浅谈预应力锚索施工技术

浅谈预应力锚索施工技术　熊凯斌．　（中铁隧道集团有限公司第一工程处，河南新乡４５３０００）　【摘要ｌ锚固技术可以保证边坡及各种建筑物在地基内的稳定，在目前国内的高边坡或滑坡处治等　施工中广泛使用。文章主要是介绍岩土锚固中锚索施工的施工管理、施工工艺及施工过程中的一些经验，以　供类似工程锚索施工时参考、借鉴。　【关键词】锚固技术；预应力锚索；施工技术　【中圈分类号】Ｔｕ７５７　【文献标识码】Ｂ　１预应力锚索施工前准备　２．１．２钻孔设备选择　对锚索钻孔设备：要求钻孔方向可任意选择；孔径可　岩土锚索是隐蔽工程，其施工方法直接关系到锚索的　以调整和选择，具备就位条件；钻孔速度，钻孔深度不受　承载能力和工程质量，由于施工方法、施工机械、使用材　设备限制；具有护孔设施等。目前用于岩土锚固造孔的设　料和施工技术的不同，都会使工程效果产生很大的差异。　备有冲击钻、旋转钻、旋转冲击钻。在地基中造孔的速度　因此在预应力锚索施工前进行全面的施工调查和制定合理　取决于冲击、推进、旋转、排碴四种功能。为能在较大深　的施工组织计划就显得尤为重要。　度的地基中钻进，采用潜孔冲击钻较为合适。当地层软弱、　１．１施工调查　　．松散、岩层破碎时，可加套管，防止钻孔坍塌及软弱地层　（１）工程设计及地基情况；锚固地基的地层结构、构　缩孔。潜孔冲击钻则以冲击旋转剥离的钻孔为原则。　造及特殊情况；　２．１．３造孔精度　（２）地下水状态及水质条件；了解地下水的承压情况，　锚索施工的造孔精度以对所形成的锚固及锚固建筑物　对钻孔、灌浆的影响；　不产生不良影响为准，其精度的应许范围为：（１）钻孔斜　（３）地下埋设物、障碍物，在工程施工中的相互影响　率：较好岩石地基为１／１００—１／２００；砾石层、堆积层及不　和防护处理；　均质互层，其精度在１／５０以下；较深的钻孔，可适当放宽　（４）邻近建筑物状态和周围环境，预测可能出现的问　要求；（２）钻孔深度应根据地基中锚固段地质条件确定：　题和处理措施，此外还应注意施工前后出现公害的可能性；　一般应保证锚固段的有效长度及安全储备并有０．５ｍ预留深　（５）关于锚索施工中，可能出现的钻孔排水，请洗用　度，作为设锚时带动孔壁岩土碎屑堆放的空间；（３）钻孔　水及其他废弃物处理等情况；　孔径、倾角、水平角等的误差，参照国际锚固协会（ＦＩＰ）　（６）限制作业条件及环境安全调查，特别是地下管线，　地锚规范，采用如下值：与锚固钻孔轴的误差在７５　ｃｍ以　地面高压线等；　　’下；与设计锚固轴线的倾角、水平角误差在士２．５。以下；　（７）施工场地运输条件及其他调查，对地上、地下的　锚固布置误差为锚索长度的１／３０以下。　施工空间、各种施工设备及施工安全、道路工程，水文、　２．１．４洗孔　气候条件等。　洗孔方式有两种：一是用高压风坎洗；这种洗孔方法　１．２施工管理　可避免泥浆抗积孔壁，　影响结合力。二是用高压水冲，这　施工管理包括：（１）施工计划及施工组织安排；（２）　种方法可避免尘埃附孔壁，影响孔壁结合强度　作业程序：包括锚索制作、造孔、设锚、搅拌灌浆、张拉、　２．２锚索制作　锁定等；（３）施工、质量、安全、技术管理等。。。　２．２．１锚索材料　２施工工艺　（１）承拉钢材。采用预应力钢绞线时，钢绞线必须符　合《预应力。混凝土结构用钢绞线》ＧＢ５０２２４—９５国家标准　２．１造孔　生产的高强度低松弛预应力钢绞线。在锚索制作时采用的　２．１．１钻孔方法的选择　股数，根据承载能力选用。一般选用４－６股为宜，也可选　钻孔方法选择需考虑以下问题：（１）地层条件，自由　段及锚固段设置的选择；（２）锚索承载能力及锚索制作外　［收稿日期］２００５一Ｈ一１１　部轮廓尺寸，锚孔的直径、深度、方向及倾角；（３）钻孔　［作者简介］熊凯斌（１９７６～），大专，助理工程师，　位置及施钻顺序；（４）进场道路及设备布置。　主要从事土木工程现场施工技术管理工作。　四Ｊ１ｌ建筑第２６卷３期２００６．６　１＇４１　维普资讯 http://www.cqvip.com

积物，影响灌浆质量。对于浆液的质量要　求如下：（１）浆液应用搅拌机搅拌，达到规　定稠度　直到均匀为止，然后缓慢搅拌，一　直到灌浆结束；（２）灌浆过程中要严格排除　孔内的气、水，且不影响灌浆质量。（３）在　浆体未凝固前不得移动锚索，并需要进行　养护。（４　）锚孔浆液容量一般取设计用浆　量的１２０％～１３０％，裂隙发育和存在溶洞、　图１预应力锚索结构示意图　溶缝时将会超灌很多，制浆前将充分注意。　２．３．３　灌浆压力　用更多的股数。同时要求钢绞线保证粘着力，无油脂及泥土　锚孔中的浆体在凝固时，如果完全不漏浆，将有小膨胀。然　等物质玷污，无锈蚀、砸伤、死弯等。　而在岩土锚固孔内由于有裂缝及空隙，灌浆被渗入岩土体中，因　（２）防护材料。对永久锚索要求防护材料有足够的寿　此会产生缩孑Ｌ。当不产生漏浆时，一般情况将产生１％～２．５％　命，在钢绞线张拉时，仍附着牢固，在钢绞线拉伸时不易脱落　的缩孔（按孔深计），为填充空孔，需要进行二次灌浆。二次灌浆　及产生开裂等。自由段采用的包塑，要求防渗漏，一般采用　的压力可很小，甚至无压力，孔口插管自流注入即可。　聚乙烯塑料。　２．４张拉与锁定　（３）构造用材料。锚固体中的扩张环、箍环可用变形量　预应力锚索须在灌浆体及抑制件、结构物混凝土工程达　较小的尼龙或工程塑料制作，使既有利于钢绞线成棱形构　到龄期强度后，对锚索施加预应力，并通过张拉试验来确定　造，又使钢绞线张拉时对浆体产生压应力。同时灌浆管应具　是否满足设计规定的承载力。张拉示意图见图２。　有一定的强度，在压力灌浆时不致胀裂。　２．２．２锚索制作工艺　２．４．１施加预应　永久锚索的制作是十分严谨的，为保证锚固工程的寿　力值　命，需严格制作，锚索结构见图１。制作工艺如下：　施加预应力　（１）根据设计要求，切断钢绞线。短钢绞线不得接长以　的大小。包括两部　免接头强度不够，影响承载力及接头锈蚀。　分：一是锁定时的　（２）预应力锚索除锈。在除锈时，需使用钢刷认真除去　预应力水平；二是　钢丝缝隙的铁锈，使用除锈剂时对其性能应注意选择，最好　施工时的超张拉　采用碱性或中性除锈剂。　值。　（３）锚固段及自由段安装。在锚固段安装时，锚固段内　（１）施加预应　扩张环及箍环按１．０　ｍ左右的间距设置，为防止钢绞线散　力的大小取决于　开，影响设锚，同时避免下锚时泥土灌入堵塞注浆管，一般情　图２预应力锚索张拉示意图　锚固工程使用要　况在锚固体前端装有锥形的导帽。导帽应牢固地焊于钢绞　求及预应力保证年限。对于永久锚索，施加应力值可取设计　线上。然后按照设计吨位组合钢绞线后，在外安装隔离防护　荷载的１２０％左右。对于岩石地层的锚索，预加应力值可取　层，包裹式的隔离层可将整根锚固体包完，直至自由端、锁定　１２０％左右；土质地层可取１３０％的值。对于滑坡锚固，由于　头。自由段安装时主要处理好自由拉伸和防护的结构，因此　已产生滑移，预加应力值宜小些，采用低于设计荷载１０％～　自由段的钢绞线必须除去锈蚀，涂上防护材料，然后包塑，包　２０％的值施加预应力值。未产生滑移的抗滑坡锚索，可较已　塑与钢绞线留有约１　ｉｉｕｎ左右的缝隙，最后捆扎、定位居中　滑移者略微提高。　２．３浆液制作与灌浆　（２）施工预加应力。岩土锚索采用的是自锚式锁定。施　锚固灌浆是极为重要的工序，直接控制锚固体的承载能　工期间的预应力损失包括：钢绞线拉伸、锚具及垫板等压紧、　力。灌浆工艺有配置、制浆、注浆三道工序组成。　锚索在夹片锚楔中滑曳以及地层的压缩等。　２．３．１浆液配置　２．４．２张拉工序　根据锚固体对浆体强度的要求，浆液配置主要有三种：：　（１）初值预拉。由于钢绞线在锚索中，不可能做到受力　（１）纯水泥浆：由于锚固体小，水泥用量少，采用纯水泥浆是较　完全相等，因此在张拉前对单根钢绞线须选定吨位进行预　方便的，其水灰比一般为０．４５左右。（２）水泥砂浆：当锚固段　拉，使每根钢绞线处于初始的相同受力状态。　孔内存在裂缝时，由于水泥颗粒较细容易造成漏浆时，则不宜　（２）预应力张拉。根据设计张拉力的大小以及设计要　采用纯水泥浆，宜采用水泥砂浆，其配比为１：１：Ｏ．．４３的水泥、　求，张拉时应将施加的预应力值分成多级进行张拉。每次加　砂、水的配置。（３）速凝水泥浆：当要求速凝时，如活动滑坡锚　载，需稳定一段时间，一般情况岩石地层稳定时间宜在１Ｏ分　固、漏浆地层及仰孔时，往往加速凝剂，其配置不变。　钟左右；土质宜在２Ｏ分钟左右；松散、软弱地层稳定时闻宜　２．３．２制浆注浆　更长些。　应在成孔后立即下锚、灌浆，这样可避免锚孔及孔内沉　２．４．３锁定封锚　１４２　四川Ｉ建筑第２６卷３期２００６．６　维普资讯 http://www.cqvip.com

确认锚索承载能力后，全部锚索张拉够吨位产生工程效　到了设计要求及安全储备情况。　果后，可切断外露的工作钢续线　。锚孑Ｌｌ中补颦辱，用零凝　永久锚固工程的组成部分。　２．５锚固试验测试　封闭全部外露的锚具及金扈钢垫板等保护锁避要，使乏成瓣　为了检查锚固工程是否到达设计要求，须进行试验测　试，锚固试验可分为四种类型。　２．５．１拉拔试验　‘　磊　莘・　，　测测试誉　。　。　表　了　§身　晕蜥　成扫变化情况及规律，可　．　在锚索的锁定头下设置测力元件或采用预应力检测仪对锚　索的预应力进行测试。当采用测力元件时，一般埋人锚具锁　’　定头与垫板之间，其元件配装于锚索之中。采用预应力检测　仪时　仪器可随时运至工地进行监控测试，其设备较笨重，使　用时需要一定的设备及场地。　锚固工程方法之所以能够得到广泛应用推广，主要是因　为锚索受力明确，在预应力张拉时各项工程效果得到了确　认，拉拔试验是为了判断相应的地基的承载能力而进行的。　在工程实施前，进行拉拔，所获得的成果，纳入设计。保证锚　固的效果。　２．Ｓ．２张拉试验　３结束语　本文主要是通过对预应力锚索施工的各道工序进行了　总结，并对实际施工过程中采用的一些施工方法进行了归纳　说明，以供对类似工程的施工提出一些有益的借鉴和参考。　参考文献　张拉试验采用的荷载是实际设计的工程承载力，一般按　上述张拉办法进行，对每根锚索都进行１．２一Ｉ．３倍设计锚　固力进行确认张拉。为了解安全储备，推算锚索设计的可靠　性，可通过荷载与变形的特征关系曲线进行推定。　２．５．３验收试验　　＋［１］　Ｈ．汉纳著．锚固技术在岩土工程中的应用［Ｍ］．胡定，等译．　北京：中国建筑工业出版社，１９８７年．　［２］　熊厚金．国际岩土锚固与灌浆新进痕国际岩土锚固与灌浆新进　展［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，１９９６年．　验收试验也叫抽样，在钢绞线未切断前，采用特殊设备　对锚索的实际锚固承载能力进行抽样张拉，检查锚索是否达　（上接第ｌ４０页）其位移或偏离设计位置；（３）与设计单位　协商沟通，间距应尽量满足对称张拉时张拉设备的尺寸要　［３］　中国岩土铺固工程协会．岩士锚固工程技术［Ｍ］．北京：人民交　通出版社。ｌ９９８年．　还须精确计算和预设反拱度预留张拉压缩量，并结合经验　加经确定；其他外形几何尺寸的控制主要是在钢模的加工　求，梁体预应力筋应尽量布置在对称轴线上，从而尽可能地　制作和拼装工艺上：　①钢模在保证其本身的强度、刚度和　达到控制梁体张拉过程产生的偏心力；（４・）在保证预应力筋　稳定性的前提下，加工制作时，应做到尺寸精确、位置准　有足够的握裹力的前提下，尽量减小金属波的直径，力求张　确、支撑连接牢固、接缝平整、密贴；②在强度、刚度条　拉后的梁体受力接近于设计理论状态；（５）保证张拉时砼强　件和起重设备允许的情况下，　尽量加大模板的单元长度，　度，增强梁体的张拉刚度。实践证明，张拉时粱体砼强度大　于９５％时，梁体侧弯的现象有所减少。　３．２　梁体砼性能和砼养护质量的控制　（１）砼性能的控制　砼性能直接影响梁体的质量，因此，　必须控制砼的拌制质量。梁体砼采用坍落度为１２～１６　ｍｍ　减少拼装误差；　③要保证钢模有足够的强度和刚度。以确　保在砼灌注、搌捣的过程中不松动和变形。　　一（２）漏浆、蜂窝、麻面及表面裂纹的控制　铜模接缝　和横隔板处漏浆、漏捣、过捣导致粱体蜂窝、麻面以及表　面裂缝是梁体砼施工质量的通病，其控制和防治措施为：　①在钢模接缝和横隔板处用橡胶泥或石蜡壤塞接缝或用胶　条将接缝粘贴以防漏浆并在灌注过程中认真检查及时堵塞；　干硬性砼。为保证砼的匀质性，砼采用由电脑自动称量的进　料系统和强制式搅拌机组成的拌合站集中拌制。原材料的　质量标准为：水泥为４２．５普通硅酸盐水泥；碎石为粒径１０—　２５　ｍｍ，级配连续，泥砂粉尘含量不大于１％，针片状的碎石　含量不大于１％，砂采用河沙、中砂、含泥量不大于２％；外加　剂为ＦＤＮ高效减水荆，掺量为０．６５％。各种原材料用量应　②加强振捣，合理掌握振捣时间，防止砼漏捣和过度振捣；　③合理选择粗骨料，严格控制砼配合比，尤其是水泥、水　及减水剂用量；④拆模后应及时进行张拉，以抵消梁体表　面的收缩变形；⑤加强洒水养护，防止梁体表面水份散失　过快。　，　满足规范的偏差标准。　。．　投料顺序应控制为：砂＋碎石　ｌ＋水泥＋２／３水＋减水荆　＋１／３水，净拌合时间控制为：９ｏ一１２０　ｓ。　４结论　（２）养护质量控制。粱体砼养护是Ｔ梁现场预制的重　要工序过程。在夏秋季预制。粱体砼浇注后，应立即为梁　顶用蔗布进行覆盖，并充分洒水，在２４　ｈ内保持湿润状态，　（１）要加强施工组织管理，建立健全质量保证体系，　制定科学、合理和切实可行的施工方案及施工质量控制和　保证措施；（２）要高度重视前期准备工作，包括施工机具、　设备、材料、预制场地的选择和准备以及各项技术准备工　作等都应做到充分、扎实；（３），施工过程中应严格控制Ｔ　梁钢模加工、拼装、梁砼浇注、预应力施加等关键施工工　序；（４）要善于总结经验，在施工过程中　不断调整施工　以后每天隔２　ｈ浇水养护一次，防止梁体砼开裂。　３．３　粱体外观质量的控制　（１）梁体外形几何尺寸控制。梁体外形几何尺寸控制　主要有以下几项：梁长、梁高、梁底宽度、梁顶面宽度、　腹板厚度及垂直度。控制梁长除要求模板加工拼装准确外，　工艺和工艺参数，逐步提高工序质量。　四川建筑第２６卷３期２００６．６　１４３