錨索是通過外端固定于坡面,另一端錨固在滑動面以內的穩定巖體中穿過邊坡滑動面的預應力鋼絞線,直接在滑面上產生抗滑阻力,增大抗滑摩擦阻力,使結構面處于壓緊狀態,以提高邊坡巖體的整體性,從而從根本上改善巖體的力學性能,有效地控制巖體的位移,促使其穩定,達到整治順層、滑坡及危巖、危石的目的。
一、施工工藝及流程圖如下:
1.鉆孔
鉆孔是錨索施工中控制工期的關鍵工序。為確保鉆孔效率和保證鉆孔質量,采用潛孔沖擊式鉆機。鉆機鉆井時,按錨索設計長度將鉆孔所需鉆桿擺放整齊,鉆桿用完,孔深也恰好到位。鉆孔深度要超出錨索設計長度0.5m左右。
鉆孔結束,逐根拔出鉆桿和鉆具,將沖擊器清洗好備用。用一根聚乙烯管復核孔深,并以高壓風吹孔,待孔內粉塵吹干凈,且孔深不少于錨索設計長度時,拔出聚乙烯管,塞好孔口。
兩種特殊情況的處理:
滲水的處理。在鉆孔過程中或鉆孔結束后吹孔時,從孔中吹出的都是一些小石粒和灰色或黃色團粒而無粉塵,說明孔內有滲水,巖粉多貼附于孔壁,這時,若孔深已夠,則注入清水,以高壓風吹凈,直至吹出清水;若孔深不夠,雖沖擊器工作,仍有進尺,也必須立即停鉆,拔出鉆具,洗孔后再繼續鉆進,如此循環,直至結束。有時孔內滲水量大,有積水,吹出的是泥漿和碎石,這種情況巖粉不會糊住孔壁,只要沖擊器工作,就可繼續鉆。如果滲水量太大,以至淹沒了沖擊器,沖擊器會自動停止工作,應拔出鉆具進行壓力注漿。
塌孔、卡鉆的處理。當鉆孔穿越強風化巖層或巖體破碎帶時,往往發生塌孔。塌孔的主要標志是從孔中吹出黃色巖粉,夾雜一些原狀的(非鉆頭碎的、非新鮮的、無光澤的)石塊,這時,不管鉆進深度如何,都要立即停止鉆進,拔出鉆具,進行固壁注漿,注漿壓力采用0.4MPa,漿液為水泥砂漿和水玻璃的混合液,24小時后重新鉆孔。雨季,常常順巖體破碎帶向孔內滲流泥漿,固壁注漿前,必須用水和風把泥漿洗出(塌入鉆孔的石塊不必清除),否則,不僅固壁注漿效果差,還容易造成假象。
2.錨索制作
錨索在鉆孔的同時于現場進行編制,內錨固段采用波紋形狀,張拉段采用直線形狀。鋼紋線下料長度為錨索設計長度、錨頭高度、千斤頂長度、工具錨和工作錨的厚度以及張拉操作余量的總和。正常情況下,鋼絞線截斷余量取50mm。將截好的鋼絞線平順地放在作業臺架上,量出內錨固段和錨索設計長度,分別作出標記;在內錨固段的范圍內穿對中隔離支架,間距60--100cm,兩對中支架之間扎緊固環一道;張拉段每米也扎一道緊固環,并用塑料管穿套,內涂黃油;最后,在錨索端頭套上導向帽。
3.錨索安裝
向錨索孔裝索前,要核對錨索編號是否與孔號一致,確認無誤后,再以高壓風清孔一次,即可著手安裝錨索。
安裝下傾錨索比較簡單,沒有更多的技術問題。安裝上傾和水平錨索時要注意以下四點:檢查定位止漿環和限漿環的位置,損壞的,按技術要求更換;檢查排氣管的位置和暢通情況;錨索送入孔內,當定位止漿環到達孔口時,停止推送,安裝注漿管和單向閥門;錨索到位后,再檢查一遍排氣管是否暢通,若不暢通,拔出錨索,排除故障后重新送索。
4.錨固法注漿
錨固法注漿采用排氣注漿發施工。下傾的孔,注漿管插至孔底,砂漿由孔底注入,空氣由錨索孔排出;上傾和水平孔,砂漿由孔口注入,空氣壓向孔底,由孔底進入排氣管排出孔外(水平錨索,空氣經限漿環進入排氣管)。
上傾和水平錨索孔注漿過程中,當排氣管不再排氣,且有稀水泥漿從排氣管壓出時,說明注漿已滿;對于下傾錨索注漿,采用砂漿位置指示器控制注漿位置。
錨索孔注漿采用注漿機,注漿壓力保持在0.3--0.6MPa。
5.立錨墩
錨墩的作用是把錨具的集中荷載傳遞到巖面和調整巖面受力方向。為了使錨墩上表面與錨索軸線垂直,預先將一根外徑與鉆頭直徑相同的薄壁鋼管和墊板正交焊牢,澆筑錨墩前將鋼管的另一端插入鉆孔即可。
6.錨索的張拉
張拉錨索前需對張拉設備進行標定。標定時,將千斤頂、油管、壓力表和高壓油泵聯好,在壓力機上用千斤頂主動出力的方法反復試驗三次,取平均值,繪出千斤頂出力(KN)和壓力表指示的壓強(MPa)曲線,作為錨索張拉時的依據。因國產壓力表初始起動壓強不完全相同,所以,標定曲線上必須注明標定時的壓力表號,使用中不得調換。壓力表損壞或拆裝千斤頂后,要重新標定。
若錨索是由少數鋼紋線組成,可采用整體分級張拉的程序,每級穩定時間2~3min;若錨索是由多根鋼紋線組成,組裝長度不會完全相同,為了提高錨索各鋼絞線受力的均勻度,采用先單根張拉,3天后再整體補償張拉的程序。
7.封孔注漿
補償張拉后,立即進行封孔注漿。對于下傾錨索,注漿管從預留孔插入,直至管口進到錨固段頂面約50cm;對于上傾和水平錨索,通過預留注漿管注漿。孔中的空氣經由設在定位止漿環處的排氣管排出。
8.外部保護
封孔注漿后,從錨具量起留50mm鋼絞線,其余的部分截去,在其外部包覆厚度不小于50mm的水泥砂漿保護層。
為保質保量地按期完成施工任務,工地必須成立QC小時,自始至終每個階段堅持采用科學的工作方法,制定一系列對策和實施辦法,及時改善錨索體結構,積極改進施工工藝,采用先進的網絡技術組織施工,盡量做到均衡生產,使鉆孔、注漿、張拉、封錨等工序互不延誤,交叉進行,并按統一表格做好施工記錄。
施工工藝
?⑴施工準備?
包括調試機械,測放鉆孔孔位,安裝鉆機,鉆機定位,崗前交底、培訓等工作。?
⑵鉆進?
錨索施工緊接基坑土方開挖進行,基坑土方開挖采取分層開挖,當每層土方開挖至錨索孔位下0.5m高程時,平整開挖面后進行錨索施工。鉆孔前,根據設計要求,定出孔位,做出標記,鉆孔直徑150mm,錨索水平方向孔距誤差不大于100mm,垂直方向孔距誤差不大于50mm。?
鉆孔孔深不小于設計尺寸,不大于設計長度的1%,鉆孔底部的偏斜尺寸不大于錨索長度的2%,在鉆孔過程中需用鉆孔測斜儀控制鉆孔方向。?
圍檁加工?調整鉆機角度,上鉆具。在鉆進一定深度后,將鉆具提離孔底,待鉆渣排出后再繼續鉆進。?
加接鉆桿,鉆進一根鉆桿后,動力頭停止鉆進和旋轉,停止往孔內送風,然后加接鉆桿;鉆到設計深度后,逐根拔出鉆桿和鉆具,將沖擊器清洗好備用。?
⑶錨索的組裝?
錨索選用低松弛預應力鋼絞線,每根錨索由3至5束7φ5鋼絞線組成。鋼絞線嚴格按設計尺寸下料,采用305mm砂輪切割機切斷,每股長度誤差不大于50mm。將自由段與錨固段分別作出標記,在錨固段范圍內的錨索每隔1m穿一個架線環,兩架線環之間扎一道箍筋環。自由段的鋼絞線放入套管內并涂防腐潤滑油,在錨固端頭部安好導向帽后,平順放好待用。?
⑷錨索的安放?
錨索放入鉆孔之前,先確認錨索與孔位一致,將注漿管與錨索綁在一起一同放入鉆孔中,注漿管底口距孔底50cm左右;注漿管1(常壓注漿管)底口用黑膠布封住,注漿管2(高壓注漿管)底口封堵嚴密,錨固段做成花管(孔眼φ6~φ8,間距0.5m)孔眼用黑膠布封口。?
桿體放入角度與鉆孔角度保持一致,放送用力均勻,避免左右搖擺,檢查止漿密封裝臵定位是否準確,損壞者進行更換,經常檢查排氣管是否暢通。?
⑸注漿?
錨索安放后,用注漿管1進行一次常壓注漿,注漿材料采用水泥砂漿或水泥漿,水泥采用425號普通硅酸鹽水泥。待一次注漿體初凝后,立即用注漿管2進行二次高壓注漿,注漿材料采用純水泥漿(水灰比為0.45~0.5)。?
二次注漿時間根據注漿工藝通過試驗確定。?
為了提高漿體的早期強度,加入適量的早強劑。錨固段注漿采用孔底返漿法,將注漿管插入到距孔底50cm處,用壓漿機將水泥(砂)漿通入注漿管注入孔底,水泥(砂)漿從鉆孔底口向外依次充滿并將孔內空氣壓出,而水泥漿則由孔眼處擠出并沖破第一次注漿體。?
⑹錨索張拉?
張拉鎖定是預應力錨固的關鍵工序,主要包括張拉設備配套標定、設備組裝、張拉和鎖定荷載等內容。張拉設備采用預應力穿心式液壓YDCW1000-200型千斤頂,錨具采用YLM15-2、YLM15-3、YLM15-5系列錨具,提供動力來源YBZ2-50高壓油泵。?
錨索張拉前,在鉆孔灌注樁樁身設計高程處安設圍檁三角支架,?將格構式工字鋼圍檁安放在三角支架上臨時固定,圍檁與樁間無法密貼處的空隙,用C25細石混凝土填充,用M25膨脹螺栓將圍檁固定牢固,并將錨索自由端穿過鋼圍檁用鋼墊塊和錨具臨時固定于工字鋼圍檁上,并保證鋼墊塊的上表面與錨索垂直。?
當錨固體強度大于15.0MPa后,進行錨索張拉。錨索張拉前,先對張拉設備進行標定。正式張拉前,取設計值的0.1~0.2倍,進行一次預張拉,使其各部分接觸緊密,錨索桿體完全平直。?
分級進行張拉,分級應力分別為設計應力的10%、20%、100%、105%,每級持荷5min,并記錄鋼絞線的伸長量,檢測指標合格后及時進行鎖定。?
對錨索張拉的質量采用控制張拉力和伸長量雙項指標控制,錨索拉力用鋼弦式錨索應力計測量,對每一級張拉進行鋼絞線伸長量的記錄,計算出實際伸長量L(L=L100-L10+L20-L10),保證理論伸長量和實際伸長量之差≤6%。張拉鎖定經驗收合格后,將張拉段多余束體切除。?
⑺記錄?
記錄包括錨索長度、傾角、注漿量、注漿壓力、預應力以及錨索各段的長度等,在錨索施工過程中進行詳細的記錄。?
⑻外部保護?
封孔注漿后,從錨具量起留50mm鋼絞線,其余的部分截去,在其外部包裹瀝青進行保護密封。?
?(9)施工注意事項?
①鋼絞線無損傷,并進行調直、除銹,同一孔的鋼絞線等長,切斷后的鋼絞線兩端用鐵絲捆扎牢固。?
②鋼絞線的選擇試驗(選擇試驗、驗收試驗),質量的要求以及錨索的張拉等,嚴格按有關規范、規程進行,防止盲目操作,以免發生危險。?
③錨孔內的水泥漿進行足夠時間的養護,在養護期內避免移動錨索。
無粘結預應力混凝土構件可采用類似于普通鋼筋混凝土構件的方法進行施工,無粘結筋像普通鋼筋一樣進行敷設,然后澆筑混凝土,待混凝土達到規定的強度后,進行預應力鋼筋的張拉和錨固。省去了傳統的后張法預應力混凝土的預埋管道、穿束、壓漿等工藝,節省了施工設備,簡化了施工工藝,縮短了工期,故綜合經濟性較好。和有粘結預應力混凝土構件的后張法施工一樣,是靠錨具傳遞和保持預應力的。