预应力锚索设计（精选12篇）
预应力锚索设计 篇1
1 引言
近年来, 随着社会经济的迅速发展, 国家加大了对交通建设的投资, 以高速公路为代表的高等级公路正在大规模建设, 但在修筑高速公路过程中, 有关建设部门遇到了大量技术问题, 公路高边坡加固为其中的一项主要技术问题。通过多数工程实践经验与结果可知, 预应力锚索是一种有效的边坡加固技术, 可有效解决边坡加固过程中出现的技术问题, 这就要求对其进行不断深入的研究与探讨, 并采取适宜的措施解决其中存在的不足, 以促进我国交通与经济的发展。
2 单根锚索设计锚固荷载及锚索截面积的确定
2.1 锚索设计锚固荷载
对于锚固力设计, 可通过边坡不稳定力确定[1], 具体如式 (1) 所示:
式中:Pd-锚索设计锚固力;T-边坡不稳定力;准-滑动内摩擦角;α-锚索与滑动面相交处滑动面的倾角;准-锚固倾角。对于作用在锚索上的荷载, 主要包括土压力、地震荷载等, 针对此, 在进行锚索加固设计时, 通常只需要对主要荷载作用进行考虑即可。
此外, 由锚杆喷射混凝土支护技术相关规范要求可知, 相比于拉力设计荷载值, 预应力锚索的锁定值要稍大些, 在公路路基设计规范中的规定也是相同的。一般情况下, 在边坡抗滑锚索锚固过程中, 通常将拉力设计荷载作为锁定荷载使用。
2.2 锚索截面积的确定
通常情况下, 预应力钢绞线截面积可通过式 (2) 计算获得:
式中:A-锚索体的截面积;k-安全系数;Fpok-锚索体 (钢绞线) 材料破断标准强度 (k Pa) 。此外, 在进行锚索操作时, 若需要用到超张拉, 工作荷载就有可能超过设计荷载值, 此情况下, 将式中的Pd (设计锚固力) 用锚索工作锚固力Pω替代即可。
3 锚索锚固段长度
3.1 锚固段长度主要影响因素分析
对于锚索系统的承载力, 通常由锚索强度、锚索与水泥注浆体粘结强度、水泥注浆体与锚孔壁岩土体粘结强度对其进行一定的控制, 然后将其最小值作为承载力设计值进行相关操作, 上述各方面因素均与锚固段长度存在直接的关联。在确定锚固段长度时, 可用钢绞线与注浆体间的握裹力将拉力传至水泥浆体上, 以合理调动水泥浆体与周围土体之间的摩阻力, 从而提供锚固力思路方式。
对于当前锚索破坏形式, 主要包括以下几种[2]: (1) 锚索内钢绞线被拉断。 (2) 锚索与水泥浆体同时沿着地层孔壁接触面划出, 从而被破坏。 (3) 锚索从水泥注浆体中被拔出。 (4) 锚索与岩体同时成倒锥形被拔出破坏。 (5) 外锚固系统破坏。
在实际工程中, 后两种形式破坏情况较为少见, 所以锚索系统破坏形式除了钢绞线拉断之外, 主要出现形式为水泥注浆体与地层孔壁接触面滑移、锚索从水泥注浆体中拉出两种。针对此, 在进行设计时, 需依据这两种破坏形式确定合理的锚固段长度。
3.2 锚固段长度的确定
(1) 通常情况下, 预应力锚索均采用粘结性锚固体, 所以, 对于地层与注浆体之间的粘结长度, 可按照式 (3) 进行计算:
式中:Lr-地层与注浆体间的锚固粘结长度 (m) ;k-安全系数;Pd-锚固设计锚固力 (k N) ;d-锚固段钻孔直径 (m) ;frb-地层与注浆体间的粘结强度 (k Pa) 。对于岩 (土) 地层粘结强度, 通常需要以试验方式确定。如果没有试验资料, 可依据一些经验值进行确定。
(2) 通常情况下, 对于水泥注浆体与锚索体间的粘结长度, 可通过公式 (4) 进行相应的计算, 具体如下:
式中:Lg-注浆体与锚索体间的锚固粘结长度 (m) ;k-安全系数;Pd-锚索设计锚固力 (k N) ;dg-钢纹线或钢筋的直径 (m) ;fb-注浆体与锚索体问的粘结强度 (k Pa) :n-钢绞线或钢筋的根数。相同的, 对于注浆体与锚索体之间粘结强度, 也需要依据试验进行确定, 如果没有试验资料, 可依据公路路基设计规范推荐值进行确定。
4 锚索加固的整体设计
从实际情况来看, 预应力锚索体系加固边坡即为综合加固方案设计, 除了之前已经设计的锚索设计锚固力、钢绞线面积与锚固段长度, 还要明确边坡断面结构形式、锚索体系等方面内容[3]。
4.1 边坡断面形式的确定
对于边坡断面形式的确定, 其是边坡加固设计中最为基础的一项环节。当土质路堑边坡不低于20m时, 地质情况通常较为复杂, 如果采用一般的边坡防护设计, 几乎无法确保边坡稳定性。同时, 依据项目相关规范要求, 如果土质路堑边坡高度不低于20m, 应先对边坡稳定性进行一定的计算分析, 之后再确定其坡面形势。当用地无限制, 并且山丘高度无法确定时, 可采取放缓边坡、增加平台宽度等卸载方式, 以增加边坡稳定性。
4.2 锚索体系的布置
在确定锚索间距时, 需要对地层情况与锚索锚固力大小进行详细的分析与合理的比较。如果锚索过于密集, 可能会产生群锚效应, 进而降低锚固力;如果锚索过于稀疏, 则无法确保边坡局部或是浅层的稳定性。此外, 还应采用钢筋混凝土连接每列锚索外锚头, 通过应用此种锚索布置体系, 可在整体坡面上形成均匀的受压面, 从而促进锚索体系加固作用的充分发挥。
4.3 锚索长度
锚索总长度组成因素一般包括锚固段长度、自由段长度与张拉段长度。其中, 对于锚固段长度的确定, 通常按照上述方式进行;对于自由段长度, 需要通过稳定地层截面进行相应的控制, 同时, 自由段需深入滑动面以下不超过1m处, 总长度必须超过5m;对于张拉段长度的确定, 需依据施工所采用的张拉机具进行, 通常选取1.5m左右。
4.4 锚索的倾角
对于锚索倾角, 应当以受力最优, 施工容易且满足工程造价需求的方式确定, 一般可按照式 (5) 进行计算确定:
式中:β-最佳锚固倾角 (°) ;θ-滑动面的倾角 (°) ;准-滑动面内摩擦角 (°) 。
在计算出最佳锚固角β之后, 还需在结合施工实际条件与技术经济对比结果的情况下, 对其进行合理的调整, 主要原因在于倾角过小不利于锚索注浆施工, 而倾角过大则会导致锚杆提供的锚固力沿滑动面方向分力较小, 从而导致抵抗滑体滑动能力较弱。针对此, 通常需确保其实际值处于15~35°范围内, 该工程中锚索设计倾角选取15°。
4.5 锚索的构造要求与注浆材料
一般情况下, 预应力锚索涉及索体、张拉端、锚固端。同时, 对于锚索内锚固段钢束组, 应将其组装成波纹状 (枣核状) , 以充分发挥钢绞线与水泥注浆体之间的摩擦力, 进而在保持设计长度的基础上, 增加锚固力安全储备。锚索系统中包含的扩张环与箍环不仅能够使得钢绞线形成波纹状, 还可使得钢绞线处于锚孔中间居中位置。就当前情况来看, 预应力锚索大多采用胶结式内锚头, 注浆大多采用孔底注浆法, 但需保证注浆压力大于1MPa, 灌注的砂浆也必须要饱满密实。此外, 内锚段体总要求为高强、早强、微膨胀、可灌性良好, 并且不会对钢绞线产生锈蚀作用。
5 结束语
总而言之, 通过预应力锚索对边坡进行加固, 具备作业速度快、工程量小、安全可靠等方面特征, 且其还能够较好的适应各种地形与地质条件, 在边坡加固中具有显著的优势, 从而充分发挥其经济效益, 促进我国建筑行业的迅速发展。
摘要：近年来, 随着科学技术的迅速发展, 预应力锚索工艺在建筑行业中获得了较为广泛的应用, 将预应力锚索应用于边坡加固工程中, 可获得较为良好的效果, 在此背景下, 本文从单根锚索设计锚固荷载、锚索截面积确定等方面, 对预应力锚索加固边坡设计方法进行了详细的分析, 以供参考。
关键词：预应力锚索,边坡,加固,设计方法
参考文献
[1]谭彬建, 俞敏, 息飏, 等.桂柳高速公路边坡预应力锚索加固方案设计[J].探矿工程:岩土钻掘工程, 2010 (37) :73~77.
[2]杜西岗, 马志创, 李明东.预应力锚杆在边坡加固工程中的应用[J].山西建筑, 2010 (36) :105~106.
[3]余锋, 梁浩.压力分散型预应力锚索加固边坡的设计与施工[J].中华建设, 2012 (08) :268~269.
预应力锚索设计 篇2
1.前言
预应力锚索在深基坑中的应用日益引起人们的关注，它是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种挡土结构由于具有安全有效经济合理等优势，在我国基础工程项目得以迅速推广应用。所谓的预应力锚索是锚杆技术发展的产物，是通过钻孔将钢绞线或高强钢筋锚固于稳定土体中，并通过张拉产生的预应力达到稳定边坡土体或加固限制其变形的目的，可用于工业与民用建筑的基坑支护中,并与其他支护联合使用均取得良好效果获得显著的社会效益和经济效益。工法特点
1、适用于各种场地和地形，施工作业面不大，整个加固结构轻便，占用空间小，不影响土方开挖和地下室施工，对施工场地狭小放坡困难有相邻建筑，大型护坡设备不能进场时，具有独特优越性。
2、预应力锚索即可单独使用充分利用岩土自身强度，从而节省大量的工程材料，同时又可与其他支护结构组合使用，改善受力状态，具有显著地经济效益。
3、预应力锚索柔性大，有良好的抗震性和延性，可以深层加固，同时能够主动控制岩体变形，调整土体受力状态，有利于岩体稳定性。
2.适用范围
预应力锚索加固技术已广泛应用于建筑结构物加固、边坡治理、大型地下洞室及深基坑支护等工程。即可用于永久性加固，又可用于
施工场地临时加固工程，即可单独使用又可与其他加固结构联合使用。
3.工艺原理
预应力锚索由锚固段、自由段和锚头三部分组成。锚固段位于稳定土体内起到提供锚固力的作用。自由段是连接锚固段的部分，不但起到传递锚固力的作用，而且对锚索锁定提供必要的延伸量。锚头是把拉力施加在腰梁或冠梁上，并对拉力进行锁定。预应力锚索在基坑开挖前（过程中）预先施加应力进行锁定，该应力通过锚索自由段传递到锚固段，最后有锚固段所在的稳定土体承担，由于提前施加的锚拉力，基坑开挖时护壁桩和其后土体的位移和变形有效地受到限制。
1—混凝土封锚;2—锚具；3—钢垫板；4—腰梁；5—孔壁;6—自由段经防腐处理的钢绞线；7—隔离支架；8—对中支架；9—水泥浆；10—注浆管；11—裸露钢绞线；12—导向帽；
4.工艺流程
5.施工准备
6.2 技术准备
1、锚索施工必须清楚施工地区的土层分布和各土层的物理力学特性，还需要了解地下水及其随时间的变化情况，以及地下水中化学物质的成分和含量，这对于确定锚索的布置选择钻孔方法等十分重要。
2、支护施工图纸齐全，包括支护平面图、剖面图及总体尺寸；挡土的结构类型、详细设计图纸及设计说明；标明锚索位置、尺寸（直径、孔径、长度）倾角和间距。
3、编制锚索施工组织设计，确定施工顺序；保证供水、排水和动力的需要；制定机械进场、正常使用和保养得维修制度；安排好劳动组织和施工进度计划；施工前应进行技术交底。
4、锚索支护宜在排出地下水的条件下进行施工，应采取恰当的降、排水措施排出地下水，以避免土体处于饱和状态并减轻作用于面层上的净水压力。基坑四周支护范围内应预修整，构筑排水沟或混凝土地面，防止地表水向下渗透。靠近基坑坡顶2～4m的地面应适当垫高，并应里高外低，便于径流远离边坡。
5、现场测试监控方案，以及为防止危及周围建筑物、道路地下设施安全而采取的措施及应急方案；了解支护坡顶的允许最大变形量，对邻近建筑物、道路、地下设施等环境影响的允许程度。
6、确定基坑开挖线、轴线定位点、水准基点、变形观测点等，并在设置后加以妥善保护。
6.2 材料及机具设备的准备
1、主要设备:锚杆钻机、空压机、高压泵、低压泵、泥浆搅拌机、切割机、电焊机、高压油泵、张拉机等。
2、主要材料:钻头、钻具、电气焊、钢绞线、锚板与夹片、锚具、隔离支架、对中支架等特殊配套工具。
3、材料要求: 制作锚索的材料主要有不同规格的钢绞线和高强钢丝。选取锚索用材料时应考虑材料的特点、锚固力大小、锚索长度和施工场地等因素。锚索材料应按设计要求选取符合有关标准的合格产品，当使用非国家标准的材料时，应对材料的性能进行充分论证，并出具相应的技术鉴定材料。
使用的锚索材料必须有出厂质量证明书和标牌外，还应对其性能进行抽样检验，包括外观和力学性能两方面。
水泥用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，并有出场合格证；水用pH值小于4的水；所用的化学添加剂必须有出场合格证。
6.操作要点
7.1 边坡修整
边坡开挖必须按设计要求分层分级开挖,严格做到开挖一级支护一级,上一级未支护完,不得开挖下一级,避免边坡暴露时间过长,造成新的危害。对具有特殊变形迹象的边坡开挖,可采用分段跳挖或两侧向中间推进开挖的方式并同步进行支挡。在开挖过程中要根据钻机特点确定土方开挖深度和开挖工作面，一般挖土至预应力锚索标高以下500mm，留出的工作面宽度不小于7m。
每层土体开挖后的桩面配置Φ6.5@250mm的双向钢筋网，并喷涂混凝喷，在涂过程中要保证预应力锚索所在位置的混凝土面平整坚固，并满足局部抗压要求。该过程应在土方开挖后随即进行，防止桩间土坍塌。7.2 孔位放线
按照设计要求采用拉线尺量，结合水准仪测量放线。并用油漆标记确定，确定锚孔位置。孔位坐标误差不得大于100mm。具体位置详见下图
7.3 造孔
搭设钢管脚手架，脚手架的平台位置与钻孔位置对应，钢管脚手架的横杆与纵杆之间利用斜杆加固，然后铺设厚木板形成钻机操作平
台。要求脚手架在平台和坡面上的受力点打入地层不小于20cm，同时所有的扣件牢固连接。
造孔的孔深、孔径均不得小于设计值，钻孔的倾角、方位角应符合设计要求。其允许误差值如下：
（l）有效孔深的超深不得大于20cm；
（2）机械式锚固段的超径不得大于孔径的3％，最大不得大于5mm；
（3）孔斜误差不得大于3％；凡有特殊要求时其孔斜误差不宜大于0．8％；
（4）孔径不得小于设计孔径的10mm；
钻机严格按照设计孔位倾角和方位角准确就位，并用测角工具控制角度，当钻进200mm～300mm后应校正角度，钻机在钻孔过程中应做到“正、平、稳、固”，钻进过程中钻机的推力和扭矩要适当以便在出现卡钻是能够有足够的力量进行处理。钻孔后要反复提插孔内钻杆，并用水冲洗直至出清水，再接下一节钻杆，为了使锚固端发挥最大的锚固作用，孔壁不得塌陷和松动，否则会影响拉杆的安放和锚索的承载力。当土层易坍塌时，应加快成孔速度，必要时下套管护壁。
钻孔过程中既要注意地下隐蔽物安全，又要防止钻进过程中钻到地下电缆等物的不安全因素，当发现锚孔地层出现异常情况要及时向上汇报，经分析查明后方可继续。
钻孔必须采用清水，不能采用泥浆及浑浊泥水清孔，否则因泥浆附着于钻孔孔壁起隔离作用，使水泥浆无法渗入周围土体中，使水泥
浆与孔壁间的摩擦力减小。7.4 锚索制作安装
钢绞线下料长度计算公式： L=a+b+c L—钢绞线下料长度,mm;a—钢绞线设计长度,mm;b—外锚头厚度，mm；
c—锚具长度（垫板、千斤顶），mm；
下料时钢绞线的切割应采用砂轮切割机，禁止用电焊或气割，以免钢绞线头松散及钢绞线受热损伤而降低抗拉强度。
为保证钢绞线在孔中处于居中位置，防止自由段产生过大的挠度和插入钻孔时不搅动孔壁并保证钢绞线有足够的保护层，应沿沿钢绞线间距1.5m套上隔离支架和对中支架，并用铅丝绑扎牢固，在绑扎过程中钢绞线要顺直，不要歪扭，更不要出现相互交错的现象。注浆管居中放置前端距锚索端头500mm，并在注浆管前端开设两对注浆孔。钢绞线前端套上导向帽，并导向帽牢固的固定在钢绞线上。锚索自由段涂防锈漆两道并用塑料波纹管包裹，两端用胶带密封防止时水泥浆液渗入自由段的塑料波纹管内。要求组装的锚索整体性好，每根钢绞线上无伤痕，搬运过程中不走形错位，注浆管畅通，锚固段钢绞线无油污。最后在锚索上编号以便对号入孔。
锚索主要配件示意图
a)导向帽； b）隔离支架； c）对中支架
锚束制作所采用的隔离架、支撑环装置及绑扎方式均不得妨碍张拉与灌浆的施工操作。对中支架必须保证钢绞线处于居中位置，钢绞线四周应有足够的水泥浆保护层厚度，从而提高锚固力。
锚索安装应在钻孔验收合格后立即进行，安装时应采用人工通过架体送入孔中完成，注浆管随锚索绑在一起同时放入孔内，放置时要求操作人员均匀用力并按设计的倾角和方位角平顺推进，严禁抖动、扭转和串动防止中途散束和卡阻。在锚索推进预定深度后，检查注浆管是否畅通。7.5 灌浆
灌浆的关键是如何将孔底的空气、泥浆排出孔外，保证灌浆饱满密实。
注浆水泥应有出场材质证明书，应严格按规定计量拌合均匀，水泥浆水灰比宜采用0.45-0.50的纯水泥浆。随伴随用，搅拌时间应≥3min，确保搅拌均匀并经8×8mm筛网过滤方可使用。
锚索注浆分为常压注浆和高压注浆两个步骤，注浆体强度不低于25Mpa。锚索放入孔后半小时内应进行一次常压注浆，从孔底向上直至孔口溢浆为止，待浆面下降至一定位置后进行补浆，以保证注浆饱满；二次高压注浆在一次常压注浆强度达到5.0Mpa后进行，且二次
注浆浆液冒出孔口方可停止注浆，注浆压力控制在2.5—5.0Mpa，并在施工中严格记录水泥用量。注浆完成后，自然养护不少于7天，在浆体硬化前，不能承受外力或有外力引起的锚杆移动。
若注浆量超过理论注浆量的3倍且压力较小时，应及时查明附近是否有地下工程。在注浆过程中还应防止注浆压力过大造成边坡发生破坏，所以在注浆前必须进行有关的稳定验算和现场调查。
为给锚索张拉提供依据，注浆时应对预应力锚索的浆液取样做抗压试验，并要求锚索张拉时混凝土强度不得低于设计强度的80％。7.6 锚具安装
锚垫板采用300×300×20钢板，腰梁采用20a#工字钢，腰梁与桩间用细石混凝土填充密实。安装应保证锚具面与钢绞线受力方向垂直。
7.7 张拉锁定
预应力张拉前应对张拉设备、压力表、千斤顶等进行标定，张拉机具操作人员应定人定位持证上岗。
锚索承压垫板应平整，锚具安装应与锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线与锚孔及钢绞线同轴线，确保受力均匀。
锚索张拉宜在锚固体强度大于20Mpa并达到设计强度的80％后进行，预应力锚索张拉时应分段分区进行，防止临近锚索相互影响，应采用“隔二拉一”或“隔一拉一”的方式进行。
张拉开始应取10％－20％的设计张拉荷载对锚索张拉1－2次，使钢绞线拉紧各部位接触紧密，再进行整索张拉。
分级加载和整索加载程序
在补充差异荷载后分五级按有关规范规定施加，即荷载的25％、50％、75％、100％和110％。最后荷载张拉时应维持10min。预应力卸载后48h内，若发现预应力损失大于锚杆设计值的10％时，应进行补偿张拉。
张拉加载及卸载应缓慢平稳。张拉过程中应采用双重控制，以压力表读数为主，伸长值为辅进行复核，当锚索张拉实测伸长值与理论计算伸长值偏差超出10％或小于－5％时，应停机检查，待查明原因并采取措施后方可恢复张拉。
张拉过程中如遇预应力钢绞线断裂，夹片出现可视裂纹，千斤顶严重漏油，油泵压力表反应异常等情况，应停机检查处理。
张拉过程中发现有以下几种情况容易造成张拉失败，进而导致锚索失效。程度难以足够的粘结力；三是下锚后注浆不及时造成孔内可能发生坍孔，影响了注浆的质量。
1、由于地质原因，有时预定的设计孔位次造孔成功，需要调整孔位。出现这种情况时，要把废孔用砂浆注满，再另行开孔，调整的角度在±2°以内。
2、钢绞线在组装前和组装后都不要有伤痕，特别要防止电焊烧伤和硬物击打。
3、注浆管进入后，前端被泥土或岩粉堵塞，可用压缩空气或高压水冲管，直到畅通为止。经过处理仍然不通，可拔出注浆管在原位另送注浆管，如果送不进去，只有有拔出锚索，重新用钻机洗孔，再送入锚索。
4、在滑动边坡上施工锚索，先施工的锚索将首先承受因边坡滑动产生的张力，当张力超过锚索的断裂强度时，有的钢绞线可能断裂，锚具中的卡片飞出，断裂点通常在卡片附近。如果此时多余的钢绞线尚未切除，可将断裂锚索处的锚垫板下面的岩土挖除，把锚索切断，重新从锚环中穿入短钢绞线锚索，用钢绞线对接器把钢绞线接好，然后再单根张拉，最后把锚垫板挖空处用片石填满，并向片石中注浆。
5、在施工过程中要保护好已送入的锚索外露端，钢绞线不能被机械碾压，产生变型或破损。
8.试验与监测
预应力锚索试验包括材料试验，锚索受力性能试验及验收试验。材料试验分钢绞线力学性能试验、锚具硬度检查。
锚索受力性能试验的条件，所用的锚索、张拉机具及施工工艺必须与实际工程相同，张拉力值应以测力计读书为准。
验收试验按设计要求随机抽样进行，其抽样数一般为5％，但不得小于3束验收合格标准应由设计确定。
各项试验应提出实验报告，实验报告的主要内容包括：试验方法、数量使用的材料、设备、仪器、加载过程、伸长值量测，实验结果整理分析，并作出试验结论。
施工期间监测工作必须与预应力锚索张拉同步进行，及时整理资料，迅速反馈信息，进行动态设计，调整施工工艺。
按照规范规定对基坑、周边建筑物、道路管线的沉降位移进行检测，在基坑四周设置水平位移及沉降观测点，基坑监测必须由专人对监测结果及时进行反馈，发现异常情况及时通知相关人员，并作研究处理。
9.质量要求
1、钻孔的孔位、孔深、倾斜度应按设计要求进行严格控制，保证孔位达到设计和规范要求。
2、严格执行“三检”制，作好班组自检，必须作好各工序的施工记录，施工中上道工序不合格或未经监理工程师验收签证的预应力锚索阶段产品，不得进入下一道工序施工。
3、认真做好施工记录，各道工序施工人员必须经培训并经考核合格后方可上岗作业，严禁违章操作。
4、工具锚夹片与工作锚夹片两者不可混用，工具锚夹片使用一般不宜超过10次。工作锚板、限位板和工具锚板之间的钢绞线一定要保持顺直，不能相互扭结，以保证张拉的顺利进行。
5、锚索入孔时索体的弯曲半径必须大于5m。
6、自由段内预应力筋宜采用带塑料套管的双重防腐，塑料套管材料应具有足够的强度，保证其在加工和安装过程中不致损坏，具有抗水性和化学稳定性，且与水泥砂浆和防腐剂接触无不良反应，套管与孔壁间应灌满水泥砂浆或水泥净浆。
7、锚索上安装的各种进回浆管应保持通畅，管路系统耐压值不低于设计灌浆压力的1.5倍。对于张拉合格并锁定后的锚索，在相隔24h至72h时间内，按5%的比例随机抽检锁定吨位。实测值不得大于设计值的5%，并不得小于设计值的3%。
8、灌浆结束标准：
（1）、灌浆量大于理论吸浆量；
（2）、回浆量比重不小于进浆量，稳压15min，孔内不在吸浆，即进、排浆量一致。
9、封孔灌浆的沉缩部分复灌后不得有脱空现象。
10.安全措施
1、操作人员必须持证上岗，并遵守相关操作规程。
2、施工前必须进行安全技术交底。
3、锚束张拉前应对张拉机具进行全面检查，使张拉机具处于完好状态。
4、注浆管路应畅通，不得有堵塞现象，避免浆液喷出伤人。
5、锚束张拉过程中千斤顶出力方向45°范围内严禁人员进入，以免飞锚伤人。
6、夜间施工应有足够的照明。
11.效益分析
该预应力锚索支护结构经监测数据分析，基坑边坡和周围建筑物未出现较大的位移和沉降，保证了基坑的安全稳定，消除了施工中最大的安全隐患为，满足了规范和设计要求，为工程顺利进行提供了保障，并具有显著的经济效益，也为单位创造了良好的社会效益。证明该施工工法可行，具有推广应用价值。
12.应用实例
水电工程中预应力锚索的应用 篇3
关键词：水电工程预应力锚索
1工程概述及技术要求
1.1工程概述本工程电站厂房总体的布置要求，该电站厂区建筑面积2000，厂房后边坡1112～1172，设计开挖坡比1:0.3，开挖长度140m，导致厂房后边坡开挖控制范围大、边坡陡且高。厂房后边坡由第四系全新冲洪积层、崩坡积层、人工堆积和元古界黄水河群中部岩组上段、下部岩组、晋宁～澄江期第三期岩浆岩类、第四期花纲岩、震旦系灯影组、泥盆系上统、二迭系下统组成。为了避免厂房后边坡的跨塌对厂区工程施工、厂区建筑物的安全及将来电站运行管理造成的影响，采取可靠的处理是必要的。本工程采用先挂钢筋网喷砼封闭，再采用预应力锚索对边坡进行加强、加固的方案进行施工。
1.2技术要求
1.2.1在锚索施工过程中，严格按照设计要求及施工规范进行作业，为保证工程质量，对锚索配件质量及安装精度进行了全面的检查。
1.2.2锚索规格采用φ13 24mm、KSl270K钢绞线，锚固长度25m.
1.2.3重要的预应力工程应进行性能试验或生产性试验，以验证设计参数，完善施工工艺。
1.2.4预应力工程所用的材料和设备必须是合格的产品。
1.2.5在同一部位的预应力工程施工中，宜采用同一品种、型号、规格和同一生产工艺制作的预应力钢铰线，若需要代换预应力钢铰线，必须进行试验和论证。
1.2.6预应力锚索施工应按规定的工艺流程进行作业。
1.2.7预应力工程施工承重排架(含脚手架)，应根据现场的实际情况和设计载荷进行设计。
2预应力锚索施工
2.1造孔在锚索区采用5cm钢管搭设双排脚手架，钢管间排距为5~.x5cm,脚手架底脚钢管及横向钢管与山体通过φ25锚杆可靠连接，锚杆入岩深度1 m，外露0.5m，间排为3mx3m,梅花形布置.锚杆与脚手架焊牢。在钻孔位置铺设竹跳板，作为钻机及人员操作平台，竹跳板与脚手架用8号铅丝可靠绑扎连接，竹跳板在脚手架上不得滑动。造孔过程中应作好锚固段始末两处的岩粉采集，如在其它部位发现软弱岩层、出水、落钻等异常情况，也应随时作好采样记录，并及时报告监理工程师。
2.2预应力锚索的制作锚索的制作应在有防雨设施的加工厂完成，钢铰线下料前，将钢绞线放在平坦干净的水泥地面上或工作平台上，摊开理直，根据实际钻孔深度及锚具长度用钢尺丈量，砂轮切割.严禁电弧切割。下料切口两侧用20号铅丝绑扎.以免切割后切口松散(下料误差：-0，+10cm)。锚索体的长度等于锚头以里的长度加外露长度。外露长度包括撑脚高度、张拉千斤顶高度、工具锚板及工作锚板厚度与预留长度f一般为200mm)。对观测锚索尚应加上测力计高度。编束时一定要把钢绞线理顺后再进行绑扎。钢铰线下料或编束后如搁置时间较长，应采取临时防锈措施。内锚固段需组装成枣核状。量出内锚段的长度并作出标记，在此范围内穿对中隔离架，间距1m，两对中隔离架之间扎铅丝一道，内锚固段锚束分二层组装，隔离支架应能使钢绞线可靠分离，使每根钢绞线之间的净距≥5mm，且使隔离架处锚索体的注浆厚帽。
2.3锚索安装安装前应对锚索体进行详细检查，核对锚索编号与钻孔的孔号，并对损坏的配件进行修复和更换。推送锚索时用力要均匀一致，应防止在推送过程中损坏锚索配件。推送锚索时不得使锚索转动，在将锚索体推送至预定深度后，检查排气管和注浆管是否畅通，否则应拔出锚索体，排除故障后重新安装。
2.4混凝土锚墩施工混凝土锚墩施工需在内锚固段灌浆结束后方可进行外锚墩浇筑。在混凝土浇筑前需要清除锚头底部范围的松动岩块，承压钢板底部混凝土或水泥砂浆充填密实。
3施工中遇到的问题及解决方法
3.1伸长值的计算与影响因素测试结果表明，从预紧力到超张拉力，锚固体系两夹片的跟进量之和约为9—10mm，而短锚索总伸长值本身较小，夹片跟进量占锚索伸长值的比例相对较大，为此计算锚索实际伸长值时必须考虑夹片的跟进量，锚索实际伸长值应等于油缸伸长值减去夹片跟进量：
3.2锚夹具与钢铰线的配套问题经过分析认为是由于限位板与工作错板的间距过大，导致钢铰线锁定时，工作夹片未与钢铰线同步跟进，引起钢铰线回缩量加大。后经调整限位板的结构，使回缩量控制在厂家要求的6mm左右。无粘结钢铰线锚索刚开始施工时，由于未考虑到同规格(φ15.24mm)的有、无粘结两种钢铰线直径上的差异，仍旧使用原限位板，结果发现测力计测试力与千斤顶出力相差达30％左右，继续张拉，钢铰线相对伸长值又在理论计算范围之内。为分析原因测试了钢铰线的直径，并检查钢铰线伸长部分的刮痕情况和预紧伸长值。检查结果表明，无粘结钢铰线直径为15.24～15.60mm大于有粘结钢铰线，导致钢铰线伸长部分刮痕较严重：预紧伸长值偏小，则是由于限位板与工作锚板间距过小，使夹片与钢铰线磨擦过大引起的。经调整限位板的结构，更换限位板后，解决了问题。
3.3超张拉力的确定短锚索总伸长值小，锁定回缩量占伸长值的比例大，应力损失大，如泄水底孔水平次锚索长12m，达到超张拉力时，钢铰线理论伸长量为60mm，钢铰线回缩锁定应力损失达10％，而设计超张拉系数为1.05，因而锁定力无法达到设计张拉力。经研究对短锚索的超张拉系数进行了修改，最大超张拉系数提高到1.180另外张拉端工作夹片对钢铰线有一定的磨擦，该磨擦力也应考虑在超张拉之中，因此超张拉系数应根据锚索的长度和锚固体系回缩量来确定。
3.4切割原设计要求对多余的钢铰线采用机械法切割，由于高空作业难度大，经设计、监理、施工共同对泄水底孔水平次锚索N10(安装有测力计)进行气割试验，试验结果表明，测力计测试温度仅上升0.3℃，预应力无损失，为此决定多余的钢铰线距锚垫板面40cm处采用气割法进行切割。
4质量控制
4.1所有材料特别是锚索专用材料必须进场试验验收合格后方可使用。
4.2严格按照有关规范及设计文件施工。
4.3钻进过程中一般采取干钻，防止水渗透至滑层加重对滑坡体的影响和钻渣粘结孔壁造成砂浆锚固力下降，特殊情况必须用水的，宜严格控制用水量，加强清孔。
4.4为保证锚固段长度和防止清碴不彻底，所有钻孔深度应超钻0.5m。
4.5锚索注浆必须是从注浆管孔底反向一次性连续注浆，如注浆出现间隔，必须采取措施，严禁从孔口注浆至锚固段。
4.6锚索注浆在砂浆强度达成终凝前严禁扰动锚索。
4.7保证垫墩背面地基有足够承载力。
4.8保证锚索受力方向为直线。
4.9张拉设备使用前必须经过标定，若长时间不用或经过长途运输，必须重新标定。
4.10锚索加工严禁使用电焊焊接截断钢绞线，严禁用铅丝绑扎钢绞线。
5总结
预应力锚索设计 篇4
K115+530～K116+176左右侧是吉林长珲一级公路的一个高边坡不良地质路段,地质岩层又为沉积岩、泥岩、粉砂岩组成,其中0.0～0.6m为全风化含砾泥岩,遇水易软化,易风化失水;6.0～11.0m为强风化粉砂岩;11.0～15.0m为弱风化中砂岩。路堑开挖形成高约60m的高边坡。依岩层特征采用锚管桩、锚索框架梁复合支护方案。采用预应力锚索加固边坡技术施工,并在雨季之前完成边坡的加固,避免了不良地质现象的发生。
2 高边坡动态分析
边坡开挖完成后,破坏原山体的稳定结构,形成了临空卸荷条件,坡体暴露时间过长,裂隙张开,结构面松弛,形成使边坡沿不利结构面下滑的趋势,在已开挖的坡体中形成一潜在的滑移面,会促使阴影部分坡体向滑坡方向发展,对其不利因素进行分析:
2.1 降雨影响
雨季的大量降雨,会使部分坡体由于雨水下渗的影响,增大含水量,从而增大坡体的重量,坡体的重心也随之抬高,下滑力增大,抗滑力减少,会诱发高边坡产生滑坡。
2.2 地质因素
已开挖的坡体主要表现为底部为中微风化变粒岩,中部为块状强风化变粒岩,顶部为坡残积土,块状强风化变粒岩与中微风化变粒岩间形成能渗水的潜在滑移面。由块状岩石组成的边坡,坡体本身是稳定的,但边坡的局部坡段有极发育的贯通节理,给滑坡提供了滑移面。局部地层受构造作用影响,岩层裂隙发育,岩体破碎,加之渗水的软化作用,岩层力学强度低,边坡的自稳能力差,也会诱发滑坡。
3 预应力锚索作用机理及加固措施
3.1 预应力锚索作用机理
预应力锚索框架加固防护,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,提高岩层间的正压力和摩阻力,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。
3.2 锚固系统的对比
锚索框架杆体按灌注浆浆体的受力方式,可分为拉力型锚杆和压力分散型锚杆,拉力型锚杆是靠浆体与钢铰线间的摩擦力来传力的,而压力分散型锚杆是靠钢质承载体来传力的。图1为拉力型锚杆与压力分散型锚杆在锚固段范围内粘结应力的分布图,图中黑线表示锚固段,拉力型锚杆只有一个固定长度的锚固段,压力分散型锚杆的锚固段是由几个单元的锚固段共同组成的,结构的不同导致传力机制的不同。
传统拉力型锚杆在杆体受荷时,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。
新型压力分散型锚固系统,在同一个钻孔中安装几个单元锚杆,每个单元锚杆有自己的杆体、自由长度和锚固长度,而且承受的荷载也是通过各自的张拉千斤顶施加的,并通过预先的补偿张拉而使所有单元锚杆始终承受相同的荷载。使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范围内的地层强度,锚杆承载力可随固定长度的增长而成比例提高。当锚杆固定段位于非均质地层中,可以合理调整单元锚杆的固定长度,使不同的地层强度都得到充分的利用。采用新型压力分散型锚固系统,改善传统的岩土锚固方法,增强锚杆的安全系数。
3.3 锚索的杆体结构
锚索由钢铰线、导向帽、架结环、波纹管、锚垫板及锚头等部件组成(如图2),根据其受力状态可分为3段:
(1)锚固段:
其作用是依靠浆体与周围岩土之间的摩阻力来提供锚固力;
(2)自由段:
主要起传力作用,长度与破碎岩层或滑体厚度有关;
(3)张拉段:
指锚头以外部分,为锚索张拉锁定施加预应力而预留的,张拉锁定后割断钢铰线。
3.4 加固措施
对边坡坡体的加固主要集中在中部,将坡体锚固于稳定的中微风化变粒岩中,考虑锚固段中微风化变粒岩的力学参数,每根锚索采用三个承载体,承载体间距为4m,钻孔为Φ130,中上级防护采用18～25m长度,下级防护采用15m长度,坡面采用锚管桩联合框架梁共同防护。
4 施工工艺
4.1 钻孔
按设计孔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。
钻孔过程中应注意的事项:
(1)钻锚索孔不取岩芯,钻进过程中禁止水冲,以确保锚索施工不致于使边坡岩体工程地质条件恶化。
(2)锚孔下倾角(与水平面夹角)为30°,钻孔允许误差±2°,为确保锚孔深度,钻孔深度要求大于设计孔深0.5m。
(3)钻进过程中应对每一孔地层变化(岩粉情况)、钻进情况(钻压、钻速)、地下水情况进行记录,若遇坍孔,应立即停钻进行固壁灌浆处理(灌浆压力0.1～0.2MPa),灌浆36h后重新扫孔钻进。
(4)钻进完成之后必须使用高压空气(风压0.2～0.4MPa)将孔中岩粉及水全部清理干净。经质检部门检查方可进行下一道工序的施工。
(5)钻孔中特殊情况的处理:
①渗水的处理
在钻孔过程中,或钻孔结束后吹孔时,如吹出的不是粉尘,而是一些小石粒或黄色泥团甚至泥浆,这说明孔内渗水,岩粉大多贴于孔壁,需要根据渗水量的大小进行不同的处理。当渗水量不大时,钻机可以工作,钻至设计孔深,撤出钻杆,以0.6～0.8MPa的高压水、气,将孔内残余岩粉或泥浆吹出。当孔内渗水量较大时,先洗孔(方法同前),然后从内至外分段灌注水泥砂浆和水玻璃的混合液。待灌入的水泥浆达到一定强度后,重新钻孔至设计标准。
②坍孔处理
当钻孔穿过强风化岩或岩体破碎带时,往往会出现坍孔。坍孔的主要特征是:从孔内吹出的岩粉中夹杂一些原状石块,这时,不管钻进深度如何,都要果断地立即停止钻进,拔出钻具,进行固壁灌浆。灌浆的方法同防渗处理。
4.2 锚索制作
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,下锚时能够顺利入孔。
4.3 锚索安装
在向钻孔中安放锚索之前,要认真核对锚索的编号是否与钻孔编号一致,确认无误后,再以高压风清孔一次,即可着手安放锚索。要注意使锚索顺直,用力均匀,不要左右摆动。注浆管与锚索同时安放,从架线环的中心钢管内穿过,管口距离孔底30～50cm。
4.4 注浆
注浆采用孔底返浆法,先用压浆机将M40水泥净浆注入孔底,注浆压力为0.4MPa左右,当孔口出现溢浆且持续时间不低于2min后,方可停止注浆,且需二次补浆。
4.5 锚索框架
框架为C25级钢筋混凝土结构是一个完全受压构件,它把锚具的集中荷载均匀地传递到岩面。因孔口岩面与锚索轴线不垂直,故框架有调整岩面受力方向的作用。框架必须连同HVM锚垫板及孔口波纹管、螺旋筋、注浆管一起现场浇注。
4.6 锚索张拉
锚索张拉前,需对张拉设备进行标定。标定时,将静探数显仪、传感器、油管和高压油泵连好,高压油泵启动增压,反复试验3次,取平均值,绘出传感器仪表读数(相应荷载吨位kN)和油泵仪表读数(MPa)曲线,作为锚索张拉时荷载控制的依据。张拉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确定差异荷载)。锚索的锁定荷载分6级施加,即设计拉力的30%、50%、66%、83%、100%和120%。锚索的正式张拉前,应取30%的设计荷载,对其张拉1～2次,使其各部位接触紧密,钢绞线完全平直。考虑到地层松弛徐变等影响,预应力锚索超张拉吨位取设计荷载的10%,每一级荷载达到时要持荷不少于5min,最后一级持荷至观测位移稳定为止,记录拉力和锚头位移值,按设计要求进行锁定。张拉过程中,表读数及钢绞线伸长量应作详细记录,用荷载和钢绞线伸长量进行双控,保证锁定荷载的准确性。
4.7 封口注浆
张拉结束后,立即注入不小于M40级的水泥净浆封口。注浆至孔满溢出,拉出注浆管,边拉边注浆,以防形成空隙,孔中的空气经外锚墩预留气孔中排出。
4.8 外部保护
注浆封口后,从锚具量起,留30mm钢绞线,其余部分截去,在其外部覆盖厚度不小于50mm的与锚梁同标号的混凝土封头,以防锈蚀破坏。为保证框架的整体美观性,封头应采用相同的模具。
5 体会
在锚索的实际施工中,为确保高边坡采用预应力锚索加固的经济合理性、安全可靠度及验证锚索杆体施加应力的准确性,用以确定岩土体力学参数,在预应力锚索施工前应进行拉拔试验。每处边坡设置三个试验孔,锚孔长度采用18m、20m和25m,孔径Φ130mm,倾角30°,试验孔的张拉力采用所在坡面锚索的张拉力。锚固段长度分别采用4m自由段不注浆。针对我们所做的一组18m的试验结果分析如下:
试验路段:长珲公路12标段K115+530～K116+176特殊路基防护工程锚索原位测试。
试验锁定载荷采用超张拉50%,即9000kN,18.0m长锚索。
试验表明:锚索体沿孔壁发生位移和孔壁土体发生变形,18.0m长锚索体与孔壁的摩擦阻力不足以抵抗比设计张拉力大50%时的张拉力900kN,要保证锚索体在超张拉50%时的安全稳定,需要增加锚索体的长度,即锚索体长度需大于18.0m。
二次试验改为锚孔长度为29m,孔径为Φ130,倾角为30°,锚固段长度为5m,采用了超张拉100%,即1200kN张拉成功。通过试验结果的分析,坡体的预应力锚固效果比较好,安全系数符合规范要求。
6 结语
新型压力分散型预应力锚索加固高边坡的施工技术,目前在国内山岭重丘地区的公路建设中应用较少,主要因其施工难度较大,施工结束后的质量检测较为困难,坡体加固后的整体承载力目前尚无较为精确的计算及评价方法。
摘要：介绍了吉林长晖公路K115+530K116+176处高边坡的不良地质情况及对该高边坡采取的加固措施,重点介绍了新型压力分散型预应力锚索加固高边坡的机理、施工工艺及锚索测试试验技术,可供同行们在处理同类型问题时参考。
关键词：边坡加固,压力分散型预应力锚索,施工工艺
参考文献
[1]锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].
左岸预应力锚索质量管理工作总结 篇5
监理质量管理工作总结
颜利辉
（长江三峡经济技术发展有限公司溪洛渡监理部左坝肩项目部）
【摘要】通过总结溪洛渡水电站锚索施工质量管理中遇到的一些问题及解决方案给以后类似工程施工质量管理提供借鉴。
【关键词】锚索 质量 管理
一、左坝肩预应力锚索实施概况：
左岸预应力锚索主要分布在缆机平台～泄洪洞进口边坡EL.540m以上～坝肩槽上下游边坡EL.430m以上～水垫塘边坡EL.430m以上，根据锚固吨位分为：1000KN、1500KN、2000KN三种级别。其锚索设计长度分别为：25m、30m、40m、45m、60m;在实际施工中其锚固长度等相关参数可根据开挖揭示的地质情况进行相应的调整和设置，左岸预应力锚索结构型式为全长无粘结预应力锚索。左岸预应力锚索在400米以上坝肩开挖与支护主体工程中，起着举足轻重的作用。因此，左坝肩监理项目部以该项目施工为重点，以“精细化管理”为理念，积极响应溪洛渡建设部的号召，严格监理。
由于预应力锚索工序较多，工序复杂、费时、技术难度大等特点，监理工程师通过细化质量管理、强化过程控制，监督施工单位建立健全预应力锚索质量管理体系，重点制定、完善各项施工质量管理制度，强化施工人员质量意识，在左坝肩监理项目部全体员工的勤奋工作和不懈努力下，全面提高了预应力锚索质量管理工作，现总结如下：
二、施工质量指标控制情况：
1、主要完成工程量情况
左坝肩预应力锚索设计量为 662根，截至目前完成503根。
2、左坝肩预应力锚索完成主要施工形象
左岸缆机平台预应力锚索全部完成，左岸泄洪洞进口边坡EL.540m以上、左岸坝前边坡EL.505m以上、左岸坝后及水垫塘边坡EL.525m以上预应力锚索全部 1
施工完成。
3、左岸预应力锚索单元工程评定情况
截至目前左坝肩预应力锚索监理工程师共验收评定单元工程 407个，其中优良单元 347个，合格单元 60个。其单元工程施工质量优良率达到85%，圆满完成了左岸预应力锚索质量施工控制目标。
三、左坝肩监理工程师预应力锚索施工过程质量控制情况： 3.1、施工依据
金沙江溪洛渡水电站坝肩开挖及缆机平台工程施工招标文件（合同编号：XLD/0265和XLD/0266）;《水利水电工程预应力锚索施工规范》DL/T5083-2004； 《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148-2001等。3.2、造孔
左坝肩预应力锚索造孔采用YG-80型锚索钻机，钻机定位准确与否是钻孔质量控制的先决条件，孔位及钻孔方位由测量仪器测定，钻孔倾角由地质罗盘测定，钻孔角度调整好后再将钻机固定牢靠。在造孔过程中监理工程师不定期的检查钻孔记录和钻机角度及时纠偏。为控制钻孔精度必须缓慢开孔钻进每5m复测钻机角度，待孔深达20m后待机复核钻杆角度，待孔深达到30m后安装定中器，以确保钻机精度直至钻孔结束。在造孔过程中，若发现地质缺陷监理工程师及时与设计进行沟通经设计同意后采取加深孔深和固壁灌浆等方法进行处理，对锚索孔全孔段或部分孔段固壁灌浆处理的，要求施工单位至少在固壁灌浆24小时后按钻孔要求进行扫孔，并根据钻孔返渣情况确定扫孔是否继续进行。3.3、编索、穿索
锚索索体所用钢绞线必须符合相关技术规定。对到达工地的每批钢绞线由监理工程师检查产品出厂质量证书、标志、说明书；由实验室负责对每批进厂钢绞线进行抽检，并出具试验报告。监理工程师在接到施工单位质检人员验收通知同时检查钢绞线合格报告是否齐全，否则不进行验收。在验收锚索索体时检查钢绞线是否锈蚀，PE套有无破损对有破损的地方进行包裹处理。经监理工程师验收合 2
格后共同签署《预应力锚索编制合格证》，方可进行穿索。3.4、灌浆
监理工程师要求承包人在锚索灌浆施工中采用灌浆自动记录仪，同时做好孔口人工灌浆记录（记录内容包含：回浆管返水返浆时间浆液比重、何时返浆比重达到进浆比重、孔口返浆时间返浆比重等），锚索灌浆时监理工程师、施工单位质检员进行旁站检查。在灌浆过程中若发现回浆管不返浆锚索灌浆量大等问题时，监理工程师要求施工单位采用间歇式灌浆等方法来保证锚索全孔段注浆饱满。由于左岸锚索结构型式为全长无粘结预应力锚索，内锚段灌浆是无粘结锚索张拉成功与否的首要条件因此首先要保证内锚段的灌浆质量，浆液比重及灌浆压力必须达到设计要求。监理工程师对每槽浆液都进行比重检查达不到设计要求的坚决废弃，同时重点控制灌浆压力严格按照灌浆规范操作防止由于灌浆问题导致锚索张拉失败。3.5、锚墩制作
监理工程师检查锚墩砼基础面是否清洁干净，预埋钢套管轴线与锚索孔道轴线是否重合，钢套管与承压钢垫板是否垂直，锚墩砼内钢筋数量、规格、间排距等是否符合设计要求。重点检查钢套管与承压钢垫板的内径是否大于锚索体的直径防止锚索在张拉时钢绞线受阻伸长值偏小，经监理工程师验收合格后共同签署《预应力锚索墩头准浇证》后方可浇筑。3.6、锚索张拉
锚索张拉应在锚固灌浆抗压强度及锚墩混凝土承载强度达到施工要求规定值后进行。所以张拉前监理工程师必须检查施工单位提供的强度报告，并复核其检测数据。左岸预应力无粘结锚索张拉方式采用单根预紧和整体张拉两种方式。在张拉过程中监理工程师和施工单位质检人员进行全过程旁站。监理工程师在张拉之前首先检查张拉器具是否有率定报告，率定期限不得超过6个月，张拉过程中采用“深度游标卡尺”量测钢绞线实际伸长值是否与理论伸长值的偏差在规范要求的范围之内，若超出范围立即要求施工单位停机检查，待查明原因并采取相应措施后，方可恢复张拉。监理工程师对在锚索张拉过程中对存在的比较突出的问 3
题组织进行专题讨论，提出切实可行的方案或整改措施。
四、细化工序管理、强化过程控制
预应力锚固是一项工序复杂、制约因素较多、难以补救的隐蔽工程，因此，在工序检查控制方面，严格执行签证管理。从每一道工序着手，严格工序转序，加强工序质量控制，主要工序施工、验收必须形成书面记录，切实做到以“数据”说话，保证工序施工质量可追溯；现场大力推行工序转序签证制度，上一道工序未经签字不得进入下道工序施工。
在预应力锚索施工过程中严格执行监理工程师旁站制度，对锚索施工全过程跟踪控制，发现问题及时解决，即有效的节约了验收时间，又保证了锚索施工质量。
五、质量管理工作的不足及改进措施
监理工程师通过加强施工过程质量控制、使左岸预应力锚索施工质量管理工作处于稳定受控状态，质量管理和控制工作得到进一步提高。虽取得了一定的成绩，但在工作中仍存在一些不足如：项目验收资料还存在填写、签认不规范、不及时等问题，出现资料返工情况。针对此问题，进行系统学习，确保验收资料填写规范，为后续资料移交提供有力保障。
预应力锚索设计 篇6
预应力锚索是利用锚索张拉力的施加，起到岩土体加固的作用，及使其状态稳定或改善内部应力状况的一种支挡结构。作为一种承受拉力的杆状构件，锚索主要利用钻孔、注浆体在深度稳定地层内固定钢绞线，通过张拉加固体表面钢绞线出现预应力，来实现稳定加固体及降低变形等问题的出现。自上个世纪40年代以后，预应力锚索技术得到了广泛地应用，如隧道、地下工程、边坡工程等。高边坡施工作为公路工程建设的重要组成部分，在其施工中往往会出现滑坡现象，将预应力锚索技术直接用于滑坡治理，可有效提升公路工程质量，延长公路工程施工年限。本文主要对预应力锚索加固结构类型、技术应用进行了分析与探究。
一、预应力锚索加固结构类型
锚索紧固头通常在承力结构物上进行固定，也就是外锚结构。通常选用钢筋混凝土结构作为外锚结构，其具有多种不同结构形式，施工结构形式选择必须严格按照加固边坡岩土情况进行确定，如桩、墙等。
1、预应力锚索桩
锚索与锚固桩为预应力锚索桩的重要组成部分，因预应力锚索设置于桩的上部，可约束桩变形现象，并对悬臂桩受力、变形状态进行有效改善，达到桩截面、埋设深度减少的目的。在滑坡治理、基坑支护及高填方支挡、高边坡加固施工中预应力锚索桩得到了广泛地应用。根据横向变形约束地基系数伐对锚索桩进行设计计算。其计算假设关系有两点：第一，假设每根锚索桩可对相邻2桩滑坡推力及岩土侧向压力进行最大限度承受，其中滑坡推力、岩土侧向压力等为作用于桩上的力，这种情况下，可对桩体自身重量等不进行计算；第二，桩、锚固段桩周岩、锚索等作为一个系统结构，受横向变形约束的弹性地基梁为桩，锚拉点桩位移等同于锚索伸长。
2、预应力锚索地梁
在钢筋混凝土条形梁、格子梁及锚索结合加固边坡设置锚索锁定头，这种结构被叫做锚索地梁，如图1所示。
图1 锚索地梁加固边坡示意图
这种结构是通过锚索地梁，利用锚索上施加的预应力向稳定地层内传送，以此达到边坡加固的作用。该结构的特点为均匀受力等，在地基承载力不足或边坡松散的情况应用效果最佳。
3、预应力锚索板
锚索板是指在钢筋混凝土垫板和锚索结合加固边坡上设置的锚索锁定头，在滑坡、边坡加固中预应力锚索板得到了广泛地应用。按照被加固边坡地基承载力大小对预应力锚索板面积进行确定，其公式如上所示。
根据中心有支点单向受弯构件进行预应力锚索板内力的计算，同时双向进行预应力锚索板布筋作业，并对连接预应力锚索板和钢垫板的部分承压及冲切强度进行计算。
二、工程案例
某公路工程施工路段路堑边坡处于中低山貌区，斜坡状为其地形，25度到35度之间为其坡度范围。55厘米为地形相对高度，52厘米为边坡开挖最大深度，850厘米到950厘米之间为地面标高的平均范围。该路段具有较为软弱的边坡岩石，极易出现风化及泥化情况，通过数据显示，滑岩层为其岩体形式，具有较差的坡体稳定性，同时滑坡地段分布着较为丰富的地下水。为达到加固该公路高边坡的目的，本文主要选用预应力锚索技术进行施工，利用OVM—4型夹片锚具进行公路高边坡预应力体系的建立，同时选用高强低松弛钢绞线、胶结式锚固段进行施工。450KN为各个锚索设计吨位，相比设计吨位，超张拉应力可控制在468KN左右。梁斜托、锚固段等为预应力锚索的重要框架。9.5米为锚索固体段的长度，各个孔进行4根钢绞线的设计，选用C30钢筋混凝土作为框架梁斜托，选用水泥砂浆（M40）作进行内锚固段施工。在孔口外设置梁斜托，其功能为将张拉力提供给锚索。
三、公路高边坡施工中预应力锚索技术的应用
预应力锚索技术作为公路高边坡加固施工的重要组成部分，其技术水平的高低将直接影响到公路工程的整体质量，甚至影响到公路事业的可持续发展。为此，在公路高边坡施工中，相关部门及施工单位必须重视预应力锚索施工，规范施工流程，采取科学有效的措施，有效提升施工质量，实现公路建设的社会效益与经济效益。
1、设备选择
因该工程具有高度较大、较陡的边坡，可选用较强适应性的轻型设备进行施工，如YG800型全风动潜孔钻机。由于这种钻机具有较轻的重量，可达到提升整机的目的。通过对钻机方向、倾角等进行有效调整，可对设计规定进行最大限度满足。因钻机属于全风动动力，较为单一，在移动过程中较为便捷。在公路工程高边坡施工中，严禁有水出现在钻孔施工，为降低施工成本，增加施工效率，可选用污水钻进方式进行施工，并对钻孔配套设施进行简化。
2、钻孔
作为锚索施工的重要组成部分，钻孔施工中，公路锚索孔设计直径为Φ115米，25度为其角度，3.5米x4米为锚索间距，15度為其坡度，由此可见，可选用风动干钻方式进行钻孔施工。应确保钻孔深度等与施工规定相符。定位、钻进及钻孔冲洗为钻孔的主要流程。定位是指钻孔前，利用尺子进行测量，并将钻机专业钢管设置在脚手架上，按照设计规定进行定位施工。安装就位钻机后，应对倾角、方位角进行及时调整，确保其符合施工规定后，应进行钻进施工。选用统一配置的钻杆进行钻进作业，严格遵循锚索设计长度进行钻杆长度的确定，应确保其整齐排列，放置过程中不能出现歪斜状况。逐一对各个钻杆进行钻孔施工，完成后，应确保孔深与施工要求相符，并冲洗钻孔。可选用高风压管向孔底插入的方式进行施工，可同时进行插入与吹风施工。
3、锚索组装
钢绞线为锚索组装的材料（钢绞线下料长度=锚固段长度+自由段长度+张拉段长度），下料长度偏差可控制在5厘米以下。钢绞线通过除锈处理，随后在组装台顺直放置，可将一层防锈漆刷在自由段上，并进行油脂涂抹。最后进行PR防护管安装，选用封口胶带对钢绞线自由端、锚固段连接位置进行缠绕，利用铁丝捆扎，防止管内流入水泥浆。遵循施工规定，进行钢绞线的正确排列安装，并在锚索间放置注浆管，锚索前进行导向帽安装。完成安装锚索作业后，进行编号牌的挂设。
4、放置锚索
锚索需在锚孔成孔进行放置。可利用硬塑料管向孔底伸入，通过压缩空气将孔内岩屑吹出，随后在孔内平放锚索，确保外露长度符合施工要求。在吹孔施工中，如出现碎石掉落，无法顺利放入锚索，可先放置锚索再进行吹孔作业。
5、锚索灌浆
作为锚索施工的重要阶段，锚索注浆质量的优劣将对锚索承载力造成直接的影响。通常选用水泥浆、水泥砂浆进行锚孔灌注施工，一定程度上水泥砂浆配合比与材料质量将对锚杆粘结强度与防腐效果造成极大的影响。由于水泥砂浆具有较差的流动性，极易出现注浆管堵塞现象。为此，锚索注浆施工中，必须对水泥砂浆质量、浆液性能等进行充分了解。水泥浆体材料选择必须遵循设计规定进行，根据本工程实际情况，可选用普通硅酸盐水泥进行施工。二次高压劈裂注浆法的应用，可对地层锚固力进行有效提升。完成锚孔钻进施工后，应立即安装锚索体及进行锚孔注浆作业。二次劈裂注浆法，主要通过注浆强度进行劈裂注浆时间的有效控制，并封堵二次注浆管锚固段，并进行花孔设置。在二次注浆施工中，选用镀锌铁管及钢管作为高压注浆管，根据掺入量进行注浆材料的添加。
6、锚索张拉、锁定及封锚
选用高强度、低松弛钢绞线作为预应力锚索边坡施工的材料。520.8kN为锚索张拉控制力，张拉程度与设计规定相比，应多出10%。按照锚索材料与锁定力大小进行张拉设备的选择，选择过程中应对其通用性能进行充分考虑。张拉设备在张拉施工前必须进行标定，千斤顶小于1000kN标定时，可选用2000KN的压力机，标定数据和设计规定偏差必须控制在2%以下。张拉速度控制在每分钟40KN左右，相比设计拉力，张拉力为其20%以下，逐级增加张拉荷载，直至完成张拉作业。完成张拉、锁定作业后，必须及时检查锚具、夹片及钢绞线的质量，钢绞线可选用手砂轮机切断，并进行彻底清理作业，锚头封闭可选用C30混凝土进行施工。
四、结束语
综上所述，随着工程建设规模的不断扩大，越来越多的公路工程呈现出地质复杂的特点，高边坡施工作为公路工程加固施工的重要内容，其施工是否符合施工规定，对工程建设质量具有至关重要的作用。现阶段，因多种因素的影响，我国滑坡现象较为严重，并带来了巨大的财产损失及人员伤亡。为此施工单位必须重视公路工程高边坡施工，选用科学有效的技术进行施工，如预应力锚索技术，作为一种新型技术，该技术在公路高边坡施工中的广泛应用与推广，为灾害预防提供了強有力的技术保障。
预应力锚索设计 篇7
国家实施西部大开发战略的重点建设项目——西安南京铁路,纵穿陕、豫、鄂、皖四省区,一期工程线路西起陕西省的新丰镇编组站,东至合肥枢纽合肥东编组站。由于该线在跨越秦岭山脉地段需克服高程,因此,路基工程遇到了较多的高填深挖段落,文中所介绍的工点就是其中一例。
工点位于西安南京铁路A土-12标段铁峪铺车站的出站端,线路里程是DK213+490～DK213+579,全长89 m。位于丹凤县铁峪铺镇张家垣村后一山梁上,线路以挖方形式通过,左侧最大堑坡高度37 m,工点内基岩裸露,地势左高右低,山势陡峻,坡面生长灌木,植被较好,距左侧堑顶4 m处有一既有高压铁塔。初步设计阶段时,本段线路以隧道工程通过,到施工图设计阶段为改善线路条件放大半径后,将本段线路改为挖方路基通过。
2 工程地质及水文地质条件
工点范围内基岩裸露,主要为元古界秦岭群石英片岩夹片麻岩,基岩表面覆少量风化残坡积层,厚约3 m。本段位于F2断裂北侧,岩层风化严重～颇重,岩体中揉皱、褶曲发育,岩层产状N50°W/70°S,有顺层现象,且层间粘结力较差。地下水主要为基岩裂隙水,对圬工无侵蚀作用。本区最大冻结深度0.5 m,年平均降水量730.4 mm,地震动峰值加速度0.05g。
3 设计采用的力学模型及工程措施
由于本工点左侧边坡较高,其最大边坡高度H=37 m,经综合分析地层情况及各种边界条件,确定采用库仑土压力理论作为本工点外力计算的力学模型。
工点堑顶附近有一高压铁塔,如果采用迁移铁塔而放缓边坡开挖方案,则将增加工程投资50多万元,同时与当地电力部门难于达成一致性的迁移补偿协议,因此只有采用一坡到顶的直线形边坡,边坡坡率采用1∶0.3,同时对边坡施打预应力锚索予以加固(见图1),锚索在坡面处的承压结构采用预制钢筋混凝土十字板(见图2),十字板与坡面之间挂一层低镀锌机编铁丝网并喷射8 cm 厚的C20混凝土防护。
4 设计参数的选择
取岩体综合内摩擦角φ=50°,岩体容重γ=22 kN/m3,水泥砂浆与岩孔壁之间的粘结强度τ1=0.5 MPa,钢绞线与水泥砂浆间的粘结强度τ2=1.4 MPa,锚固力安全系数取3.0,钢绞线强度级别采用1 570 MPa。
5 力学计算采用的有关公式
5.1 设计锚固力计算公式
Pt=F/[sin(α+β)tanφ+cos(α+β)]。
式中:F——下滑力,kN;
Pt——设计锚固力,kN;
φ——岩体内摩擦角,(°);
α——锚索与破裂面相交处破裂面倾角,(°);
β——锚索与水平面夹角,(°),取16.7°。
5.2 每孔锚索的钢绞线根数n的计算公式
n=Fsl·Pt/Pu。
式中:Fsl——安全系数,取2.0;
Pu——锚固材料的极限张拉荷载,kN。
5.3 锚索的锚固段长度计算公式
La=Fs2·Pt/π·dhτ。
式中:La——锚固段长度,m;
Fs2——锚固体拉拔安全系数,取2.5;
dh——钻孔直径,m,取130 mm。
经计算,本工点锚索的锚固长度取8.0 m,自由段长度取5 m～10 m不等,每孔锚索采用5根ϕ15.2 mm的钢绞线,锚具采用OVM15-5型,根据本工程的重要性,锚索锁定吨位为52 t,锚索在坡面按矩形排列,其垂直及水平间距均为4.0 m,共设9排136根(含试验孔6根),锚索孔注浆材料采用M35水泥砂浆。
6工程使用效果
本工点自2001年年底竣工以来,经过近5个雨季的考验,边坡一直处于良好的稳定状态,达到了采用预应力锚固技术加固岩石高边坡、减少开挖量、降低工程造价之目的(见图3)。
摘要：通过具体工程实例,分析了工程地质及水文地质条件,详细介绍了预应力锚索加固岩石高边坡的设计和加固效果,达到了采用预应力锚固技术加固岩石高边坡、减少开挖量、降低工程造价的目的,可供同类工程借鉴。
关键词：预应力,岩石高边坡,设计参数,开挖量
参考文献
[1]TB 10025-2006,铁路路基支挡结构设计规范[S].
[2]勾振铎,王先龙.西安南京线西安至南阳段施工图(西南施路02-12)[J].预应力锚固及路堑坡面防护工程,2000(7):56-58.
[3]刘心灵.预应力锚索在高陡边坡支护中的应用[J].山西建筑,2007,33(18):96-97.
预应力锚索设计 篇8
YK112+475~YK112+895段地处大团鱼河峡谷地段, 鉴于本合同段沟道狭窄、桥隧比例高, 为充分利用隧道弃渣及增加桥梁预制场, 在本段设置填石路基, 由于填土高度较高 (最高处达18 m) , 为了减少对河道的压占, 设置预应力锚索桩板式挡土墙。
2 地质条件
1) 地形地貌。墙址区线路顺大团鱼河展布, 呈“V”形河谷, 两岸近水边为基岩岸坡, 岸坡陡峻, 地势相对狭窄。河床面高程为723.6 m~732.9 m。左岸大姚公路以下岸坡低洼处有人工堆积碎石, 两岸山体与河床相对高差约300 m。2) 地层岩性。墙址区地层主要为第四系人工堆积块碎石 (Q4me) 、洪积碎石层 (Q4pl) 、坡积碎石 (Q4dl) 、河床 (漫滩) 冲积卵石、圆砾 (Q4al) 及下古生界碧口群砂质板岩、变砂岩 (PZ1bk21) 等等。3) 地质构造。墙址区内断裂构造不发育, 仅发育顺层裂隙和少量卸荷裂隙, 卸荷裂隙主要发育在基岩裸露岸坡段, 对线路影响不大。4) 地震。根据GB 18306-2001中国地震动参数区划图, 桥址区地震动峰值加速度为0.20g, 相当于地震基本烈度为8度。5) 水文地质条件。墙址区地表水为大团鱼河, 水量随季节变化明显, 7月, 8月, 9月三个月为丰水期, 其余时间为枯水期。地表水类型为HCO3·SO4-Ga型, 对混凝土无腐蚀性, 对钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性, 对钢结构弱腐蚀性。
3 技术标准
1) 设计荷载:公路—Ⅰ级。2) 本合同段地震动峰值加速度:0.20g (相当于地震烈度8度) , 地震动反应谱特征周期:0.45 s。3) 墙后填土内摩擦角φ=40°;墙背与墙后填土摩擦角φ=20°;墙后填土容重r=21 k N/m3;横坡角以上填土的土摩阻力:120 k Pa;横坡角以下填土的土摩阻力:110 k Pa。4) 地层上覆2 m~7 m厚砂砾土和卵石土, 下为板岩, 桩底支撑条件为固定, 主要力学指标如表1所示。5) 挡土墙最不利荷载组合稳定系数见表2。6) 桩板式挡土墙受力采用M法计算。7) 沿线土壤最大冻结深度13 cm。
4 设计构造
根据设计要求, 结合地理位置、地质情况、地下水位、线形要求及方便施工, 挡土桩地面以下部分采用桩径2 m、桩长10 m钻孔桩, 桩基基础嵌入基岩不小于6 m, 地面以上部分为现浇C30, 1.5 m×2.0 m矩形钢筋混凝土桩, 钻孔桩与矩形桩通过2 m高承台连接, 矩形桩桩长11 m~16 m, 墙顶填土高度0.7 m~2.7 m。预制装配式挡土板和预埋于矩形桩中联结钢筋联结装配。桩身预埋130 mm钢管锚索孔。挡土桩桩间距6 m, 以5.5 m长预制钢筋混凝土挡土板相连, 挡土板高度50 cm, 厚度根据填土高度变化取30 cm, 50 cm, 70 cm。由于桩长不同, 13 m~16 m桩设置两排预应力锚索, 11 m~12 m桩只设置一排预应力锚索。预应力锚索桩板式挡土墙构造见图1。
5 计算内容
5.1 桩身弯矩与剪力计算
基本假定:
1) 土体对桩身的滑坡推力是线弹性的, 且沿桩身均匀分布;2) 桩身、锚索及其部件、土体在张拉及整个工作阶段呈线弹性;3) 滑动面是确定的, 且在整个工作期间不会改变;4) 库仑土压力可以简化为平面应变问题。根据墙后填石土压力和设计锚索预应力, 计算出在各支点间, 有一剪力为0的点, 计算出这些点的弯矩极大值, 乘以1.5~2.0的安全系数, 作为配筋设计内力;然后计算出最大的剪力, 乘以1.5~2.0的安全系数, 作为剪切强度的设计值。它在桩身剪力等于0处及x=Tsinα/qc处有最大弯矩Mmax=Tsinα·x-1/2·qc·x2, 最大剪力:Qmax=qc·H-T·sinα。
全桩以矩形桩进行计算, 桩长从23 m~28 m, 按施工顺序不同受力情况计算结果见表3, 并以该结果取最大值对矩形桩进行配筋计算。钻孔灌注桩以圆形桩进行配筋计算。
5.2 锚索拉力计算
根据土压力qc, 利用M=0, 由公式:
计算得初始锚索设计拉力, 综合考虑挡土桩桩身配筋受力及结构合理性, 锚索设计拉力取值见表4。
5.3 锚索设计
为合理利用桩身结构及减少桩身配筋, 施工时, 桩后填土至高于下排锚索1 m时, 及时张拉锁定下排锚索, 由于下排锚索施加预应力后, 继续填土至设计标高, 库仑土压力的增大导致下排锚索内力也随着增大, 根据最终填土高度及设计荷载计算锚索内力实用值, 同时进行钢绞线配筋及锚固段长度计算, 计算结果见表5。
施工时, 锚索施加张力应取锁定拉力, 锚索最终内力值应不大于锚索内力实用值。
6 施工方案及注意事项
6.1 主要原则
预应力锚索桩板式挡土墙采用动态设计动态施工, 确保工程顺利完成。施工应合理选择施工工期, 必须坚持旱季施工, 雨季前竣工和快速施工的原则;施工期间做好排水工作, 必要时可将原河道临时改占, 并用草袋围堰做好临时防护;必须做好锚索应力、桩身位移和填料压实度的观测工作。
6.2 施工要点
6.2.1 施工顺序
钻孔桩施工→承台施工→矩形挡土桩施工→安装挡土板→桩后回填至高于下排锚索1 m→下排锚索施工→桩后回填至设计标高→上排锚索施工。
6.2.2 施工要点
1) 桩板墙施工。a.清除表土, 施工前应清除河滩孤石及松散冲积物。b.桩基施工时, 应准确核对平面位置, 结合地形做好桩区地面截、排水及防渗工作。钻孔施工应间隔两孔跳孔进行桩井的分节施钻, 钻孔过程中应做好防止塌孔、孔形扭歪及孔偏斜等工作。c.钻孔到位后, 应及时对桩位、孔径、形状、深度、倾斜度及孔底土质进行检验, 合格后立即清孔, 吊放钢筋笼, 灌注混凝土。钢筋的焊接和绑扎应严格按照技术规范要求进行。绑扎成型, 经检验合格后, 转入下道工序———模板安装。d.由于桩板墙结构的特殊性, 采用标准化的组合钢模。e.桩板墙桩长均大于10 m, 为防止离析, 利用串桶倾卸, 且在中途设置1道~2道减速装置。由于钢筋密度大, 用4台插入式振动器同时进行捣固, 浇筑层厚度15 cm左右。f.挡土板为钢筋混凝土矩形板, 预制时两侧留有吊装孔, 部分板子还应预留泄水孔。挡土板采用直接搭接桩身的形式, 桩、板连接的缝隙不用处理, 若缝隙过大可采用沥青麻絮填塞。2) 桩后回填。桩后回填为隧道弃渣, 回填要求具体参照填石路基专项说明。墙后回填应在混凝土达到设计强度的70%以后才能进行, 施工桩板墙段路基填土严格按照公路工程技术规范和设计标准施工, 在填料选材和路基填筑工程中加强试验工作, 从长远考虑, 在填土与桩板之间填一层50 cm厚的碎石渗水层, 从而使渗入填土路基中的雨水从挡板泄水孔排出, 以保证锚索长久不受雨水的侵蚀, 从而保证路基的工程质量。3) 预应力锚索施工。首先是要钻造锚固孔;之后制作束体并将其放入锚固孔中;固定束体下端;制作外锚头;最后用张拉锁定方法, 使束体产生预应力后与外锚头连接, 在对锚索进行全面防护后, 完成锚索制作。
7 结语
预应力压力锚索桩板墙是近年来应用于陡坡高路堤的一种轻型支挡结构, 由于压力分散型锚索可提供较高的锚固力, 桩板墙可以减小填方高度, 收拢坡脚, 此挡土结构受力明确, 结构合理, 技术经济效益十分显著, 尤为适于地质情况复杂的高陡边坡填方工程。
摘要：对预应力锚索桩板式挡土墙的设计构造、计算方式作了介绍, 对锚索桩板式挡土墙受力特点、施工方案及注意事项进行了分析, 并阐述了武罐高速公路锚索桩板式挡土墙的受力特性, 对类似条件的挡土墙设计具有参考意义。
关键词：预应力锚索桩,挡土墙,设计构造
参考文献
预应力锚索设计 篇9
两河口水电站西地220 kV变电站场平工程,位于大坝施工区下游右岸左下沟索道桥处坡地上,右岸4#(低线)公路及1#承包商营地布置在场地的外侧,施工作业范围在海拔高程2 700 m左右,主要在该区域建造一个84 m×28 m场地,用于后期房建及机电设备的安装。
1 工程地质条件
工程区位于近南北向的雅砻江与其左岸一级支流庆大河切割而成的“半岛”形山脊雅砻江河谷。雅砻江其支流河道下切十分强烈,河道狭窄,谷坡陡峻,沿河岭谷高差悬殊,相对高差一般在500～1 500 m,为典型的高山峡谷地貌,其工程区右岸呈现高山峡谷的总体地貌特征,两岸阶地不发育。岸坡覆盖层为洪积、残坡积层及崩坡积物,一般分布厚约10 m。洪积物主要分布于阿农沟(右岸)及其附近雅砻江岸坡地带,物质为块碎石土和粉砂质壤土;残坡积层主要分布于庆大河左岸及阿农沟上游岸坡地形中,成分主要为碎石土层,从工程的施工范围来看,工程区山体边坡覆盖层自西向东由厚渐薄,其覆盖层厚度为0.5～20 m之间。工程区内坡脚部分为历年边坡土夹石,厚度10 m左右,下层为风化岩层及坚石。地震区基本烈度为7度。
2 原设计方案
根据前期地勘和现场实际地形情况,工程位于右岸上坝公路4#公路K2+500—K2+600山坡处,山体较为稳定,但边坡山高坡陡,原设计采用较为传统的边坡开挖支护形成场平的设计方案,该设计方案简单易施工,但开挖支护工程量较大,工程工期较长,安全问题较优为突出。
3 原设计方案的调整
两河口水电站前期均采用燃油自发电施工,2008年由于受到全球金融危机的影响,燃油价飞涨,增加了工程的投资成本。为避免投资风险,节约成本,业主决定尽快启动网电供给,为保证工程网电的及时提供,同时考虑后期房建及机电设备安装的工期已无明显的压缩空间,只能在场平工程中进行工期压缩的考虑。原设计边坡开挖因工程量较大,对山体的破坏也较大,且边坡只能采用“分级开挖、分级支护”的施工方式,施工时段相对较长,考虑在不增加投资的情况下调整设计施工方案,以缩短场平工程项目的工期。
工程区位于右岸上坝公路4#公路K2+500—K2+600处,场平边坡山高坡陡,山体较为稳定,最终采用预应力锚索抗滑桩的设计方案。
4 抗滑桩设计
4.1 抗滑桩平面布置设计
结合现场的实际地形情况,同时考虑后期房建及机电设备的安装所占有场地的需要,本工程抗滑桩采用了在山体中镶嵌入“]”型平面布置,共计42根,编号为连续的0#～41#,根据现场实际地质揭露,1#～6#抗滑桩为土夹石地质边坡,7#～22#抗滑桩为岩石段地质边坡,22#～41#抗滑桩又为土夹石地质边坡,详见图1。
4.2 抗滑桩锚固深度
抗滑桩的锚固深度与该地层的强度、桩所承受的边坡推力、桩的相对刚度以及桩前滑面以上滑体对桩的反力等因素有关,原则上由抗滑桩传递到滑面以下地层的侧向压应力不得大于该地层的容许侧向抗压强度、桩基底的压应力不得大于地基的容许承载力来确定。锚固段设计为6 m,但在工程的实际施工中,根据现场的实际地质情况,对个别桩基嵌入基岩深度进行了一定的调整。
4.3 抗滑桩桩型选择及桩间距
抗滑桩桩型的选择应根据滑坡性质、滑坡处的地质条件、滑坡推力大小、工程造价、施工条件和工期要求等因素综合考虑,按安全、可靠、经济和方便的原则,结合设计人员的工程经验来选择。由于矩形断面可充分发挥其抗弯刚度大的优点,适用于滑坡推力较大,需要较大刚度的地方。最后采用人工成孔抗滑桩,断面尺寸b×h:1 700 cm×2 000 cm,两桩间距为3 000 mm。
4.4 抗滑桩配筋
本工程桩身采用C30混凝土,通过计算桩身配筋为:主筋采用Φ32 mm、Φ20 mm、箍筋采用Φ14mm,本工程在施工中因钢筋工程量较大,钢筋焊接工程量很大,在工期非常紧张的情况下,主筋Φ32、Φ20 mm采用了直螺纹连接的施工工艺,在保证钢筋连接质量的前提下,也大大地缩短了工期,同时为工程顺利完成赢得了宝贵的时间。
5 锚索设计
原设计均为5排锚索,后根据现场地质情况,为加强抗滑桩的抵抗力,确保边坡更加稳定,局部根据现场地质情况的变化进行了调整,主要是对土夹石段由原设计5排176孔调整为7排215孔,同时增加1条连梁,但钢绞线均采用Φ=15.24mm(7Φ5)钢绞线组。锚索的设计及布置详见图2、3。
5.1 土夹石段锚索的设计
1#～6#抗滑桩地质边坡为土夹石段,根据边坡地形及各桩长情况分别进行设计(1#桩为边坡最外面桩,6#桩为边坡最里面桩),6#抗滑桩设计5排,其中第1排锚索距桩顶为1.5 m,其余4排锚索间距均设计为了3.2 m;5#抗滑桩设计4排,其中第1排锚索实际6#桩的第2排锚索;4#与3#抗滑桩均设计3排,其中第1排锚索实际5#桩的第2排锚索;2#抗滑桩均设计2排;1#抗滑桩均设计1排;各排锚索孔深设计长度均为不小于30 m,张拉力2 000 kN;后两排锚索孔深设计长度均为20 m,张拉力2 000 kN。
23#～34#抗滑桩地质边坡为土夹石段,设计7排,其中第1排锚索距桩顶为1 m,其余6排锚索间距均设计成2.8 m,其中前4排锚索孔深设计长度均为不小于25 m,保证锚索锚固段伸入基岩石10 m,张拉力2 000 kN;后3排锚索孔深设计长度均为不小于20 m,保证锚索锚固段伸入基岩石10 m,张拉力2 000 kN。
35#～41#抗滑桩地质边坡为土夹石段,根据边坡地形及各桩长情况分别进行设计,35#抗滑桩设计7排,其中第1排锚索距桩顶为1m,其余6排锚索间距均设计成2.8 m;36#与37#抗滑桩设计6排,其中第1排锚索实际是35#桩的第2排锚索;38#抗滑桩设计5排,其中第1排锚索实际是36#桩的第2排锚索;39#抗滑桩均设计4排;40#抗滑桩均设计3排;各排锚索孔深设计长度均为30m,张拉力1 000 kN。
5.2 岩石段锚索的设计
7#～22#抗滑桩地质边坡为岩石段,设计5排,第1排锚索距桩顶为1.5 m,其余4排锚索间距均设计为了3.2 m,其中前3排锚索孔深设计长度均为25 m,张拉力2 000 kN;后两排锚索孔深设计长度均为20 m,张拉力2 000 kN。
6 结语
预应力锚索设计 篇10
顾桥煤矿为国有重点现代化大型煤矿, 矿井设计采用中央区和南区2个分区进行开采, 目前矿井年产量超过1 200万t。顾桥矿为前进式开采矿井, 投产初期工作面多采用跳采布置, 出现了大量孤岛工作面。为了改善孤岛面沿空巷道的支护状况, 加快孤岛工作面的推进速度, 提高孤岛工作面单产和效益, 决定在1116 (1) 运输顺槽进行锚索网支护试验。
1 沿空巷道的地质采矿条件
1116 (1) 综采面为顾桥矿北一采区-780 m水平11槽孤岛工作面, 西侧为1115 (1) 工作面采空区, 东侧为1117 (1) 工作面采空区, 运输顺槽设计工程量2 800 m。工作面煤层赋存较稳定, 钻孔揭露11-2煤层厚度2.25～3.61 m, 平均2.88 m, 煤层结构复杂, 一般含有2～3层炭质泥岩夹矸;该面运顺掘进区域范围内11-2煤层伪顶由煤、炭质泥岩组成, 但大部分地区伪顶均缺失;11-2煤层直接顶由煤、泥岩、砂质泥岩、粉细砂岩组成;11-2煤层底板由煤、泥岩、砂质泥岩、粉细砂岩组成, 大部分为泥岩, 局部为砂质泥岩。
2 沿空巷道支护的技术对策
根据1116 (1) 孤岛面运顺的采矿地质条件和巷道支护技术分析, 在1116 (1) 孤岛面运顺沿空掘进支护设计中拟采取以下技术对策: (1) 用高强度锚杆支护系统强化巷道围岩强度。小煤柱沿空巷道经过峰后变形后, 不仅承载能力降低, 而且巷道两帮、特别是煤柱侧帮均为松散、破碎的煤体, 锚杆的作用是对其锚固范围内的煤体提供轴向和径向约束, 轴向约束来自锚杆的轴向力, 通过护表构件、杆体与孔壁间的作用力对巷道围岩施加围压, 将围岩由单向双向受力状态转化为双向三向受力状态;径向约束主要表现为锚杆杆体和锚固剂所提供的抗剪能力, 它增加了节理面间的摩擦力, 限制了节理面的相对错动, 改善了围岩弱面的力学性质, 尤其高强度锚杆支护系统能够使锚固体达到极限强度后的残余内摩擦角和内聚力以及锚杆支护阻力大大提高, 特别是支护阻力的提高能显著提高沿空巷道围岩的残余强度和承载能力。通过预应力的作用, 锚杆与其锚固范围内的煤体形成具有一定承载能力、可适应围岩变形的承载结构, 从而达到提高围岩强度的目的[1]。 (2) 改善顶板锚索的受力状态, 防止顶板锚索产生剪切破坏。由于沿空巷道顶板岩层存在层间错动现象, 为了防止锚索受剪切破坏, 将锚索连接件T型梁上的锚索孔设计为腰形孔, 从而达到防止锚索与T型梁之间的相互剪切作用。 (3) 改善实体煤帮锚杆受力状态, 防止实体煤帮锚杆产生剪切破坏。小煤柱沿空巷道由于受上区段采空区侧向支承压力的影响, 强度低, 承载能力小, 当本工作面回采时, 在上区段采空区侧向支承压力和本工作面采动超前支承压力的双重作用下, 巷道顶板将以实体煤帮为支点发生回转运动, 并将支承压力大部分转到实体煤帮, 使得实体煤帮的变形急剧增大, 围岩难以控制。为了避免实体煤帮在压缩过程中, 巷帮钢带和巷帮锚杆之间产生相互剪切作用, 可将实体煤帮钢带设计为水平布置, 一是可以改善巷帮锚杆的受力状态, 防止巷帮锚杆与钢带之间产生相互剪切;二是可保证巷帮钢带在煤体压缩变形过程中始终紧贴煤帮, 始终支护有效。 (4) 加强煤柱侧帮支护, 提高煤柱的稳定性。为了防止煤柱在工作面回采过程中坍塌与失稳, 必须加强煤柱侧帮支护, 通过对煤柱侧帮增打锚索并配合喷注浆加固, 提高煤柱的稳定性和承载能力[2]。
3 沿空巷道锚索网支护设计
根据巷道的地质采矿条件和载荷计算以及采用离散单元数值计算软件UDEC3.1进行多方案比较, 并结合工程类比, 确定1116 (1) 运顺锚索网支护参数, 如图1所示。
3.1 顶板支护
顶板采用直径22 mm、长度为2 800 mm的MG400锚杆和直径22 mm、长度为6 300 mm预应力锚索。M5钢带安装在巷道中部, 每根M5钢带上安装6根锚杆穿过钢带垂直锚入巷道顶板。采用纵、横T型钢梁组合锚索。每3排为一组, 每组布置3根横向T型钢梁组合锚索、2根纵向T型钢梁组合锚索。横向布置的T型钢梁组合锚索位于2根钢带之间, 并居中布置;纵向布置的T型钢梁组合锚索分别位于顶板两侧第2根锚杆和第5根锚杆的外侧。纵、横向T型钢梁长均为2.6 m。横向T型钢梁上锚索均垂直顶板布置, 纵向T型钢梁上锚索则按照与顶板成80°夹角布置, 锚索规格为Φ22×6 300 mm锚索托板规格为200 mm×200 mm×16 mm。铺网应从顶板中部向两边铺, 两边网过肩窝, 帮部网至底角。网应封闭顶帮岩煤体, 相邻网搭接长度不得低于100 mm, 连网扎扣间距不超过200 mm。
3.2 巷帮支护
工作面侧帮钢带采用水平布置, 煤柱侧帮钢带竖直布置、锚索水平布置。竖直布置的巷帮M5钢带长设计为3.3 m, 每根钢带上布置6根锚杆;水平布置的巷帮M5钢带长设计为1 m, 每根钢带沿水平方向连接2根锚杆。巷帮锚杆规格Φ22×2 800 mm, 锚杆材质均为MG400;煤柱侧帮水平锚索共布置两排, 分别位于巷帮由上向下第2根锚杆与第3根锚杆之间和巷帮第4根锚杆与第5根锚杆之间, 距巷道顶板距离分别为1 100 mm和2 300 mm。为了提高煤柱侧帮锚索的整体支护作用, 煤柱侧帮水平锚索采用2.6 m长的T型钢梁横向搭接连续布置, 水平锚索间排距为1 100 mm×1 200 mm (若因巷帮片帮造成T型钢梁不易搭接, 则不搭接处的锚索间距应小于800 mm) 。
3.3 煤柱侧帮喷注浆加固
煤柱侧帮采用浅深孔交替注浆。浅注浆孔间排距为1 200 mm×3 200 mm, 每循布置3个浅注浆孔 (采用“2-1”五花形布置) , 浅孔孔深1.5 m, 孔径42 mm;浅孔注浆管规格φ26.9×2.8×1 000 mm, 浅孔注浆压力2～3 MPa, 注浆稳压时间3～5 min;注浆液为单液水泥浆, 水灰比为1∶1, 水泥采用32.5#矿碴水泥。深注浆孔间排距为1 200 mm×3 200 mm, 每循布置3个深注浆孔 (采用“2-1”五花形布置) , 深孔孔深3.0 m, 孔径42 mm;深孔注浆管规格φ26.9×2.8×2 500 mm, 深孔注浆压力3～4 MPa, 注浆稳压时间3～5 min;注浆液为单液水泥浆, 水灰比1∶1, 水泥采用42.5#矿碴水泥。
4 沿空巷道掘支工艺
顶板支护工艺:掘进设计排距→铺设并连接金属网→架设顶板M5钢带→钻顶板锚杆孔→安装顶板锚杆→铺设T型钢梁和钻T型钢梁上锚索孔→安装顶板锚索。
巷帮支护工艺:铺设巷帮金属网→铺设巷帮钢带→钻帮锚杆孔→安装帮锚杆→施工煤柱侧帮锚索孔→安装煤柱侧帮锚索→喷浆→施工注浆孔→注浆。
5 支护效果检验
锚索网支护属于隐蔽性工程, 支护设计不合理或施工质量不好都有可能导致顶板垮落、两帮片帮, 出现安全事故。为了保证锚索网支护经济、安全可靠, 因此在锚索网支护施工过程中, 除必须严格按照设计施工外, 还必须对巷道围岩的变形与破坏状况、锚杆 (索) 受力分布和大小进行全面、系统观测。
5.1 顶底板和两帮移近量
巷道顶底板和两帮移近量采用钢卷尺观测, 每隔60～120 m布置1个测点, 在整个试验过程中, 1116 (1) 孤岛面运顺共设32个顶底板和两帮移近量测点。第20测站顶底板和两帮变形情况如图2所示。
巷道受掘进影响时间一般15～20 d, 在该期间内巷道顶底板和两帮移近量分别平均为420 mm和310 mm, 之后巷道围岩变形就趋于相对稳定状态。在3个月观测时间内, 巷道顶底板和两帮移近量分别为650 mm和485 mm。
5.2 锚杆锚索载荷
通过监测支护体受力大小与分布, 可以比较全面地了解锚杆与锚索的工作状况, 判断锚杆是否发生屈服和破断, 评价巷道围岩的稳定性与安全性以及锚索网支护设计是否合理。 (1) 掘进期间砂岩顶板区段顶板锚杆和锚索载荷没有显著增加, 基本上是维持在初始预紧力状态下工作;而泥岩顶板区段顶板锚杆和锚索载荷增长迅速, 20 d后顶板锚杆载荷就基本上达到稳定状态, 25～30 d后顶板锚索载荷达到稳定, 稳定后的顶板锚杆和锚索载荷一般为12～15 MPa和25～27 MPa; (2) 巷道掘进初期煤柱侧帮锚杆载荷增长迅速, 20～25 d后煤柱侧帮载荷基本上就达到稳定;而工作面实体帮锚杆载荷增长相对缓慢, 当巷道施工1个半月后工作面实体帮锚杆载荷才达到相对稳定, 工作面实体帮锚杆稳定后的工作载荷一般为20 MPa, 而煤柱侧帮锚杆稳定后的工作载荷一般为15 MPa, 造成上述现象的主要原因是由于煤柱侧帮增打了锚索, 从而减轻了煤柱侧帮锚杆的承载, 如图3所示。
6 结论
(1) 在锚索网支护设计中提出的将顶板锚索连接件T型钢梁上的锚索孔由圆孔设计为腰形孔, 将实体煤帮钢带由传统的竖直布置变更为水平布置, 不仅可以提高巷道支护的整体性, 而且还可避免钢带与锚杆、T型梁与锚索之间产生相互剪切。
(2) 在煤柱侧帮增打横向T型钢梁组合锚索, 通过与竖向布置的M钢带组合锚杆形成网格结构, 同时配合喷注浆加固, 不仅可以将松散破碎的煤柱胶结成整体, 而且还可以改善煤柱的力学性能, 提高煤柱的稳定性和整体支护强度。
参考文献
[1]钱鸣高, 刘听成.矿山压力及其控制[M].北京:煤炭工业出版社, l992
预应力锚索设计 篇11
【关键词】钢套管；安装；施工方法
1、概述
拉西瓦水电站导流底孔、临时底孔工作弧门支撑闸墩预应力锚索分为主锚索和次锚索两部分，其中主锚索为预埋无缝钢管成孔的新型对穿行型有粘结锚索，设计张拉力为3600kN、3200KN，其中3600kN共60根（导流底孔、临时底孔各30根）、3200KN共12根（导流底孔、临时底孔各6根），单根锚索最长达38m；次锚索为对穿全长有粘结锚索，设计张拉力为3200kN，共20根（导流底孔、临时底孔各10根），水平布置在支撑大梁上。主锚索渐变段钢管锥口内径Φ150mm，锥底内径Φ190mm，直段分段预埋无缝钢管成孔，埋管内径为Φ150mm。次锚索渐变段钢管锥口内径Φ150mm，锥底内径Φ175mm，直段预埋无缝钢管成孔，埋管内径为Φ150mm。主锚索预埋管随仓号浇筑上升分段预埋，次锚索一次预埋形成，分段埋管管口之间采用焊接连接。
2、施工方法
2.1钢套管安装
㈠钢套管的选择
预埋钢套管规格：主、次锚索直段均为外径Ф159、内径Ф150壁厚4.5mm常规钢管；渐变段分别为：主锚索360t级“外径Ф200变为外径Ф159、内径Ф190变为内径Ф150”、320t级“外径Ф185变为外径Ф159、内径Ф175变为内径Ф150”及次锚索320t级“外径Ф185变为外径Ф159、内径Ф175变为内径Ф150”（单位：mm）。钢套管到货后按出厂合格证和质量证明书核查其性能类别、型号、规格及数量，并按要求进行外观检查、应严格控制口径精度（要求Ф-0.5mm～+0.0mm），符合设计要求后使用。
锚垫板规格：甲型为500X500X60；乙型为450X450X60；锚垫板外侧贴靠锚具平面，故要求平整、光滑、防锈，其表面光洁度为25。
导流底孔、临时底孔主锚索直管段单根长度在27.579～32.682m之间、渐变段均为2m。次锚索直管段单根长度10.98m，渐变段为2m。
㈡钢套管安装
主锚索钢套管安装随闸墩混凝土分层浇筑进行分段安装。每次安装时用缆机将钢管吊运到仓号内，然后用仓面吊配合人工进行组装，合格后利用型钢排架进行加固，以保证预埋钢管的成孔精度。排架间距不大于1.5m，立柱为∠63×6角钢，水平梁为∠50×5角钢，立柱底部要与预埋插筋或角钢焊接，同一排立柱间用∠50×5角钢和φ25钢筋焊接水平连接杆和剪刀撑；相邻立柱间用∠50×5角钢焊接斜撑，水平梁、连接杆、剪刀撑与立柱的搭接位置进行满焊加固。
为满足排架加固要求，当上一层混凝土浇筑到预埋钢管部位，按照支撑排架立柱的位置预埋φ25插筋或∠50×5角钢，预埋长度分别为50cm和30cm，外露20cm。
次锚索在支撑大梁底模安装后，钢筋安装前进行安装，利用型钢排架加固，排架间距不大于2.0m，结构形式与主锚索管形式相同，其中位于两闸墩之间部分与支撑大梁底部钢筋焊接固定，闸墩段与预埋插筋或角钢焊接牢固，插筋在上一层砼浇筑时预埋。
2.2安装技术要求
⑴闸室主、次锚索为空间直线锚索，其钢管安装的桩号、高程及相对尺寸依据施工图纸，其高程、桩号为端部锚垫板外表面中心点；锚垫板平面垂直于管轴，垂直误差<0.5°；闸墩主锚索上、下游端管心安装点位的误差：水平向±4mm，竖直向±4mm，管轴两端点偏差±8mm；左右闸墩的系统误差为左、右向≤20mm；大梁次锚索安装误差：水平向≤10mm，竖直向≤10mm。
⑵预埋管道按照布置高程进行各段组装，组装并测量检查合格后使用型钢排架加以固定，防止混凝土浇筑发生位移或变形，以及排架与预埋管道焊接时，不得烧伤管道内壁。管道连接焊缝表面光滑，无裂纹、孔眼。
⑶在施工全过程中严禁碰撞、冲砸锚索管，以防止变形、损伤和锈污。
⑷安装后的管口予以保护，以防止杂物、砼块掉入造成管道被堵塞，且每次套管安装前对已埋设套管进行畅通检查。
2.3附件安装
⑴主锚索的1寸灌浆钢管在套管安装前焊接在套管上与套管一起平行安装，焊接牢固并确保畅通，不漏浆，孔口应予以临时防护。灌浆管路与锚垫板下的加强钢筋网若有干扰，应补强钢筋网。
⑵管端口与锚垫板连接要求：管端口插入锚垫板孔内（留10mm至垫板外表面），锚垫板背面只点焊固定，不封焊。
3、质量保证措施
⑴原材料检验：施工前先按工程合同文件要求及有关规范规定，对钢套管、锚垫板等原材料进行抽样检查，不使用经检查不合格的原材料。
⑵施工中严格按规范、设计图纸要求进行，并做到技术交底不清不施工；图纸和技术标准不清不施工；上道工序未验收合格不进行下道工序施工。
⑶按标准要求检查锚索预埋管孔位、斜度等施工过程中的质量指标，作好原始质量记录。发现问题，及时处理，杜绝可能存在的质量隐患。
⑷对施工全过程实行质量记录，要求质量记录及时、准确、完整、清楚，为工程质量的最终评定提供完整的记录资料。
参考文献
[1]黎明.预应力锚索施工及其质量控制郑[J].水力发电，2003，29（8）：44-46.
预应力锚索设计 篇12
目前,预应力锚索框架已广泛应用于边坡的加固工程中,作为一种新的轻型支挡结构,虽然最近几年其设计理论研究取得了一些成果,但是仍处于探索和研究阶段,在国家或行业标准的相关设计规范中还没有对其具体设计计算原则和方法做出相应的说明和规定,很多设计单位都是按照各自的计算方法进行计算并结合实际工程的实践经验进行设计,设计差异性很大,经济、技术和治理效果也不同[1,2],另外大多设计人员对于预应力锚索在长期作用过程中的变化认识也不足,这就导致了在设计过程中难免出现一些偏差,所以研究预应力锚索框架在工作过程中的锚索拉力变化对设计及施工有着重要意义[3,4,5,6]。
本文选取云南省某高速公路中预应力锚索框架加固的边坡为实例,结合现场监测,研究锚索拉力在长期工作过程中的作用机理;同时通过研究锚索张拉过程中的锚索间相互作用,以期有助于设计及施工方法的改进。
1 锚索监测试验分析
1.1 工点概况及监测点布置
根据地表揭露和勘探钻孔揭示,工点地层上覆第四系(Q)松散堆积物,下伏三叠系上统T3l砂岩、砂质板岩,自上而下分述于下:
(1)第四系残坡积层(Qel+dl),以碎石土为主,系粉红、灰褐、褐红、灰黄等杂色角砾、碎石粘土,可塑—硬塑,表层松散至稍密,有植物根茎发育。碎石、角砾成份为砂岩、板岩等,碎石含量20%～30%,粒径一般5～7cm,呈棱角、次棱角状。碎石间为砂、粘土充填,分布在坡体表层,厚约3～5m。
(2)三叠系上统路马组(T3l)砂岩、砂质板岩,变余泥质结构,板状构造。该层岩体主要为强风化的砂岩和砂质板岩,呈碎石、角砾土,松散—稍密,稍湿,角砾为次棱角状,含量10%～15%,碎石含量40%～50%,该层与其上部的坡残积层组成滑坡体物质。该层全风化的物质为断层错动带,成分为褐红、棕红、紫红色全风化砂岩夹兰色板岩断层糜棱物及长石石英小颗粒,一般为稍湿—湿,可塑状,该层组成了滑坡的滑带物质。强风化岩体位于滑带以下,节理裂隙发育,岩芯呈5～15cm短柱状或碎块状,分布于滑坡的前缘及中部位置,片理发育,板面具揉皱及擦痕现象,裂面上有黑色薄膜及锈色,泥质充填,局部见陈旧擦痕,该层组成滑坡的滑床物质。
同时该滑坡的滑带处于断层错动带位置(见图1),滑坡已产生滑动,采用预应力锚索框架加固。该试验点选取一榀锚索框架进行现场试验,框架长度6.5m,高12m,由两根竖肋和四根横梁组成,坡率1∶0.5。锚索长度18～22m,从钻孔记录可知,锚索均锚固在强风化岩层中。锚索水平间距3.5m,竖向间距3.35m,每孔锚索由4根15.24mm的钢绞线制作而成。具体锚索测力计布置如图2所示。
1.2 锚索张拉锁定的加载方案和测试过程
试验工点锚索张拉的具体顺序M-6→M-5→M-3→M-4→M-8→M-7→M-1→M-2(参见图2)。锚索拉力锁定值按如下方法确定:按极限平衡状态(K=1.0),计算所需锚索极限拉力值,为了在较短时间内观测到锚索拉力读数的变化,按上述计算出的锚索极限拉力值的50%(约200kN)进行加载。试验采用一次循环加载,即四根锚索一次同时张拉到位,总荷载值为200kN,在锚索锁定前、后对监测点锚索测力计各读数一次。考虑到预应力锚索在加荷初期拉力调整的幅度可能较大,而越向后其拉力变化越趋于稳定,因此长期观测按“先观测密度大,后观测密度小”的原则进行。
1.3 锚索拉力的测试结果
通过本次试验,对于各组锚索的加载都能观察到其它锚索的拉力及锚索锁定前后的拉力值,从而对每一次加载,都能准确地反映与其相邻锚索的拉力变化和加载锚索拉力锁定前后的变化,其中加载次序中单号为加载到指定荷载锚索锁定前测值,双号为锁定后测值。按照前述的加载方案进行加载后,各锚索测力计测试结果如表1所示。
锚索的拉力随着加载循环次数的典型变化曲线如图3所示。锚索张拉锁定后,在长期工作状态下,通过从第一年的11月21日到第二年的7月16日锚索拉力的长期监测,可得出其变化曲线如图4所示。
1.4 测试结果分析
1.4.1 锚索拉力的变化
由以上实测的结果可以看出,锚索预应力的损失大致可分为二个阶段:瞬间降低阶段和长期缓慢变化阶段,其中长期缓慢变化阶段又包括缓慢降低阶段和缓慢增加阶段。
(1)瞬间降低阶段
由图3可看出,锁定时锚索拉力减小较大,这主要由瞬间损失引起,由实测结果来看,瞬间损失最大为79.3k N(M-1处),最小为40.4kN(M-7处)。
瞬间损失主要由锚头回缩和张拉过程中锚索受力不均匀引起的,表2显示了各锚索头的预应力损失情况,可以看出,锚头回缩引起的损失平均占52.6%,其主要原因是由于表面地层并不是刚性的,导致在锁定后的预应力损失,而不均匀损失平均占47.4%。其中锚头回缩引起的损失为P,具体的方法可以通过下列公式确定:
式中:A为每孔锚索钢绞线的截面积,4φ15.24钢绞线的A为560mm2;Ey为钢绞线弹性模量,Ey=1.95×105MPa;L为锚索自由段长度;ΔL为钢绞线回缩量,由锚索张拉锁定时具体测定。
(2)长期缓慢变化阶段
由图4可知,各组锚索的拉力变化趋势一致,锚索拉力在监测期限内(M-1为5个月8天,其余均为4个月8天)都经历了缓慢减小阶段和缓慢增加阶段。其中,缓慢减小阶段主要受锚索预应力的长期损失影响;缓慢增加阶段主要受滑坡推力作用的影响。
将各锚索的张拉锁定值、锚索拉力的最小值、到达最小值时经历的时间、预应力损失量、监测期限内锚索拉力的最大值列于表3中。由表3可以看出,在监测期限内各组锚索拉力最小值平均为100.4kN,预应力损失在1.1%～11.2%之间变化,平均为4.5%;而拉力最大值平均为103.7kN,在滑坡推力作用下锚索拉力增加量变化范围在1.2%～6.3%之间,平均为3.4%。
1.4.2 锚索张拉的相互影响
从表1可以看出,M-1张拉时引起M-3的拉力损失为0.3kN,其它锚索张拉引起其四周已锁定的锚索拉力损失最大也不超过0.3kN,单点锚索拉力受其它所有锚索张拉引起变化的总量在-0.4kN～1.9kN之间,由此可见锚索张拉相互之间影响较小,可以忽略不计。
2 结论
(1)锚索在工作过程中其拉力变化可以分为两个阶段,张拉锁定时拉力的瞬间降低阶段和长期缓慢变化阶段。长期缓慢变化阶段又可以分为缓慢减小阶段和缓慢增加阶段,张拉锁定时锚索拉力的瞬间降低是由于锚头回缩的预应力损失和钢绞线间拉应力不均匀损失造成的。前者是由锁定时锚头的回缩量决定的;而后者主要是由于各钢绞线在锚索孔口段不顺直、不对称均匀分布甚至错位造成的,为了克服受力锚索因不均匀受力造成的瞬间预应力损失,可以对每根锚索进行分批初张拉。
(2)在强风化板岩和砂岩地层中,通过测试的锚索拉力结果可以看出,对于单榀锚索框架内的每一束锚索拉力的变化受到该锚索框架内其它锚索拉力变化的影响很小,此工点锚索拉力最大变化值仅占其锁定值的1.9%。由此可见,预应力锚索框架在施工过程中,对于张拉锁定力不大于200kN时,框架内各锚索的张拉顺序可以任意选择,可自上而下完成,但是考虑到框架的整体平衡,最好从框架中间开始张拉,所以当锚索张拉锁定值较小、边坡地基软硬较均匀时,可不进行分批张拉,这样不但施工简便,而且可以分层开挖和分层施工预应力锚索框架。
(3)超张拉具有克服锚索长期预应力损失的作用。经过初张拉的锚索锁定后的长期预应力损失平均约为4.5%。可见锚索设计拉力在低吨位(不超过500 k N)工作状态下,在强风化砂岩和板岩地层中,宜采用10%的超张拉,可克服锚索长期预应力损失,所以在施工期边坡变形能够得到控制且不会由于边坡变形导致锚索力的变化较大时,一榀框架上的锚索拉力设计值可以相同,锚索框架在均匀受力的状态下工作,考虑到锚索的预应力损失,锚索锁定值可设为设计值的110%。如果在施工期间边坡变形不能得到有效控制,边坡变形可能导致锚索的较大变化,为保证各根锚索在设计荷载状态下工作,锚索张拉锁定值必须小于设计值。
参考文献
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