談高邊坡預應(yīng)力錨索框架梁防護張拉施工

馮建通

1 概述

臨汾—吉縣高速公路ZK192+960.2～ZK193+348.6段左側(cè)二級以上邊坡防護為框架梁預應(yīng)力錨索，框架梁為“井”字形設(shè)計，縱橫交點處設(shè)置錨索。錨索結(jié)構(gòu)類型為壓力分散型，采用φ15.24無粘結(jié)鋼絞線。3級坡為8束長30 m錨索，258根，共長7 740 m，單根錨索設(shè)計荷載930 kN。現(xiàn)以8束長30 m錨索為例來說明其計算與張拉施工方法。

2 預應(yīng)力錨索張拉鋼絞線理論伸長量及差異荷載的計算

壓力分散型錨索由于束體被分成幾個不同的單元固定在孔內(nèi)不同深度處，不同承載體上的鋼絞線長度不同，整體張拉，難以實施，宜采用分步差異張拉的方法進行施工。其原理為，先計算出每個單元鋼絞線應(yīng)補償?shù)纳扉L值將其分配到每一級的張拉中。每級加荷時，先進行補償張拉，補償張拉到位后與下一單元一起張拉補償，按最長鋼絞線的單元逐級向最短鋼絞線單元逐級張拉，一級一級補償，一級一級整體張拉，直到達到最終荷載。

本工程中將8束無粘結(jié)鋼絞線分為三個張拉單元，1，2單元3根，3單元2根，三個單元錨索長度分別為30 m，27 m，24 m。每根錨索設(shè)計荷載為930 kN，按照平均分配法進行計算，則每束鋼絞線設(shè)計荷載為930/8=116.25 kN。根據(jù)設(shè)計要求及有關(guān)的錨索施工規(guī)范，由于各單元鋼絞線長度不同，張拉產(chǎn)生的伸長量各異，因此在不同單元張拉時應(yīng)施加不同預應(yīng)力，也即根據(jù)荷載的不同分步實施張拉。在施工中，先對第一單元的3束鋼絞線實施差異張拉，再對1，2單元共6束鋼絞線實施第二步差異張拉，最后再實施1，2，3三個單元8束鋼絞線張拉。

首先根據(jù)錨索中各單元鋼絞線的設(shè)計長度，分別計算不同長度的鋼絞線的理論伸長量和相鄰單元的差異伸長量與差異荷載。現(xiàn)將錨索各單元張拉參數(shù)的計算羅列如下:

ΔL1=(P×L1)/(A×E)=116 250×30 000/(1.95×105×140)=128 mm;

ΔL2=(P×L2)/(A×E)=116 250×27 000/(1.95×105×140)=115 mm;

ΔL3=(P×L3)/(A×E)=116 250×24 000/(1.95×105×140)=102 mm;

ΔL1－2=ΔL1－ΔL2=128－115=13 mm;

ΔL2－3=ΔL2－ΔL3=115－102=13 mm。

差異荷載:ΔP1=EA(ΔL1－2/L1)×2=1.95×105×140×(13/30 000)×2=23 660 N=23.66 kN。

ΔP2=[EA(ΔL2－3/L2)+EA(ΔL2－3/L1)］×2=[1.95 ×105×140×(13/27 000)+1.95×105×140×(13/30 000)］×2=49 949 N=49.949 kN。

其中，ΔL1，ΔL2，ΔL3分別為 1，2，3 張拉單元鋼絞線的理論伸長量;ΔL1－2為 1，2 張拉單元的差異伸長量;ΔL2－3為 2，3 張拉單元的差異伸長量;P為預應(yīng)力鋼絞線的平均張拉力，取單根設(shè)計荷載116.25 kN;L為預應(yīng)力鋼絞線的長度，mm;E為預應(yīng)力鋼絞線的彈性模量，取1.95×105MPa;A為預應(yīng)力鋼絞線的截面積，取140 mm2;ΔP1，ΔP2分別為 1，2 單元，2，3 單元的差異荷載。

3 預應(yīng)力錨索張拉前的準備

1)檢查錨墊板與斜托的銜接，使之密貼牢固，均勻受力。檢查其斜面，確保與錨索軸線方向垂直。

2)檢查錨索各束鋼絞線，保證不同單元的鋼絞線標識清楚，分類明確。

3)張拉設(shè)備的千斤頂、油泵儀表經(jīng)相應(yīng)的機構(gòu)進行標定，確保其計量準確，正常運行。本次8束錨索張拉使用2 000 kN的千斤頂，壓力表編號浙03820348，高壓油泵為柳州歐維姆ZB4-500型，已經(jīng)標定。校準方程為Y=0.034 8X－0.189 5，張拉數(shù)據(jù)見表1。

4)張拉作業(yè)平臺搭設(shè)要符合作業(yè)要求，安全穩(wěn)固，便于張拉施工操作，確保千斤頂軸線位置易于與錨索軸線重合，不壓拉錨索。

表1 8束長30 m錨索張拉數(shù)據(jù)表

4 錨索分步差異張拉

錨索的張拉在孔道注漿強度達到設(shè)計強度的75%以上，框架梁混凝土強度達到設(shè)計的80%后進行。正式張拉前，必須對錨索進行預緊張拉(每根錨索的8束鋼絞線同時張拉)，張拉力為設(shè)計值的10%。預緊張拉的目的是使錨索體完全平直，各個部位緊密接觸，預張拉一般進行1次～2次后放張，然后再開始正式張拉。張拉施工采用“雙控法”，以控制油表讀數(shù)為準，用伸長量進行校核。

8束錨索的張拉分三個張拉單元，分三步進行張拉。先張拉L1單元，由0加載至ΔP1即23.66 kN，伸長量由0至ΔL1－2(13 mm);在不放松L1單元的情況下，把工作錨具夾片裝在L2單元上與L1單元一起張拉，張拉加載至ΔP2即49.949 kN，伸長量為ΔL2－3(13 mm);然后將L1，L2，L3三個單元8束鋼絞線一起分5級(即設(shè)計荷載的25%，50%，75%，100%，110%)進行張拉。每級荷載張拉后，穩(wěn)定觀測時間不小于10 min，并保持張拉時間25 min～30 min。第5級張拉完成后，如果拉力沒有明顯衰減現(xiàn)象，方可進行鎖定。8束長30 m錨索張拉數(shù)據(jù)見表1。

張拉完成后，檢查錨具與墊板是否密貼，如有空隙采用補漿的方法進行填充，確保牢固、不留空隙。錨索外露的工作端鋼絞線要用切割機切除，切除后鋼絞線外露長度不小于5 cm，即時按設(shè)計要求封錨。

5 張拉注意事項

1)張拉過程中當實測位移(伸長量)值大于計算伸長量的10%或小于5%時，應(yīng)暫停張拉，查明原因并采取措施予以調(diào)整后，方可繼續(xù)張拉。

2)張拉時，加荷速率每分鐘不宜超過設(shè)計應(yīng)力的1/10，卸荷速率不宜超過設(shè)計應(yīng)力的1/5。

3)當張拉預應(yīng)力損失超過設(shè)計張拉力的10%時，要進行補償張拉。補償張拉應(yīng)在鎖定值基礎(chǔ)上一次張拉到超張拉荷載。

4)施工過程中必須做好相應(yīng)的觀測時間、位移、加載過程等記錄，對張拉的過程和結(jié)果進行整理，對施工過程中出現(xiàn)的問題進行總結(jié)和分析，以圖不斷改進施工作業(yè)水平。

[1]吳國華.壓力分散型錨索的施工工藝及質(zhì)量控制[M］.北京:人民交通出版社，2008.

[2]閻莫明.巖土錨固技術(shù)手冊[M］.北京:人民交通出版社，2010.