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1、邊坡預應力高強鋼筋錨桿施工工法1 前言福建地區是我國多山省份之一，一般地層風化深度較大，巖體結構破碎，覆蓋層較厚，地質堆積廣為分布，在切坡筑路過程中，經常遇到邊坡變形和破壞問題，在山區高速公路建設中不可避免地遭遇路塹高邊坡工程技術難題。為了解決這些邊坡開挖后穩定性問題，在邊坡防護中采用預應力高強鋼筋錨桿，可以使結構與地層連鎖在一起，形成一種共同工作的復合體，使其能有效地承受拉力和剪力，并能提高潛在滑移面上的抗剪強度，有效地阻止坡體位移。通過預應力錨桿現場施工總結形成本工法。2 特點2.0.1 錨桿與土體結合在一起，使得巖土體結構穩定，通過高強鋼筋的張拉施加預應力，可以有效的控制邊坡的變形量。22、.0.2 施工所需鉆孔孔徑小，不用大型機械，機具輕便簡單、靈活。2.0.3 基本采用機械化作業，工藝簡便、施工安全。3 適用范圍預應力錨桿可應用于建筑工程、道路交通等巖土邊坡加固的施工。4 工藝原理 預應力錨桿的一端與支檔結構連接，另一端錨固在巖土體層內，并對其施加預應力，以錨固段的摩擦力形成抗拔力，承受巖土壓力、水壓力、抗浮、抗傾覆等所產生的結構拉力，用以維護巖土體的穩定。錨桿結構示意見圖4。圖4 錨桿結構示意圖1臺座；2錨具3承壓板；4腰梁；5鉆孔；6自由隔離層；7鋼筋；8注漿體；Lf自由段長度；La錨固段長度。5 施工工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程施工工藝流程見圖5.1施工準備鉆3、孔錨桿桿體安裝壓力灌漿腰梁施工預應力張拉與鎖定錨桿桿體加工與制作封錨 5.1 施工工藝流程圖5.2 操作要點5.2.1 施工準備1 施工前，根據圖紙、地質報告以及技術規范編制專項施工方案，進行技術交底。2 根據預應力錨桿設計要求、土層條件和環境條件，合理選擇材料、設備、器具，布置水、電設施。3 搭設施工工作平臺。4 測量定位，設置水準點、變形觀測點。5.2.2 鉆孔1 在鉆機安放前，按照施工設計圖采用全站儀進行測量放樣確定孔位以及錨孔方位角，并做出標記。鉆機就位后，應保持平穩，導桿或立軸與鉆桿傾角一致，并在同一軸線上。2 為了確保錨固工程施工不致于惡化邊坡巖土工程地質條件和保證孔壁的粘結性能，4、錨孔鉆進應采用無水干鉆。鉆孔速度應根據使用鉆機性能和錨固地層嚴格控制，防止鉆孔扭曲和變徑，造成下錨困難或其它意外事故。3 在鉆進過程中，合理掌握鉆進參數及鉆進速度。5.2.3 錨桿制作與安裝1 錨桿制作1) 根據錨桿設計長度、墊板、螺帽厚度、外錨頭長度以及張拉設備的工作長度等，確定適當的下料長度進行下料。2) 剪裁錨桿，應使用砂輪機切割，不得采用氧割或電焊；錨桿接長使用閃光對焊或套筒連接；自由段長度應考慮張拉端張拉時所需要的長度；3) 根據設計圖紙尺寸，在錨桿上安置定位支架，用粘結或綁扎固定定位支架，綁扎時一定要捆扎牢靠；4) 錨桿制作完成后，進行外觀檢驗，按錨桿長度，規格對應孔號進行編號；55、) 錨桿制作完成后盡早使用，避免長期存放；錨桿應存放在干燥、清潔的地方，錨桿體裸露部分應用浸漬油脂的紙張或塑料布進行防潮處理，不得受到機械損壞。6) 錨桿自由段防腐處理：內涂無水黃油，外套聚乙烯塑料套管，套管直徑大于錨筋外徑5mm10mm，與錨固段接合處用密封塞封閉密實，以防注漿時漿液進入自由段。2 錨桿安裝1) 錨桿安裝前對鉆孔重新進行檢查，對塌孔、掉塊進行清理或處理。2) 推送錨桿時用力要均勻一致，防止在推送過程中損傷錨桿配件和防護層，并注意在推送過程中不得使錨桿體轉動，應確保將錨桿體推送至預定的深度；3) 推送困難時，將錨桿抽出，對抽出的錨桿仔細進行檢查，并對配件安放固定的有效性、防護層6、的損壞程度、孔的清潔度進行觀察，當發現錨桿體配件有移動、脫落或錨桿體上粘附的粉塵和泥土較多時，應加強配件的固定措施并對其它鉆孔進行檢查，必要時對鉆孔重新進行清理。5.2.4 壓力灌漿1 漿體配制按設計規定選擇水泥漿體材料。注漿材料應根據設計要求確定，一般宜選用灰砂比為1：1、水灰比0.450.50的水泥砂漿或水灰比0.450.50的純水泥漿，必要時可加入一定量的外加劑或摻合料。灰漿攪拌必須采用機械強制拌和，注漿漿液應攪拌均勻，隨拌隨用，漿液應在初凝前用完，并嚴防石塊、雜物混入漿液。2 灌漿1) 灌漿采用壓力活塞式注漿泵，灌漿壓力一般不得低于0.4Mpa，亦不宜大于2Mpa。2) 當使用自由段帶7、套管的預應力筋時，宜在錨固段長度和自由段長度內采取同步灌漿；將水泥漿經膠管(或用1根30mm左右的鋼管作灌漿管)推入孔內，在孔端注入錨漿。灌注壓力一般為0.4Mpa左右，隨著水泥漿的灌入，應逐步將灌漿管向外拔出自至孔口，在拔管過程中應保證管口始終埋在砂漿內。灌漿時，壓力不宜過大，以免吹散漿液和砂漿，待漿液或砂漿回流到孔口時，用水泥袋紙等搗入孔內，再用濕粘土封堵孔口，并嚴密搗實，再以0.4Mpa0.6Mpa的壓力進行補灌，補灌時穩壓2min，漿液沖破第一次灌漿體，向錨固體與土的接觸面之間擴散，使錨固體直徑擴大，增加徑向壓應力。由于擠壓作用，使錨固體周圍的土受到壓縮，孔隙比減小，含水量減少，也提高8、了土的內摩擦角。穩壓數分鐘后即可完成。3) 當采用自由段無套管的預應力筋時，應進行兩次灌漿。第一次灌漿時，先灌注錨固段，必須保證錨固段長度內灌滿，但漿液不得流入自由段。在灌注的水泥漿具備一定強度后，對錨固段進行張拉，預應力筋張拉錨固后，應對自由段進行第二次灌漿。自由段進行第二次灌注方法同使用自由段帶套管的預應力筋時灌注方法。灌漿時要注意，對靠近地表面的土層錨桿，灌漿壓力不可過大，以免引起地表面膨脹隆起，或影響附近原有的地下構筑物和管道的使用，所以每1m覆土厚度的灌漿壓力可以0.22Mpa為宜；對垂直孔或傾斜度大的孔，可采用人工填塞搗實的方法；注漿后自然養護不少于7d，待強度達到設計強度等級的79、0以上，才可進行張拉工藝。在灌漿體硬化之前，不能承受外力或外力引起的錨桿移動。3 注漿作業開始和中途停止較長時間再作業時，宜用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及注漿管路。4 當孔中存有積水時，一定要使積水全部排出，待溢出漿液的稠度與注入的漿液的稠度一樣后再抽出注漿管。5 每次注漿結束都應穩壓15min20min，以使注漿充分。注漿結束后，將注漿管、注漿槍和注漿套管清洗干凈。施工過程中，做好注漿記錄。6 當注漿量不得小于計算量，其充盈系數為1.11.3時， 漿液不能充滿錨固體時，應進行補漿，補漿時以0.4Mpa0.6Mpa的壓力進行補灌，灌時穩壓2min，使補灌的漿液擠密第一次灌漿體，或向錨固體與土的接觸10、面之間擴散，從而增加錨固體與周圍土體的摩擦力。 注漿完畢應將外露的鋼筋清洗干凈，并保護好。5.2.5 腰梁施工1) 按照設計要求尺寸開挖臺座基槽，將預制好的鋼筋放入臺座內，固定好模板澆筑混凝土，振搗密實。2) 腰梁施工宜在錨桿注漿完成7d后開始，同時采用加設套管措施對錨桿進行保護。5.2.6 預應力張拉與鎖定1 張拉1) 張拉設備要根據錨桿體的材料和鎖定力的大小進行選擇。選擇時應考慮它的通用性能。2) 待腰梁砼強度和錨固段漿體強度達到設計強度方能進行張拉。3) 張拉采用“雙控法”及利用拉力與伸長值來控制錨桿應力，以控制油表讀數為主，用伸長量來較核。當實際伸長量與理論伸長值差別大于6%時，應暫停11、張拉，待查明原因后方可繼續進行。4) 安裝錨具前，要對錨具進行逐個嚴格檢查。預應力錨桿張拉前，依次安裝墊板和工作錨螺母，千斤頂就位，套上工具錨并擰緊工具錨螺母。5) 將錨墊板表面清除干凈，錨具安裝應與錨墊板和千斤頂密切對中，并與錨桿軸線方向垂直，千斤頂軸線與錨桿軸線應在同一條直線上。6) 正式張拉前進行預張拉，張拉力為設計拉力的10%20%。正式張拉荷載要分級逐步施加，每次張拉宜分為5-6級進行，除第一次張拉需要穩定30分鐘外其余每級持荷穩定時間為5分鐘，不能一次加至鎖定荷載。具體張拉方式如下：0.2P00.25P0.5P0.75P1.0P1.10P（P為設計拉力值），并做好記錄。2 鎖定錨筋12、張拉至設定最大張拉荷載值后，應持荷穩定1015分鐘，通過觀察油泵壓力值以及伸長量變化，來判斷是否有預應力損失，若有及時進行補償張拉。然后卸荷進行鎖定作業。擰緊工作錨螺母，卸荷千斤頂油路即完成鎖定作業。5.2.7 封錨張拉達到設計要求后，用砂輪切割機切掉張拉端多余的預應力筋，預應力筋的外露長度不宜小于其直徑的1.5倍，且不宜小于30mm，用環氧樹脂涂封錨具及外露預應力筋，封閉前應將錨具周圍的混凝土鑿毛、沖洗干凈，凸出式的錨頭宜配置鋼筋網片，用微膨脹細石混凝土進行封閉。5.3勞動組織現場施工可根據工作面大小及工期要求分為若干作業組進行，工種包括鋼筋工、機械操作手及普工等。勞動力組織情況見表5.3。13、表5.3 勞動力組織情況表序號工種人數1鋼筋工22機械操作手23普工24合計66 材料與設備6.1 材料6.1.1 預應力錨桿材料根據預應力值或錨桿長度可采用高強螺紋鋼筋。其力學性能指標為：屈服強度800MPa，極限抗拉強度1000MPa，伸長率6%，冷彎90不出現裂紋，鋼筋表面不得有結疤和橫向裂紋。鋼筋進場時，應按鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋GB1499等的規定抽取試件作力學性能檢驗，其質量必須符合有關標準的規定。6.1.2 漿體材料水泥宜使用普通硅酸鹽水泥，必要時采用抗硫酸鹽水泥，其強度為42.5MPa，不得使用高鋁水泥。細骨料選用粒徑不大于2mm的中細砂，砂的含泥量按重量計不大于3%；砂中所14、含云母、有機質、硫化物及硫酸鹽等有害物質的含量，按重量計不宜大于1%。拌合水中不含有影響水泥正常凝結與硬化的有害物質，不得選用污水。6.1.3 套管材料選用聚乙烯塑料管。6.1.4 隔離架可選用鋼、塑料制作。6.1.5 防腐材料選用無水黃油。6.2 機具設備KZS-100潛孔鉆機1臺、VFY-13/7-C空壓機1臺、J3G-400B砂輪切割機2臺、YCW-100穿心式液壓千斤頂1臺、ZB4-500型油泵1臺、JZB-110/12注漿泵1臺和UJW200灰漿攪拌機1臺以及錨具、夾具、連接器若干等。7 質量控制7.1 質量控制標準7.1.1 預應力錨桿施工技術指標應符合標準錨桿噴射混凝土支護技術規15、范GB 50086、建筑邊坡工程技術規范GB 50330、巖土錨桿設計與施工規范CECS 22:90的規定。7.1.2 預應力錨具與連接器應符合現行國家標準預應力筋用錨具、夾具和連接器GB/T 14370和預應力筋用錨具、夾具和連接器應用技術規程JGJ 85的規定。7.1.3 現場抽檢的錨桿數量不少于錨桿總數的5%且不得少于3根進行抗拔力試驗。7.1.4 錨筋組裝、安裝的允許偏差應符合表7.1.3-1、表7.1.3-2。表7.1.3-1 錨筋組裝的允許偏差項次項目允許偏差1錨筋長度50mm錨固段長度50mm塑料套管端頭定位50mm2注漿管中心定位50mm端頭定位50mm表7.1.3-2 錨筋安16、裝的允許偏差項次項目允許偏差1入孔方向傾角1.0方位2.02入孔深度200mm7.2 質量保證措施7.2.1 根據設計文件要求編制詳細的施工方案，嚴格按技術要求進行施工，每道工序合格后，方可進行下道工序作業；7.2.2 鋼筋、水泥、錨具等材料應有產品合格證及相應的檢驗、試驗報告；7.2.3 預應力筋表面不應有污物鐵銹或其他有害物質；7.2.4 用儀器測定鉆機導向架的傾角，在鉆進過程中隨時檢查傾斜度。7.2.5 在鉆進過程中根據實際地層變化情況，隨時調整鉆進參數，以防止造成孔斜偏差。7.2.6 鉆孔的孔深、孔徑均應符合設計要求，鉆孔深度不宜比規定值大200mm以上，鉆頭直徑不應比規定的鉆孔直徑小17、3.0mm以上；7.2.7 錨桿體放入錨孔前應清除鉆孔內的石屑與巖粉；7.2.8 灌漿后，漿體強度未達到設計要求前，預應力筋不得受擾動；7.2.9 錨桿基本試驗的地質條件、錨桿材料和施工工藝等應與工程錨桿一致，數量不得少于3根。8 安全措施8.0.1 預應力施工操作人員在用電及機械使用時應遵守施工現場臨時用電安全技術規范JGJ 46及建筑機械使用安全技術規程JGJ 33的有關安全規定；8.0.2 施工前應認真進行技術交底，施工中應明確分工，統一指揮；8.0.3 張拉預應力錨桿前應對設備全面檢查并固定牢靠張拉時孔口前方嚴禁站人；8.0.4 拱部或邊墻進行預應力錨桿施工時其下方嚴禁進行其他作業；818、.0.5 注漿管路應暢通，防止塞泵、塞管；8.0.6 機械設備的運轉部位應有安全防護裝置。9 環保措施9.0.1 嚴格執行建筑施工場界噪聲限值，控制和降低施工機械和運輸車輛造成的噪聲污染。9.0.2 合理安排作業時間，避免夜間施工，使施工噪聲對周圍環境影響減少到最低程度。9.0.3 適當控制機械布置密度，條件允許時拉開一定距離，避免機械過于集中形成噪音疊加。9.0.4 粉塵的作業環境中作業，除灑水外，作業人員還配備勞保防護用品。9.0.5 工程完工后，及時進行現場徹底清理，并按設計要求采用植被覆蓋或其它處理措施。10 效益分析10.1.1 利用預應力錨桿在邊坡加固中應用，有利于減少邊坡開挖和棄19、方量，減少用地面積，從而減少對周邊環境的破壞。10.1.2 與高強碳素鋼絲相比，具有價格便宜、工藝簡單、張拉采用單作用千斤頂，適宜高空作業。11 工程應用實例11.0.1 福寧高速公路A10標楊家溪2#橋GK61+352GK61+412段左側邊坡防護，錨桿設計孔徑110m，長度10.2m，共65根，采用32高強度精軋螺紋鋼筋達到邊坡穩定，減少對楊家溪2#橋2224孔橋梁施工影響，工期縮短，防止滑坡、塌方等地質災害對下方跨海大橋的影響，該工程開竣工時間：2002年10月至2003年3月份。11.0.2 廣東省河龍(河源一龍川)高速公路某路塹邊坡，原設計坡度為1：0.65，由于勘察工作的失誤，開挖后發現路塹右坡有一層厚度達7m的軟弱夾層。施工時被迫將坡度放緩，但仍然發生了2次塌方事故，因此采用了預應力錨桿技術，錨桿設計孔徑130m，長度10.2m，共108根，有效地穩定了邊坡，經過60d的努力，完全按設計要求完成了全部施工任務。施工結束后，經過對坡頂標志裂縫的量測，沒有發現任何位移現象，有效的阻止了邊坡坍塌。11.0.3 預應力錨桿在衡陽市107國道K8+451641段邊坡加固治理中的應用, 錨桿設計孔徑110m，長度8.4m，共104根，其成功地控制了已滑動的山體，避免了滑坡的發展，通過監測表明，預應力錨桿在邊坡加固工程中的應用具有良好的效果。