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解析预应力锚索施工的工艺以及作用原理(一)
2011-01-28 00:00

锚索的作用原理
  锚索是一种把钢绞线埋入岩层内部进行预加应力的施工技术,传递主体结构的支护应力到深部稳定岩层的主动支护方式。锚索安设锁紧后,锚索集中应力以45度压力分线传递到支护结构物上,在预应力作用下,围岩产生压缩,可是围岩在锚索的弹性压缩下形成“承载拱”,提高了围岩的整体性和内在抗力,增加其强度,增大围岩的稳定强度。锚索支护能使结构物与围岩连锁在一起共同作用,能使围岩发挥出更大的承载作用,有利于表面结构的稳定,并把结构和共同工作的围岩介质组成复合体,被结构锚固的岩层能更有效地承受负荷产生的拉力和剪力,而且这些力的传递深度也比未经锚固结构的作用大得多。

预应力锚索支护一般分为自由式单孔多锚头防腐型预应力锚索(对穿预应力锚索)和普通预应力锚索两种。预应力锚索的施工一般分为施工准备、钻孔、锚索制作、锚索安装、锚墩浇筑(对穿锚索施工)、注浆、锚墩浇筑、张拉锁定和封锚等几个步骤,具体工艺措施如下:
一、施工准备
锚索施工前应完成材料、现场试验、施工设备、测量放线及其它等一系列的施工准备。
1、材料
预应力锚索一般使用的钢绞线采用高强度(1860MPa)低松弛无粘结钢绞线,其性能指标应符合GB/T5224-1995和ASTMA416-98的规定。钢绞线在运输中应防止磨损。预应力锚索所使用的未镀锌的钢绞线应采取防腐措施。所有上述材料均应有出厂合格证书和标牌,经监理人检查合格后方可使用。每批预应力钢绞线均应有材质成份的质量证明书,承包人应按监理人的指示按GB/T5224-1995的规定,对预应力钢绞线抽样进行力学性能试验,并应将试验成果报送监理人。运输和贮存:在运输中应防止磨损和免受雨淋、湿气或腐蚀性介质的侵蚀。存贮期间应架空堆放,如储存时间过长,对未镀锌的钢绞线应使用乳化防锈剂喷涂表面。自由式单孔多锚头防腐型预应力锚头静载锚固性能指标为:极限拉应力≥262KN时,其静载锚固性能应符合GB/T14370-2000的规定(即锚固系数ha≥0.95,总应变εapv≥2.8%),并应具备良好的防腐性能。
水泥采用标号一般不低于P.O42.5的普通硅酸盐水泥;水泥砂浆标号满足设计图纸要求;砂采用最大粒径不大于2.5mm的中细砂;速凝剂和其它外加剂符合施工图纸要求,并不得含有对锚索产生腐蚀作用的成分。
2、现场试验
锚索施工应按《规范》SL46-94、DL/T5083-2004要求先进行现场试验,检验施工工艺和测试张拉锁定后应力衰变规律,提拱超张拉或补偿张拉依据,以便指导正常施工。通过室内试验,结合设计图纸要求,筛选2~3种砂浆、外锚墩混凝土配合比并编写试验大纲报批进行生产性试验;对、设备和仪表进行配套率定,报监理人审批;根据监理人指令,选择有代表性的锚索进行现场生产性试验;整理试验报告报送监理、设计单位审批。
3、施工设备
施工前42天,向监理人提交一份包含锚固张拉的机具、设备和仪器配置以及锚固程序和方法的施工工艺报告,报送监理人审批。、机具和仪表进行成套标定,报监理人审批,并按标定结果配套进行使用。
4、测量放线
控制测量由专业测量工程师采用莱卡(Leica)TCA-2003全站仪作导线控制网。根据设计图纸,施工测量放样采用全站仪进行,并由经验丰富的测量专业人员负责进行,测量仪器必须经过国家认可的检验机关鉴定后方可使用。测量确定孔位及方向线后,用红油漆在施工现场作好明显的标记,并向现场技术员作好交底工作。
5、其它
制定预应力锚索制作、安装的安全操作规程,报送监理人审批;搭设满足施工要求,安全可靠的施工排架。搭设要牢靠,并经监理和安全部门验收方可使用。
二、钻孔
1、一般采用KLEM和MD系列钻机进行钻孔,施工时根据设计要求,不同的锚索选用不同直径的钻头。施工排架搭设要牢固,钻机定位准确,水平孔须用2mm/m精度的水平尺校核钻机钻杆水平,测量仪测定钻进方向角。调整好孔向再牢靠固定钻机。
2、开孔钻进要低转速,低压推进,当成孔约50cm,需再次校核孔向,及时调整钻机。在钻进过程中若孔深已达到预定施工图所示的深度,而仍处于破碎带或断层等软弱岩层时,应延长孔深,继续钻进,直至监理人认可为止。对于破碎带或渗水量较大的围岩,在安装锚索前,对锚孔进行灌浆处理。
3、钻进过程中认真记录每一钻孔的尺寸、回水颜色、钻进速度和岩芯记录等数据。造孔过程中应做好锚固段始末两处的岩粉采集,以确保锚固段位于稳定的岩层中。钻孔完毕时,应连续不断地用压力风水彻底冲洗钻孔,钻孔冲洗干净后才能安装锚索。在安装锚索前,应将钻孔孔口堵塞保护。
4、对穿锚索造孔尽量从已施工锚杆的一侧开孔钻进,以避开密集锚杆群。
5、倾斜孔在钻进时采用导向仪控制斜度,及时测斜、纠偏。钻孔结束后,应测量孔斜、方位角及孔深,不符合设计要求的孔作废孔处理,并全孔灌注M25水泥砂浆回填后重钻。
6、其它
钻孔机具应经监理人批准,所选钻机应适合打各种角度的孔,钻孔深度应满足设计图纸规定。钻头应选用硬质合金钻头或金刚石钻头。
锚索孔开孔偏差不得大于10cm,端头锚的孔斜误差不得大于孔深的2%,对穿锚不得大于1%。钻孔孔径不应小于施工图纸和厂家产品说明规定的要求。
预应力端头锚的锚固端应位于稳定的基岩中,若孔深达到预定设计图纸所示的深度,而仍处在破碎带或断层等软弱岩层时,应延长孔深,继续钻进,直至监理人认可为止。
对于破碎带或渗水量较大的围岩,在安装锚索前,应对锚孔进行灌浆处理,待灌浆强度超过5MPa时,再进行扫孔。
锚索通过新浇混凝土结构时,应按SL46-94第3.2节的规定在混凝土结构内的锚孔部位预留孔。

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