应按要求参加聚丙烯腈纤维〔PAN，纤维强度不小于700MPa〕，掺入量为每方1.8～2.0kg5.3.8 框架梁施工框架梁施工包括框架根底刻槽、砂浆衬垫找平、钢筋制作安装、模板安装、砼浇筑、养生等工序刻槽应严格按照设计要求的刻槽深度进展施工，如果深度缺乏造成框架梁裸露，严重影响后续绿化施工。

施工时要注意锚斜托台座下设有加强钢筋网，承压面必须平整，保证与锚索的轴线方向垂直，与框架梁砼同时浇筑砼入仓一般采用斜拉缆索配吊斗入仓，条件允许的情况下也可以采用吊车配吊斗或泵送，在砼浇筑时应制备同条件养护试块5.3.9 锚索*拉锁定在锚斜托台座和注浆浆体强度到达80%以上时，进展*拉作业安装锚具、夹片，锚具应与锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线应与锚孔、锚索保持同一轴线，确保均匀承载正式*拉前按设计荷载的10～20%进展预*拉，使各部位接触严密，钢绞线完全平直压力分散型锚索因各单元锚索长度不同，*拉采用差异分布*拉，根据设计荷载和锚索长度计算确定差异荷载，并根据计算的差异荷载进展分单元*拉差异伸长量和差异荷载增量计算公式〔以三单元共六束压力分散型锚索为例〕如下：差异伸长量：锚索的预应力在补足差异荷载后分5级按有关规*或规定施加，即设计荷载的25％，50％，75％，100％和110％在*拉最后一级荷载时，应持荷稳定10～15min后卸荷锁定锚索锁定后48小时内，假设发现明显的预应力损失现象，则应及时进展补偿*拉5.3.10 锚索验收试验锚索的验收试验一般委托有相关资质的检测单位进展验收检测。

验收试验的锚索数量不少于工程锚索总数的5%，且不得少于三根锚索验收试验以设计荷载的1.5 倍计算差异伸长量和差异荷载增量，补足差异荷载后同步*拉到设计荷载的30%，作为起始荷载，分级加载的荷载值分别为设计荷载的0.5、0.75、1.0、1.2、1.33、1.5 倍，最大试验荷载不能超过锚索承载力标准值的0.8 倍，最大差异荷载增量如果大于设计荷载的30%，则以最大差异荷载增量作为起始荷载验收试验确定锚索合格的两个条件：①、验收试验中，从50%荷载到最大试验荷载之间测得的总位移量应当超过该荷载*围内锚索自由段长度的理论伸长量的80%，且小于自由段与1/2 锚固段长度之和的理论伸长量②、在最后一级荷载作用下的位移观测期内，锚头位移稳定，即在历时10min 内的位移量不超过1mm，或者2h 蠕变量不大于2mm5.3.11 封锚验收合格后进展封锚封锚前通过锚垫板补浆孔进展补浆，直至补浆孔溢浆为止，这是锚头防腐的重要环节有预应力监测要求的钢绞线不切除，及时安装锚索测力计对锚索的预应力变化情况进展检测，根据预应力损失确定是否进展二次*拉6 高边坡预应力锚索施工管理应用压力分散型预应力锚索加固边坡是技术含量高、施工难度大的工程，在施工过程中必须全力以赴，认真对待每个施工步骤，加强管理，才能保质、保量地完成施工任务。

在施工管理方面, 工作着重点如下：6.1 选择高素质的施工队伍高边坡锚索是专业性很强的工程工程，因此高边坡锚索加固工程必须由具备足够资质和丰富施工经历的单位施工6.2 加强施工质量控制高边坡锚索工程施工和其他工程一样, 始终要把质量放在首位, 各施工单位要针对高边坡锚索工程设置完整的质量控制体系①从原材料进场到各工序的操作都进展严格把关高边坡使用的材料和其他工程一样必须先检验后使用，将钢绞线、锚具等检测技术要求较高的材料送交通工程检测中心检测②对锚索工程来说，关键工序是钻孔深度、锚索制作和安装因此，必须保证锚索的锚固长度及注浆饱满度〔这是锚索起加固作用的根底条件〕；除了正常的自检外, 工程部应经常抽查钻孔浓度, 在下索及注浆时巡视检查③为了保证钢筋砼框架的施工质量，针对可能出现的质量通病〔如*拉时框架梁开裂的问题〕，从施工操作方法、工序衔接等方面对施工进展指导，对于不合格局部坚决要求凿除重做，决不能马虎6.3 优化施工布置本工程边坡锚索工程经过紧*的前期准备工作后，一切都按预期目标顺利进展，但当进入锚索安装与框架梁浇筑工序时，受边坡高度大、施工便道窄等因素影响，工程进度开场减缓，为加快工程进度，对工程施工布置作了如下调整：①将半成品锚索吊至安装平台进展现场组装，减除了锚索吊装难度，加快了下索进度；②框架梁浇筑由于混凝土吊运困难，且时间长，不能满足锚墩浇筑强度要求，严重影响工程质量，为此，采用泵送混凝土施工。

通过以上2 项措施，工程布置更合理，施工进度得到了很大改观6.4 平安环保措施高边坡施工属于高空作业，搞好平安生产管理，创造平安的工作环境，是确保工程顺利进展的根本条件①锚索施工前应制定平安技术措施，进展平安技术培训，持证上岗；②施工前对边坡作业区围岩的松动块石、边坡孤石进展检查处理，根据需要设置拦石排或柔性拦石网等平安措施；③预应力锚索施工应搭设脚手架平台并固定在岩壁上〔脚手架采用双排方式，间距为1.2~1.3m，重力集中处增加斜向及横向支撑，并设置短锚桩〕，平台四周设防护栏杆；④钢绞线锚具端应设置平安防护栏，*拉时近旁严禁站人；⑤锚索钻孔操作人员佩带隔音、防尘器具；⑥制定施工污水处理排放措施，弃浆、污水应经处理才能排放, 施工废弃物不得随意倾倒和就地掩埋，应集中处理 z.。