关键词:边坡加固;锚索;施工控制
一、锚索施工
1、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、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。
3、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。
4、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。
5、张拉和锁定
5.1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。
5.2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。
5.3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.
5.4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。
5.5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。
6、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。表中Nt为设计荷载(700kN)
二、抗拉拔破坏试验
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、试验方法及步骤
2.1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.
2.2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。
2.3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.
2.4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。
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,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。
三、结语
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