1、试论公路预应力锚索施工摘要：本文工程选择预应力锚索施工方式,效果良好。文章重点对公路预应力锚索施工技术及施工工艺进行了一些简要的论述。以供类似工程参考、应用。 关键词：公路预应力、锚索施工 中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号： 一、引言 在高速公路施工中,遇到高边坡,往往会出现地质条件不够理想。岩石的风化、蹦塌严重,尤其在深路堑施工时,造成临空面较高,如果再加上构造裂隙发育,就会使路堑边坡形成不稳定势态,设计部门就要采取加强边坡防护,提高稳定性的积极措施。除了采用土层锚杆的锚杆喷射混凝土支护外,有工程采用了预应力锚索组成的框架梁防护形式,使预应力锚索施工进一步在高边坡工程中得到应用
2、。其实预应力锚索组成的框架梁防护形式，是利用一定强度的水泥砂浆在有效深度的锚孔底端与周边岩石形成具一定强度的锚固体,而后在锚索的预应力作用下,将不稳定的山体部分稳固地与稳定山体组成整体,确保边坡的稳定,不使构造裂隙进一步发展,从而达到防护目的。 二、工程实况 该区地貌属于构造剥蚀作用形成的低山地貌。原挡墙地处山间冲沟右侧斜坡地段,地形起伏,坡度为 3045,冲沟走向呈北东向,呈“V”字型沟谷;原挡墙距离坡脚 15 米高,挡墙基础距离国道路面有 11 米高。该挡墙原设计为衡重式路肩墙,2007 年 8 月中旬开始施工,2009 年 6 月上旬竣工。2009 年下半年开始出现路基沉陷,在 2010
3、 年 9 月发现其挡墙出现多处开裂,最大纵向裂缝达 5.0cm,最大横向位移达 5.7cm,并部分地段出现向外倾斜。经现场察看及钻探分析,可能是以下原因导致: 1）其地基位于风化石上（承载力500Kpa,满足设计图纸要求）,风化比较严重,因挡墙高度不一,从而产生不均匀沉降,导致挡墙的裂缝形成。2）320 国道改线路基为半填半挖路段,施工中虽进行了台阶开挖与回填,因填筑土体形状为倒三角,这容易对挡墙进行积压。 3）因该挡墙位于半山腰上,且边坡十分陡峭,为保证质量采用了碎石进行填筑。由于该处重型机械无法进行施工,均采用人工夯实,所以压实效果不佳,导致路面出现下沉。经过计算后,决定采用预应力锚索施工
4、工艺加固路堤。 三、预应力锚索施工工艺流程 3.1 施工工艺流程 测量、放线定位搭设操作平台校正孔位、调整角度接钻杆、钻头钻孔清理孔道锚索安装注浆养护锚索定位安装承压板、锚夹具张拉锁定封锚。 3.2 技术要求 锚索体直径为 130mm,锚索束为 415.24mm 强度为 1860Mpa 的高强度,低松驰的预应力钢绞线,注浆材料为 M30 水泥浆,一次注浆为孔底向孔口反向常压注浆,锚固段采用二次劈裂注浆.锚索设计张拉吨位为5500KN。 3.3 钻孔 3.3.1 钻孔设备 （1）钻机。结合该边坡情况,锚索施工采用风动干钻成孔,不能用水钻进法。因风动干钻是采用三叶钻头或潜孔锤剥离式成孔,孔壁粗糙,
5、可提高浆体同孔壁的粘结强度。而地质钻机属切割成孔,造成孔壁光滑,降低了孔壁和浆体的粘结强度,如采用水作业钻进,可使循环水经裂隙进入坡体,增加了土体自重;当循环水进入滑动面则起到润滑作用、降低土体抗剪强度,尤其该边坡岩体遇水后强度极低。一般选用风动锚杆钻机,根据岩层情况配备三叶钻头、冲击器和潜孔锤,并根据造孔孔径选配相应规格的钻具,同时根据边坡地质条件,如钻孔经过破碎岩层或淤泥质土需准备跟套钻进的套管跟进设备及拔管器等。 （2）动力设备。根据边坡地质条件及孔径、孔深配备供风设备,本边坡宜选用风量为 12m3/min30m3/min,风压 0.6MPa1.0Mpa 的空压机。3.3.2 定孔位 根
6、据锚索的孔口坐标,使用全站仪测量定位,使孔口纵横方向误差不大于 20mm,为了钻孔易于辨认,孔位定好后,在轴线方向钉定钢筋桩,并用红油漆喷圆圈标注。 3.3.3 钻机检查 钻孔前仔细检查钻机各操纵杆件是否正常可靠,钻杆、钻头是否完好,对弯曲变形、有砂眼、有裂疑义、漏风的钻杆一律不准使用,以免在钻孔中断裂,造成在钻孔中打捞困难或导致废孔,造成损失。 3.3.4 搭设钻机平台 根据测量所定的孔位搭设钻机平台,每层高度应低于孔位 0.5m 为宜,便于调整钻孔角度。钻机平台采用 483.5mm 脚手钢管搭设,间距根据所处边坡坡度调整、坡度越陡、支撑杆件应越密,支撑杆下要支垫稳固,扣件要拧紧。坡度较陡时
7、,要增加斜撑数量,以防潜孔钻的反力造成钻机翻倒,平台宽度一般为 45m,上面应满铺 5cm 厚木板以便作业人员安全操作。 3.3.5 钻机就位及钻孔 严格按设计要求的倾角调正钻机,轴线允许偏差大于 0.51钻孔时按照设计要求孔径开孔,并做到”一听、二看、三记录”的原则;一听:根据潜孔锤在地层中冲击发出的声音,分析地层地质情况;二看:根据吹出来的岩尘样分析岩层变化情况,决定操作进度的快慢,给进压力的大小;二记:及时做好孔位编号,钻孔时间、进尺深度、地质、水文情况记录及岩样收取的原始资料并收集整理。钻孔深度一般比设计孔深 50cm,这样可以保证锚头的锚固,允许排出的少量大颗残渣沉底。 3.3.6
8、清理孔道 锚索孔钻进到设计深度后,要利用高压风浆孔内残碴吹出,保持孔内清洁,孔壁无污染物。 3.4 锚索制作 3.4.1 材料要求 （1）锚索应采用高强度低松驰的钢绞线、强度 1860N/mm2,松驰率为2%的厂制无粘结钢绞线。 （2）扩张环采用聚乙烯材料,厚度 20mm,按设计大样图在厂家订制,禁止采用金属材料焊于其上。 （3）箍环采用 2 铁丝捆扎 4 道。 （4）套管:套在锚索自由段使一次灌注的水泥浆或水泥砂浆不会粘附到自由段预应力筋上,一般采用原生塑料制作的软质聚乙烯套管。规格18mm21mm,注浆管为 20mm22mm,壁厚 1.2mm。 （5）导向帽:安装在锚索头部,目的是方便下锚
9、,保护注浆管不被孔底泥土堵塞。一般根据锚索束数选用 5070 的普通钢管,壁厚2mm3.5mm。 （6）防腐材料:根据地层的腐蚀情况分类,一般无腐蚀的地层应涂抹高级黄油、沥青漆、防腐涂料等。 （7）锚索材料建议采用国家标准材料,原则上不采用非标准材料。预应力钢绞线须有出厂质量证书及标牌,使用前必须经抽样检查合格后方可使用,锚索各材料间不应产生不良影响。 3.4.2 锚索编束 （1）下料:按设计要求长度（含张拉长度）下料,在下料前应对钻孔实际长度进行测量,并按孔号截取锚索体材料。下料时只能用砂轮机切割,不得使用电焊或氧焊。制作好的锚索按对应孔号进行编号、挂牌。 （2）编束:锚索制作应在车间或有覆
10、盖的加工棚内进行,在工作台上制作,钢绞线切割后,铺展在锚索束制作平台上,清除油污并用钢丝刷除锈,排列平顺。锚固段前加导向帽。锚索制好后,应经有关技术人员进行详细检查,对于检查不合格的产品不得投入储存或使用,经验收合格的吊牌待用。3.5 锚索安装 锚索入孔前应首先将锚孔内及孔壁杂物清除干净,检查锚索长度应同设计孔深相符;锚索应无明显弯曲、扭转现象,防护层无损伤,如有损坏应进行修复后入孔。推送锚索时用力要均匀一致,不得使锚索体转动,应防止在推送过程中损伤锚索配件和防护层,保证注浆管畅通。注意预留锚索张拉工作长度（含梁体所占长度）,尽量保证锚索在中轴线位置。锚索制作后及时安装,若成批制作,堆放时要加
11、盖防雨布,防止被油污或泥渍污染。3.6 锚索注浆 3.6.1 注浆材料 （1）水泥应采用出厂三个月内新鲜的普通硅酸盐水泥,其强度不应低于 42.5MPa。注浆前水泥先取样送有 CMA 资质试验室进行常规试验。 （2）注浆用水不应含有影响水泥正常凝结和硬化的有害物质,不得使用污水。 3.6.2 制浆 制浆搅拌机以 14002500 转/min 为宜,制浆时先放水,启动搅拌机,再按水灰比掺入水泥、搅拌均匀后倒入储浆桶内,储浆桶搅拌轮叶片应以50100 转/min 速度搅动,待浆液储够一孔的注浆量后,接入注浆管注浆。3.6.3 一次注浆 一次注浆管采用 20 以上的聚乙烯管,采用从孔底反向压浆,当孔
12、口出现正常浆液时再进行封孔压力注浆,使孔口压力表显示的压力同设计要求相一致。 3.6.4 二次劈裂注浆 注浆管采用 22 的 PVC 管,在锚固段沿管身每米螺旋型钻 67 个6mm 的注浆孔眼,自由段不钻孔。孔眼用工程胶布缠绕 34 层密封,管头封塞好,防止一次注浆时浆液进入二次注浆管。二次注浆浆液水灰比同一次注浆,在一次注浆后 58 小时进行二次劈裂注浆,注浆压力8001200Kpa。 3.7 锚索张拉 （1）张拉设备 锚索张拉应采用穿心千斤顶张拉,采用百分表(磁性表座固定)测读变形量,张拉前先对张拉设备进行标定,张拉设备的标定间隔不应超过六个月。 （2）张拉 考虑到锚索锁定在框架(地)梁节
13、点处,张拉应遵循一定顺序进行,一片框架梁节点处应均衡受力,防止受力不均,出现梁体断裂现象,故张拉应分级进行,并在每一级循环（各节点）,即每个节点锚索在同一张拉分级完成后,再进入下级张拉,同时张拉应在锚固体达到设计强度,钢筋混凝土梁体强度大于设计强度的 80%后进行。 3.8 封锚 张拉结束后用切割机将锚索外露钢绞线切断,应在锚具顶面外留100mm 以上防曳端,以防钢绞线滑曳掉入孔中而失效,然后采用防腐涂料仔细涂刷外露钢件（锚具、楔片、钢绞线、钢垫板等）,最后用 C30 混凝土将其封闭、防止锈蚀。 四、结束语 本文结合工程实例,介绍了山区公路半填半挖高路堤病害处治中预应力锚索这种处治方法的施工工艺及注意事项,希望可以为相关施工人员提供一个参考。
