高边坡预应力锚索框架梁施工技术.doc

高边坡预应力锚索框架梁施工技术陈良生（福州诺成工程项目管理有限公司 福建福州 350001） 摘 要：本文阐述了高边坡预应力锚索施工的施工工艺、施工操作步骤及要点，施工过程中特殊问题的处理措施及施工安全要点。关键词：预应力锚索框架结构 高压注浆中图分类号：文献标识码：B文章编号： High slope of prestressed anchor beam construction technologyChenLiangSheng（Fuzhou nuocheng engineering project management Co., LTD Fuzhou 350001）Abstract：This paper describes the construction process of the high slope prestressed anchor cable， construction steps and points， special measures to deal with the construction process and construction safety points .Keywords：Prestressed anchor cable Frame structure High-pressure grouting1 工程概况1.1 地形、地貌 本工程建发北湖苑工程（一区）位于福州市新店镇浮村，总建筑面积62478.29m2，其中地下室二层，地下建筑面积14539.63m2，地上共3座楼（1#-3#），每座38层，建筑面积47938.66m2，建筑总高度116.3m，为一类高层住宅建筑。场地南侧为蒲山北坡，福州第七中学位于坡顶（由一段挡土墙与施工现场分隔），东侧为南平路，北侧与在建琴亭湖之间为在建规划路，西侧为浮村居民住宅区。由于福州七中位于坡顶，如果后边坡坍塌，将造成严重社会影响，且旧挡墙下还有二层地下室防空洞，土方加固方案不 能破坏防空洞。后边坡场地狭窄，离旧挡墙及邻近建筑很近，针对边坡开挖情况，为保证边坡加固质量，由施工单位和业主、监 理、设计等单位共同成立了边坡综合治理小组，对边坡进行动态 作者简介;陈良生,男,1967年4月出生,硕士,一级建造师，国注造价师，国注监理工程师收稿日期：2012-3-5设计、施工。通过多次理论论证，现场勘察并进行多方咨询，确定了采用压力分散型预应力锚索框架梁对边坡进行加固的实施方案。本高边坡加固方案由福建省建筑设计研究院设计。本文重点阐述了高边坡预应力锚索施工技术要点及施工过程中一些特殊问题的处理措施。1.2 压力分散型预应力锚索框架梁加固方案1.21 压力分散型预应力锚索作用机理 预应力锚索框架梁是通过锚固在坡体深部稳定岩石上的锚索将力传给框架梁，再经框架梁将不稳定坡体连成一体，使岩体间的正压力和摩阻力大大提高，增大抗滑力，限制不稳定坡体的发育，从而起到了加固边坡稳定坡体的作用。锚索孔内高压注浆，使浆液填充了锚孔周围坡体内裂隙，提高了坡体的整体稳定性。1.22 工程地质情况 场地边坡土层至上而下为：素填土：松散，层厚0.83.3m；粉质粘土：可塑-硬塑，层厚8-12.45m；全风化花岗岩：极软岩，层厚8.811.3m；砂土状强风化花岗岩：松散，层厚0.8-3.3m；碎裂状强风化花岗岩：可塑-硬塑，层厚812.45m；中风化花岗岩：极软岩，层厚8.811.3m；1.23 高边坡支护组合型式东西段高边坡采取不同的支护型式，其中：西段高边坡长度约105米，高度约15.2米-21.5米,采用双排人工挖孔桩+预应力锚索结构。第一排桩（10005000）桩中距旧挡墙2030mm，共计19根。第二排桩（12002500）桩中距旧挡墙5530mm，共计42根。两排桩的桩顶各设QL圈梁并通过LL连梁及200厚盖板连接成整体，在内侧圈梁设置2800mm高斜柱，保护挡土墙框架，以防出现挡墙水平位移。预应力锚索两道间距4500mm，通过腰梁与人工挖孔桩连成整体。锚索1502500，L=32m，抗拔力设计值Na=800KN。东段高边坡总长度约90米，高度约21.7米，坡顶以下13米高度采用4道锚索和框架梁+3道锚杆，余下8.7米高度采用4道锚杆。单排人工挖孔桩10004000，共20根。孔桩桩顶设有锚梁，锚梁上设置2800mm高斜柱，保护挡土墙框架，以防出现挡墙水平位移。具体型式如图一所示。2 预应力锚索具体设计预应力锚索结构图详见图二。图中压力分散型锚索由2-4个单元锚组成，每个单元锚分别由2根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体组成（钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套对称地锚固于钢质承载体上，要求其单根的连接强度大于200KN）。注：4根钢绞线2个单元锚，6根钢绞线3个单元锚，8根钢绞线4个单元锚索组成，各个单元锚由长度为Lm/n（n为钢绞线根数/2）共同组成复合型锚索的锚固段。）钢绞线为s15.24，强度1860Mpa的高强度低松弛无粘结钢绞线。钢质承载板要求采用45号钢材加工制作，其厚度为2cm。钢绞线架线环采用高强塑料制作，其材料强度不低于30MPa。锚索张拉锁定后，应先在锚垫板补浆孔补浆，再进行外锚头封锚。为利于锚索框架梁内坡面排水，应在框架横梁顶面及镶边顶面采用粘土夯填，设坡度为10%的排水坡，再进行坡面绿化防护。夯填粘土粘粒含量不小于85%，且应夯填密实。3 预应力锚索施工工艺流程锚索框架砼浇注锚索张拉锁定封锚养护、喷涂锚索编号报验清理坡面钻机就位钻孔清孔锚索入孔一次注浆锚索制作、拉拔试验测定锚孔位置报验报验二次注浆4 预应力锚索施工操作步骤及要点4.1 定位 钻机就位时应准确，底座应垫平，钻杆的角度应用罗盘校核，垂直度偏差不大于1%,度角度偏差不大于1.0度。成孔施工前应在场地中挖好排水沟及准备好循环浆池，以避免因泥浆随意排放而影响施工。4.2 钻孔 抗浮锚杆土层段采用YB-100型钻机，150钻具成孔，在容易塌孔的地段则泥浆护壁或跟管钻进成孔;岩层段则采用150金刚石钻头钻机成孔。钻进后要反复提插孔内钻杆，并用水冲洗孔底沉渣直至出清水，再接下节钻杆，应比要求深度多钻50cm以上。4.3 清孔在成孔后应及时进行清孔、洗孔，拟采用高压空气和高压水双管同时进行清洗孔。高压水可采用高压注浆泵加压，压力不小于10MPa，出水管底端部应塞紧，在底部水管侧面均匀开设4个出水孔，孔径为5mm。高压空气管出气口可略低于水管的出水孔，并同时自下而上注入空气和高压水，直至孔口溢出清水为止。 4.4 锚索制作 本工程采用6-8根15.24mm的高强度、低松驰无粘结钢铰线制作而成，中置二次注浆管，二次注浆管顶部自由段为铁管21，下部为PVC塑料管，自由段以下每隔1000mm开2个小孔，开孔后用橡皮圈或工程胶布密封，注浆管端部距锚索端部500mm，两端连接时，塑料管套入铁管，铁丝绑扎，四周环列钢绞线，钢绞线每隔1-1.5m设置一个架线环并用铁线绑扎固定好，在绑扎过程中钢绞线都要顺直，不要歪扭，更不要有交扭现象。钢绞线自由段应除油，除锈，刷沥青船底漆，沥青玻纤布缠裹三层，外套高密度聚乙烯（HDPE）或聚乙烯塑料管，自由段两端200mm范围内，用黄油充填，外绕扎工程胶布固定，自由段长度详见各剖面图标注。要求组装后的锚索整体性好，每根钢绞线上无伤痕，搬运过程中不走形错位，注浆管通畅，锚固段钢绞线无油污。最后在锚索上拴上孔号，以便对号入孔。4.5 锚索入孔 锚索入孔之前，要事先搭好作业平台，便于作业，作好准备工作之后，数人抬着锚索运到孔位。为了安全起见，宜用绳子拴在锚索的适当位置，然后将锚索插入孔中，前面的人站在作业台上，统一口令，同时用力向孔中推送锚索，因锚索较长，后面的人要协同前面的人共同推送锚索，直至把锚索送到位。值得注意的问题是，锚索外露端要满足张拉工作长度，要准确计算，不能凭眼睛估计，防止出现锚索张拉工作长度不够或外留端过长的现象，前者锚索无法张拉，后者保证不了锚索的设计长度。4.6 注浆注浆分两次进行，第一次为常压注浆，注浆压力为0.81.0Mpa。钻孔完成后，第一次注浆通过可移动的一次注浆管从孔底向外灌注水泥浆（水灰比0.5：1）或水泥砂浆（灰砂比1：1），从而将孔中泥浆置换掉，直到孔口大量冒浆即可停止，并抽出一次注浆管。当第一次注浆初凝时（一般24小时），在预埋的灌浆钢管上进行第二次压力灌浆，采用纯水泥浆，水灰比0.5:1，注浆压力达2-3MPa，应观察周围土体是否冒浆上拱开裂，如果出现上述现象，应停止注浆，采取措施后方可恢复注浆，二次注浆压力上升至10Mpa后，关闭注浆阀门，稳压3分钟，方可卸掉压力。4.7 锚索框架砼浇注 框架梁施工与一般钢筋砼施工工序大概相同，框架梁施工前应整平坡面，使之平整，顺适，以保证框架梁充分发挥作用，锚索框架采用C30进行浇注。施工时应根据实际情况调整平台附近框架梁长度，使锚索、锚杆框架梁单元处于每级边坡中央，砼浇注前框架梁内锚索用波纹钢管套住。框格内防护采用三维网植草防护，框架间设置2cm变形缝，用浸沥青木板填塞。如图三所示。图三 锚索框架结构4.8 锚索的张拉与锁定 锚索张拉锁定前，施工单位应会同有关单位对锚索进行质量验收，通过验收后方可进行锚索整体张拉锁定；锚索可在锚固体强度大于15Mpa并达到设计强度等级的80%后方可进行张拉。锚具为DWM锚具，用YC-100型穿芯式千斤顶、电动油泵加荷锁定。锁定张拉系统事先经过标定，并用此油压表的读数换算成张拉压力进行控制。张拉过程中，按照设计要求张拉荷载分级及观测时间进行，每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移不应少于3次。当张拉等级达到设计拉力时，保持10分钟（砂土）至15分钟（粘性土，在观测时间内测读锚头位移）3次，每次测读位移值不大于1mm才算变位趋于稳定，否则继续观察其变位趋于稳定方可。张拉顺序须考虑对邻近锚索的影响，采用隔位张拉。锚索张拉控制应力不得超过钢绞线强度标准值的75%。锚索锁定时，先进行每个单元锚张拉，然后再统一分两级张拉锁定荷载的1.1倍，再松弛至锁定荷载锁定，锚固体及框架混凝土强度达到设计强度80%以上后，进行锁定。锚固后，切断外露钢绞线，然后从钢垫板注浆孔注入水泥砂浆将套管内自由段用水泥浆包裹，最后用混凝土封闭锚头。5预应力锚索施工过程中存在的一些特殊问题及处理方法5.1 渗水处理 在钻孔过程中或钻孔结束后吹孔时，从孔中吹出的都是一些小石粒和灰色或黄色团粒而无粉尘，说明孔内有渗水，岩粉多贴附于孔壁，这时，若孔深已够，则注入清水，以高压风吹净，直至吹出清水；若孔深不够，虽冲击器工作，仍有进尺，也必须立即停钻，拔出钻具，洗孔后再继续钻进，如此循环，直至结束。有时孔内渗水量大，有积水，吹出的是泥浆和碎石，这种情况岩粉不会糊住孔壁，只要冲击器工作，就可继续钻。如果渗水量太大，以至淹没了冲击器，冲击器会自动停止工作，应拔出钻具进行压力注浆。岩隙间出现大量岩隙水的处理：第一次钻进后出现大量水，甚至是压力水，应让其自然排水，第二次再利用钻杆前端吹气再排水一次，后视土壤内干燥程度如还有较大水再吹气，如无水可进行部分压力注浆。5.2 注入率大、灌浆难以正常结束时的处理 第一孔钻进达到深度要求后, 对注入率大、灌浆难以正常结束的孔段，应暂停灌浆作业，出现注浆一直注不满应可判定为该位置有较大岩隙间裂缝，处理方法：先进行无压力注浆，要求采用浓砂浆浆液，对大的孔隙先行填补，以迅速封闭锚孔周边裂隙；水灰比初拟为0.350.4，水泥强度等级采用42.5级，不要求全满，时间间隔24小时后再采用压力注浆，以达到水泥浆堵满岩隙的目的。5.3塌孔与卡钻处理5.31 对塌孔的处理由于建发北湖苑一区工程地质条件复杂,岩体风化严重,构造裂隙发育,岩体破碎。对有些孔内经常出现塌孔的现象,我们采取了灌浆固壁的方案,边钻边灌,逐步成孔,对个别孔位由于裂隙密集、裂隙延伸距离长的地段,若采用普通灌浆法,灌浆量非常大,为此采取了间断灌浆法,取得了较好的效果。采用跟管的施工方法应先判定无法钻进的位置，如在预应力锚索的锚固端侧应经过设计同意，相应增加锚固长度，以达到原设计效果，如在自由端采用跟管，则为最好办法，如我们施工的原挡土墙及挡墙后的回填部分，可用跟管方法，但跟管的成本较高应经建设单位同意才能使用。5.32 对卡钻的处理 发现卡钻时就难于处理，有可能断钻杆，丢冲击器，甚至会使全部钻杆丢在孔中。在正常钻进中出现卡钻现象，经过处理仍然卡钻，此时应退卸钻杆，钻机保持在原位，采用止浆袋向孔中定位注浆，把岩孔周围的破碎岩块胶结起来，待砂浆有一定强度时再重新打孔，以便顺利穿过破碎带。不管在那种岩石中钻孔，都要及时排渣，在钻进过程中要随时观察进尺情况，发现不正常情况时要作出正确判断，采取相应措施予以解决。6 结束语 锚固技术目前在我国岩土工程中得到了广泛应用，已作为治理边坡病害、深基础处理和隧道围岩加固等工程措施的主要手段之一。因其具有工程效果好、施工灵活和经济合理等优点，因此被越来越多地应用在特殊条件下岩土工程地质病害问题的处理中。参考文献： 1杨尚柏，高路堑边坡预应力锚索施工技术A，科技情报开发与经济，2006，16卷（8期）：287-289。 2刘丽唏，预应力锚索施工技术 B，山西建筑，2003，29卷（9期）：4748。 3熊 洁，锚杆框格梁复合支护技术在湘府路边坡防护加固工程中的应用，广东建材，2009（6）：110111。 4廖振明，高边坡预应力锚索（杆）试验孔基本试验，公路交通技术，2006（2）：1115。 5曹兴松、周德培，软岩高边坡预应力框架梁的一种新型设计方法A.公路交通技术，2004（8）：25-28。