不等长锚索施工及张拉计算

发布于:2021-10-25 11:48:37

压力分散型不等长锚索施工工艺及张拉计算 压力分散型不等长锚索施工工艺及张拉计算 不等长锚索施工

2.压力分散型锚索施工 2.压力分散型锚索施工 施工工艺: 施工准备 浆 框架梁砼施工 锚孔钻造 锚索张拉锁定 锚筋制安 锚孔注

验收封锚。 其中三个主

要环节,一是锚孔成孔,锚孔成孔技术关键是如何防止孔壁坍塌、卡 钻;二是锚孔注浆,注浆技术关键是如何将孔底的空气、岩(土)沉 渣和地下水排出孔外,保证注浆饱满密实。三是锚索张拉锁定,张拉 锁定的技术关键在于严格遵循预张拉、 差异张拉、 五级张拉施工程序, 及应力损失后的补偿张拉。 2.1 施工准备 锚索正式施工前应做好施工组织设计, 明确施工方法、 施工工艺、 工序流程、人员组织和相关施工设备、锚索材料的购买及试验、浆体 原材及配合比试验、张拉设备及有关机具的标定、单项工程开工报告 的申请。 在单项工程开工报告申请后, 锚索全面施工准备的重点是根据锚 固地层、锚固吨位进行锚索破坏性抗拉拔试验。一般 3 个试验孔为一 组,试验孔具体位置应由施工、监理和设计代表现场确定,使试验孔 锚固段地层应能代表工程孔锚固地层实际情况。对土质、基岩全风化 层、软质岩强风化层,锚固段长度分别为 2m、3m、4m;硬质岩及弱~ 微风化软质岩锚固段长度分别为 1.5m、2.5m、3.5m;锚固段其余长 度为自由段, 试验孔自由段不注浆, 锚固段与自由段之间设置止浆袋, 锚固段外侧设引排气管,排气管伸入锚固段内 5~10cm,其注浆方法 与充满标准和工程孔相同。在基本试验锚孔施工完成后,在锚固浆体 达到 28 天龄期且锚墩砼强度达到 80%后方可进行张拉试验。试验时 应记录各级荷载及锚头位移等详细数据, 并在工程锚索施工前及时向 设计单位提交试验报告,以确定设计参数是否满足锚固工程稳定、安 全的需求,进而确定是否需进行锚固段长度的修正。 锚索基本试验的目的在于验证设计采用的工作锚索的性质和性 能、施工工艺、设计质量、设计合理性以及所提供的安全储备,同时
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考虑有关搬运、储存、安装和施工过程中抗物理破坏的能力。 2.2 锚孔钻造 按照设计桩号采用拉线尺量,结合水准测量进行放线,并用铁钎 和油漆标记准确定位锚孔位置。钻机严格按照设计孔位、倾角和方位 准确就位,采用测角量具控*嵌龋昊脊烨憬俏蟛畈怀1°, 方位误差不超过±2°。锚索成孔应根据地层选用相应的锚孔钻机, 开孔低转速钻进,低压*,当成孔约 50cm,须再次校核孔向,及时调 整钻机。且钻进过程中严禁水冲钻进及冲洗孔壁,同时严格控制钻进 速度,防止钻孔偏斜、扭曲或变径。钻孔孔径、孔深要求不得小于设 计值,并超钻不少于 20cm,钻进达到设计深度后,不能立即停钻, 要求稳钻 3~5min,防止孔底尖灭,及时进行锚孔清理。在钻孔过程 中及时填写钻孔检查记录表,钻进过程中应对每个孔的地层变化,钻 进状态(钻压、钻速),地下水及一些特殊情况作现场记录。钻进过程 中若遇到塌孔,应立即停钻,并通知监理工程师后采用注浆固壁处理 (灌浆压力 0.1~0.2MPa)措施,24 小时后重新钻进,或采用跟管钻 进工艺。 锚孔钻造结束后,使用高压空气(风压 0.2~0.4MPa)将孔中岩 (土)粉及水全部清除出孔外,清孔干净后,应对孔口进行暂时封堵, 防止岩屑、杂物掉入孔内。经现场监理检验合格后,方可进行锚筋体 安装。 2.3 锚筋制安 2.3.1 锚索筋材采用直径φ15.24mm 的 1860 级无粘结低松弛钢绞 线,坡面锚索每孔均由 4 根钢绞线组成,桩上锚索每孔 6 根钢绞线组 成,钢绞线必须符合现行国家标准《预应力混凝土钢绞线》 (GB/T5224-2003/XG1-2008)的规定。 2.3.2 钢绞线为线圈成品,材料运到现场后,应对材料的 80%进 行探伤和预张拉检验,其中钢绞线直径检查按 10%盘抽样,钢绞线力 学性能检查按 5%盘抽样(不少于 3 盘),各截取一个试件进行拉力试 验,试验结果应满足设计要求。 2.3.3 锚索下料前应搭建高于地面 50cm 以上与锚筋设计长度相 适应的制作*台及简易防晒、防雨棚,受地形限制,需在边坡*台上 进行锚索制作的,也应搭架制作,同时应做好防晒、防雨措施。钢绞 线截取长度为锚固段+自由段+1.5m 外露张拉段。钢绞线下料应整齐、 准确, 误差不大于±5cm,外露段长度包括锚墩高度、 张拉千斤顶长度、 工具锚板及工作锚板厚度与预留长度,对监测锚索还应加上测力计的 高度。坡面锚索锚固段第一单元与第二单元等分;桩上锚索锚固段第 一单元、第二单元与第三单元等分,下料前应检查钢绞线的表面无损 伤才能使用。 切割使用机械,不得用电弧切割,锚索应按对应孔号进行
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编号;编束前,要确保每根钢绞线顺直,不扭不叉,排列均匀,对有死 弯、机械损伤处应剔出,自由段钢绞线 PE 套不得有破损,不同单元应 做好标记,下料时应注意各单元锚索长度的不同。 2.3.4 编束制作时钢绞线按设计图纸进行编束,对切割好的钢绞 线在加工场地剥除钢质承载体段 PE 塑料套,并进行脱脂除污干净。 按 照由内向外的顺序将相应长度的钢绞线穿进各自的承载体内,穿上架 线环,用扎丝绑扎牢固,架线环间距 1.0~1.5m,锚孔孔口位置必须设 置一个架线环, 两架线环之间扎 12 号铁丝一道,架线环使钢绞线可靠 分离;钢绞线在架线环上的孔位要上下一致,一一对应。 编束时要把钢 绞线理顺后再进行绑扎,最后安装锥形导向帽。导向帽可点焊固定于 最前端承载板上,并应留有溢浆孔,保证孔底返浆。 核对锚索编号与孔 号,对损坏的配件进行修复或更换。注浆管装于锚索中部同钢绞线捆 扎成一束绑扎结实牢固,并应深入导向帽 5~10cm。钢铰线成束后,要 认真检查其长度、钢铰线在在安装承载体时 PE 塑料套是否被钢板磨 损,若出现磨破现象可用透明胶带缠紧。 挤压头的组装,挤压套、挤压簧的安装应准确;挤压顶* 匀充分,施工中应严格控制钢绞线挤压套施工工艺,并抽样 3%进行 检测,确保单根挤压强度不低于 200KN。 组装承载体时应定位准确, 挤压套通过螺栓在承载体和限位片之 间栓接牢固。所有钢质部分均匀涂刷防腐油漆。 制作完成的锚索束无交叉和迭合等,验收合格者方可使用。对合 格的锚索要登记挂牌,标明锚索编号、锚索长度,以防装错孔位。对不 同承载体位置的钢绞线外露端做好醒目标记,保证预紧时能分清楚每 束钢绞线所对应各组承载体,以免补偿错误。 2.3.5 运输合格锚索体至相应孔位进行安装。安装时采用人工通 过钢管爬梯向上抬运至锚索区入孔,高差较大时,采用吊车配合进行。 锚索入孔安装前对钻孔应重新进行通孔检查,对塌孔、 掉块清理干净, 孔内积水用高压风吹干净,并对锚索体进行详细的检查,主要检查注 浆管的通畅情况,核对锚索编号与孔号,对损坏的配件进行修复或更 换。水*运输时,各支点间距不小于 2m, ;且转弯半径不宜太小;垂 直运输时应按设计倾角和方位水**辖抖⑴ぷ痛 止中途散束和卡阻。安装完成后,不得随意敲击锚筋或悬挂重物。锚 筋体的安装,必须在现场监理旁站的条件下进行。 2.4 锚孔注浆 压力分散型锚索采用孔底返浆一次注浆法, 注浆管随锚索体一同 送入孔底,M40 纯水泥浆夜,水灰比为 0.4~0.5,水泥采用 P.o42.5

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普通硅酸盐水泥, 浆液灌注必须饱满密实, 严格按照配合比搅拌均匀, 随伴随用。 其中锚固段遇土质或砂土状强分化岩层且富水时应采用二 次高压劈裂注浆法来提高地层锚固力。 锚索安装时应先将注浆管出口 用胶布封住,以免阻塞。灌浆应灌压密实,不能出现空洞现象。直至 孔口溢出新鲜浆液,严禁抽拔注浆管或孔口注浆,注浆结束前应稳定 5~10 分钟,注浆压力一般为 0.6~3.0MPa,根据具体工程条件(如 空压机与注浆坡面的垂直高度不同, 注浆压力也不同) 确定注浆压力, 注浆应确保浆体灌注密实, 如发现孔口浆液回落,应在 30 分钟内进行 孔底压注补浆 2~3 次,确保孔口浆体饱满.浆液各项指标应满足要 求,并及时做好试件进行标准养护,达到规定养护龄期后由试验室进 行抗压强度试验。 在注浆作业开始和中途停止较长时间再作业时, 应用水或水泥稀 浆润滑注浆泵及注浆管路。注浆过程应认真做好现场施工注浆记录, 每批次注浆都应进行浆体强度试验,试件不得小于 3 组。浆体未达到 设计强度的 70%时,不得在锚筋体端头悬挂重物和拉绑碰撞。 锚孔钻造完成后应及时进行锚筋体安装和锚孔注浆, 原则上不得 超过 24 小时。当采用二次劈裂注浆提高地层锚固力时,以浆体强度 控制开始劈注时间(一次注浆体强度为 5MPa),在二次注浆管的锚固 段内需设花孔和封塞,二次注浆的高压注浆管应采用镀锌铁管或钢 管。 2.5 框架梁砼施工 锚索框架格梁为 C30 钢筋混凝土,横梁截面尺寸 0.4×0.4m,纵 梁截面尺寸 0.6×0.5m,纵梁要求嵌入坡面 30cm,坡面外露高度为
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20cm;横梁要求嵌入坡面 20cm,坡面外露高度为 20cm;*旅媸 预应力锚索每 4.0m 间隔式布置。框架格梁钢筋在加工场集中下料弯 制成半成品,现场绑扎成钢筋骨架。主筋接长采用双面焊接,焊缝长 度不小于 5 倍钢筋直径。 锚索孔口位置按设计要求固定锚垫板和锚下 钢筋位置。 钢筋检查合格后进行立模, 要求竖向垂直, 横向水*成线。 严格按照设计尺寸进行立模,模板内径尺寸不小于设计要求。监理工 程师检查合格后进行砼浇注施工,砼机械拌和,运输至现场后采用自 制提升架配合人工入模,砼必须振捣密实,表面收光抹*。张拉承压 部分砼与纵梁同时浇筑,预埋设的锚垫板顶面必须与锚索轴线垂直。 框架格梁横梁每 8m 设一道伸缩缝,缝宽 2cm,以沥青麻絮填塞。框 架格梁施工完毕后,横梁内侧应夯填黏土,并设 10%横坡,以利坡面 排水。 2.6 锚索张拉锁定 2.6.1 在注浆体与台座砼强度达到设计强度 80%以上时, 才可进 行预应力锚索张拉锁定作业,如为选定进行验收的锚孔,应在达到设 计强度的条件下,待验收结束并经检验合格后再进行,验收试验的锚 孔应由施工、监理、设计等单位的有关人员现场确定。 锚索斜托台座的承压面应*整,并与锚筋的轴线方向垂直。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锚筋体同轴 一线,确保承载均匀。锚索的张拉必须采用专用设备,设备在张拉作 业前应进行标定,锚具、夹片等检验合格后方可使用。 2.6.2 张拉采用 OVM 锚具配套的穿心式千斤顶,也可根据现场情
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况选择适合技术要求的千斤顶,正式张拉前,取 10%~20%的设计张拉 荷载。对其预张拉 1~2 次,使其各部位接触紧密,钢绞线完全*直。 压力分散型锚索,各单元锚索长度不同,张拉应注意严格按设计次序 张拉应注意严格按设计次序 张拉应注意严格 分单元采用差异分步张拉, 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 第一单元 载,并根据计算的差异荷载进行分单元张拉,其张拉顺序为: 并根据计算的差异荷载进行分单元张拉,其张拉顺序为: 锚索→第二单元锚索→第三单元锚索。即先长单元后短单元。 锚索→第二单元锚索→第三单元锚索。即先长单元后短单元。 压力分散型锚索各单元差异伸长量和差异荷载增量计算公式 (以 三单元共六束压力分散型锚索为例)如下: 差异伸长量:△L1-2 =△L1-△L2 △L1=(σL1 )/E △L3=(σL3)/E σ=P/A 差异荷载增量:△P1=(2EA△L1-2)/L1 △P2={(EA△L2-3)/L2+(EA△L2-3)/L1}×2 其中:L1、L2、L3——分别为第一、二、三单元锚索的长度,且 L1>L2>L3; △L1、△L2、△L3——各单元锚索在给定最终张拉(设计锁定) 荷载作用下的差异伸长量; σ——给定最终张拉 (设计锁定) 荷载作用下单根钢绞线束荷载; A——单根钢绞线束的截面积; E——钢绞线的弹性模量; △P1 、△P2——分步差异张拉之第一、二步级张拉荷载增量。
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△L2-3 =△L2-△L3 △L2=(σL2 )/E

举例计算: 以桩上一孔三个单元的压力分散型锚索计算, 锚索长 27.0m, 锚固 段为 13.0m,第一单元 L1=27m,第二单元 L2=22.67m,第三单元 L3=18.33m,锚索的初始应力为 300KN,设计预应力吨位 P=550KN,锚 索倾角 20°。钢绞线弹性模量 E=1.97×105 MPa,单根钢绞线截面面积 A=140mm2(试验获得数据)。千斤顶长度为 350mm,锚墩高度加锚垫板 厚度为 333mm。 △ L 1= ( σ L1 ) /E= PL1/(EA)={100833.3 ×

(27000+350+333)}/(197000×140)= 101.2mm △ L 2= ( σ L2 ) /E= PL2/(EA)={100833.3 ×

(22670+350+333)}/(197000×140)= 85.4mm △ L 3= ( σ L3 ) /E= PL3/(EA)={100833.3 ×

(18330+350+333)}/(197000×140)= 69.5mm 差异伸长量: △L1-2 =△L1-△L2 =101.2-85.4=15.8mm △L2-3 =△L2-△L3 =85.4-69.5=15.9mm 差异荷载增量: △ P1= ( 2EA △ L1-2 ) /L1= ( 2 × 197000 × 140 × 15.8 ) /(27000+350+333)=31482N=31.48KN △P2={(EA△L2-3 )/L2 +(EA△L2-3 )/L1}×2= {(197000×140× 15.9)/(22670+350+333)+ (197000×140×15.9)/(27000+350+333)}×2=69237N=69.24KN
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根据千斤顶与油压表标定时检测数据知其一次线性方程: Y=0.05270x+0.68 式中:Y-7438#油表读数(MPa) ,x-压力机读数(KN)
各单元 7438#油表张拉读数值(差异张拉) 表一) (表一 7438#油表张拉读数值(差异张拉) 表一) 油表张拉读数值 ( 每单元锚索张拉长度 差异张拉力(KN) 油表读数(MPa) (mm) 31.48 69.24 2.3 4.3

第一单 27683 元 第二单 23353 元 第三单 19013 元 一次线性方程:Y=0.05270x+0.68 机读数(KN)

式中:Y-7438#油表读数(MPa) ,x-压力

将第一单元拉至分步荷载的对应荷载△L×P/(3×L)(第一张拉组张拉单元 的差异荷载) ,然后再与第二单元一起拉至第二单元对应荷载[2/L+1/(L-△L)] ×P×△L/3(第二张拉组张拉单元的差异荷载) ;

图4

锚索差异荷载计算示意图

此时加上第三单元锚索, 按照第二单元对应荷载的 1.5~2.0 倍作为循环荷载 起始点,进入循环加载试验。
其中,L 为孔深,△L 为各单元锚索长度差,P 为锚索极限破环荷载 A×fpuk 的 80%。

2.6.3 锚索的预应力在补足差异荷载后分 5 级按有关规范或规定 施加,即设计荷载的 25%、 50%、75%、100%、及 110%,张拉时每级荷 载稳定 2~5min,最后一级荷载应稳定 30min,并分别记录每级张拉 时钢绞线的伸长量和受力情况,核实伸长与受力值的相符性。锚索锁

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定后 48 小时内,若发现明显的预应力损伤现象,则应及时进行补偿张 拉。 7438#油表张拉读数值(五级张拉) 表二) (表二 7438#油表张拉读数值(五级张拉) 表二) 油表张拉读数值 ( 千斤顶 编号 施加张拉 力 10% 25% 50% 090317# 75% 100% 110% 412.5 550 605 22.4 29.7 32.6 式中:Y-7438#油表读数 张拉力 (KN) 55 137.5 275 7438#油表读 备注 数(MPa) 3.6 7.9 15.2 预张拉

一次线性方程:Y=0.05270x+0.68

(MPa) ,x-压力机读数(KN)

2.6.4 为克服地层徐变等因素造成的预应力损失,第一次张拉锁 定后 30 天左右,进行一次补偿张拉,然后锁定,切除多余钢绞线, 用混凝土封锚。 3.锚索验收封锚 3.锚索验收封锚 验收试验的目的是检验施工质量是否达到设计要求, 也称现场验 收试验或质量控制试验,它是针对所有工程锚索进行的;通过验收试 验,可获知锚索受力大于设计荷载时的短期锚固性能,以及设计条件 时锚索的安全系数,以验证设计的合理性和安全性。将验收试验结果

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与基本试验结果进行恰当的对比,可作为锚索长期性能评价的参考。 3.1 验收试验设备和方法: 3.1.1 试验设备包括张拉千斤顶、油压表、油泵和用于连接它们 的高压油管,以及相关变形量测系统和固定设施。张拉设备投入正式 使用前,应有具有相应资质的计量单位进行标定,且在有效期内,并 应绘制压力表与系统拉力曲线。 3.1.2 验收试验对张拉系统的精度要求一般较高,试验时对锚索 施加应力和变形需要几种设备同时进行测定,如精度较高的压力表、 压力传感器、千分表、游标卡尺、挠度计等。

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