預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)總結(jié)

【摘 要】本文通過對京珠南高速公路預(yù)應(yīng)力錨索施工的實踐經(jīng)驗，分析了預(yù)應(yīng)力錨索施工的工藝及部分注意事項。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力錨索；施工工藝

1.地質(zhì)工程概況

本標(biāo)段工程線路總體走向NE向、NS向，沿構(gòu)造溝槽穿越花崗巖低丘區(qū)，位于流溪河河谷盆地以北，巖性比較簡單，除山間谷地、小溪及其兩側(cè)山塘覆蓋有少量第四系沖洪積物外，主要花崗巖及其風(fēng)化殘積物——礫（砂）質(zhì)粘土。花崗巖性以中粗粒黑云母花崗巖為主，局部為中細(xì)粒或細(xì)粒黑云母花崗巖。風(fēng)化帶深厚，最大厚度50m以上，邊坡表層松散。許多邊坡中存在不利結(jié)構(gòu)面，坡腳出水，有水塘、濕地，有坍塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

2.預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計原理

當(dāng)施工開挖了高路塹之后對自然應(yīng)力狀態(tài)產(chǎn)生了重大改變，是造成邊坡失穩(wěn)的直接原因，因此路塹邊坡的設(shè)計措施是否合理是決定路塹邊坡穩(wěn)定的關(guān)鍵。

根據(jù)工程地質(zhì)條件及防護面積較大的實際情況，設(shè)計采用預(yù)應(yīng)力錨索這一新型受拉桿件對高邊坡進行“護腰固腳”防護。預(yù)應(yīng)力錨索一端與工程結(jié)構(gòu)物質(zhì)（鋼筋砼地梁）聯(lián)結(jié)，另一端錨固在地基的土層或巖層中，以承受結(jié)構(gòu)物的上拉力、拉拔力及土壓力，它利用地層的錨固力作用于地梁以使邊坡穩(wěn)定。

錨索所以能錨固在土層中作為一種新型受拉桿件，主要是由于錨索在土層中具有一定的抗拔力。當(dāng)錨固段錨索受力，首先通過錨索與周邊的水泥漿或水泥砂漿握裹力傳到砂漿中，然后通過砂漿傳到周圍土體。傳遞過程隨著荷載增加，錨索與水泥砂漿粘結(jié)力（握裹力）逐漸發(fā)展到錨索下端，待錨固段內(nèi)發(fā)揮最大粘結(jié)力時，就發(fā)生與土體的相對位移，隨即發(fā)生土與錨索的摩阻力，直到極限摩阻力。

抗拔試驗證明，拔力小時錨索位移量極小，拔力增大，位移增大，拉拔力達一定量時，位移不穩(wěn)定，甚至不加力，位移仍不停止，此時以為錨索已達到破壞階段，也就是錨索與土層間的摩阻力超過了極限狀態(tài)。

3.預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝

3.1工藝流程

預(yù)應(yīng)力錨索根據(jù)設(shè)計要求采用無水干鉆作用以確保錨索施工不致于惡化邊坡巖體的工程地質(zhì)條件和保證孔壁的粘結(jié)性能。

預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝流程圖

3.2施工工藝及注意事項

3.2.1施工前的準(zhǔn)備工作

施工前除做好錨索施工分項工程組織設(shè)計外，還應(yīng)做好以下工作：

①邊坡開挖達到施工作業(yè)要求，并平整好錨索操作范圍內(nèi)的場地以便于鉆孔施工。

邊坡開挖前首先要做好坡頂截水工程及必須的監(jiān)時防排工程；開挖時嚴(yán)禁從上而下全斷面開挖，應(yīng)采取開挖一級，加固一級的施工方法，對于特殊的具有變形跡象邊坡的開挖應(yīng)考慮同級中分段跳槽開挖或由兩側(cè)逐漸向中間推進開挖并及時進行支錨的方式進行；對于巖質(zhì)邊坡開挖時嚴(yán)禁采用大爆破，在接近設(shè)計坡面時，應(yīng)采用光面控制爆破。

②布置好施工場地和制索場地，機械設(shè)備和材料經(jīng)標(biāo)定檢驗后進場。

③搭設(shè)工作平臺并安裝防護欄桿掛網(wǎng)以確保施工過程中的安全。

④移機就位，根據(jù)測量結(jié)果校正孔位和角度，以防間距偏小不均勻?qū)⒃斐扇哄^效應(yīng)而降低錨固力。錨索的傾角與施工機械性能和地層土質(zhì)有關(guān)系。一般來說傾角大時，錨桿可以進入較好的土層，但垂直分力大，對支護樁及錨樁地梁受力大。因此設(shè)計錨索傾角一般在13°～30°之間為好。

3.2.2錨索孔的鉆鑿

有效高速地鉆鑿滿足要求的錨孔是預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的關(guān)鍵之一，也是錨索施工中控制工期的關(guān)鍵工序。

首先，選擇機具是關(guān)鍵。根據(jù)地層的類型、鉆孔（直孔）、施工方案（干作業(yè)）選擇我國自行設(shè)計制作的MGJ50型壓縮空氣動力的水平潛孔沖擊鉆機，其優(yōu)點是機身小巧，移動方便；在干作業(yè)時有較大的優(yōu)越性。

其次，錨孔鉆進采用無水干鉆，以確保錨索施工不致于惡化邊坡巖體的工程地質(zhì)條件和保證孔壁的粘結(jié)性能。

第三，鉆進過程 應(yīng)對每個孔的地層變化，鉆進狀態(tài)（鉆壓、鉆速），地下水及一些特殊情況作現(xiàn)場記錄。對以下一些特殊問題要作特殊處理：

滲水處理。

在鉆孔過程中或鉆孔結(jié)束后吹孔時，從孔中吹出來都是一些小石粒或黃色粒而無粉塵，說明孔內(nèi)有滲水，巖粉多粘于孔壁，這時若孔深已夠，則注入清水，以高風(fēng)壓吹凈，直至吹出來清水；若孔深尚淺，雖沖擊器工作仍有進尺，也必須停鉆，拔出鉆具，清孔后再繼續(xù)鉆進，如此循環(huán)，直至結(jié)束，否則易產(chǎn)生卡鉆。如孔內(nèi)滲水量大，有積水，吹出的是泥漿和碎石，這種情況巖粉不會粘住孔壁，可采用跟套管濕作業(yè)施工，即增加水沖鉆入，采用內(nèi)外套管鉆進并拔出，反復(fù)提內(nèi)鉆桿沖洗到預(yù)定深度。此外可先在周邊鉆排水孔以降低水位減少滲水量，然后再施工錨孔。

3.2.3錨索制作安裝

本工程錨索材料選用高強度、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，一根錨索由四根7×?5的鋼絞線組成，單根鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強度不小于1460Mpa。

錨索編束前要對鋼絞線進行篩選，有死彎、機械損傷及銹坑的應(yīng)剔除，然后將鋼絞線順直、均勻地排列，按設(shè)計長度，采用機械切割鋼絞線，嚴(yán)禁電弧切割及焊接，以確保鋼絞線的強度。

錨索編排時要確保每根鋼絞線都順直排放不纏繞，錨固段架線環(huán)與緊箍環(huán)每隔1m間隔交替設(shè)置。錨固段綁孔完成后，在自由段每根鋼絞線上涂抹防銹漆和黃油，將四根鋼絞線綁孔成索，再外套壁厚不小于2mm的熱縮型塑料管，與錨固段相接處用熱縮帶綁孔，最后進行加熱使熱縮管、熱縮帶緊固于錨索上。

自由段每隔1m設(shè)置一處定中件，以保證鋼絞線順直、居中，保證錨索周邊有一定的保護層厚度。注漿管采用柔軟能承受2.0Mpa以上壓力的PVC管，錨索制作時將其與索綁扎在一起，注漿管距孔口距離在50～100mm為宜。

錨索水平運輸中各支點間距不得大于2m，錨索彎轉(zhuǎn)半徑不宜太小，以不改變錨索結(jié)構(gòu)為限，垂直運輸時，除主吊點外，其他吊點應(yīng)能使錨索快速、安全脫鉤；運輸、吊裝過程中，應(yīng)細(xì)心操作，不得損傷錨索及其防護涂層。

安放錨索入孔時，可在錨索頭部加開孔導(dǎo)向頭，安放到位后在孔中設(shè)置注漿塞，預(yù)埋注漿排氣孔。

3.2.4注漿

壓力注漿對錨索的抗拔力起決定性作用。當(dāng)注漿塞內(nèi)強度大于20Mpa后方可注漿。本工程設(shè)計采用525#水泥漿進行灌注。注漿液應(yīng)攪拌均勻，隨攪隨用，漿液應(yīng)在初凝前用完，并嚴(yán)防石塊、雜物混入漿液。注漿作業(yè)開始和中途停止較長時間后，再作業(yè)時宜用水或稀水泥漿潤滑注漿泵及注漿管路。采用孔底返漿法注漿，先用0.4Mpa的注漿壓力注漿至排氣管溢漿，然后封閉排氣管再用1～2Mpa的注漿壓力注漿，直至穩(wěn)定。

灌漿壓力使水泥漿顆粒滲入到周圍土層中去增加了錨固體與土層的摩擦力，從而增加錨桿的抗拔力。

在抗拔力要求較大的情況下可采用二次高壓劈裂注漿技術(shù)。二次高壓劈裂注漿就是在一次注漿完成后，砂漿體達到初凝值時，利用高壓泵進行二次注漿，劈裂注漿主要是利用壓力將漿液似利斧般劈開一次注漿體，然后再進入軟弱巖土層和裂隙中；漿液在劈入土層過程中，對巖土體產(chǎn)生充填、擠壓、擴散、骨架、離子交換等幾種加固效應(yīng)。

3.2.5張拉與鎖定

預(yù)應(yīng)力錨索張拉的預(yù)應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力混凝土不是一個概念，預(yù)應(yīng)力混凝土是增強混凝土的性能，而預(yù)應(yīng)力錨索只是減少位移，并不增強錨索的抗拔性能，為此對預(yù)應(yīng)力錨索的張拉要求，也不能等同于預(yù)應(yīng)力混凝土。

錨索張拉采用穿心式千斤頂，必須待孔內(nèi)水泥漿及鋼筋砼地梁的強度分別達到25、22Mpa后方可進行錨索預(yù)張拉。

為避免相鄰錨索張拉的應(yīng)力損失，可采用“跳張法”即隔1拉1的方法。因錨索間距較近，引起錨固土層中應(yīng)力疊加作用使土體向基坑一側(cè)變形，相鄰后張拉的錨桿使已張拉錨桿預(yù)應(yīng)力降低，同時作為整體地梁，在相鄰錨索施加預(yù)應(yīng)力后向迎土方向變形大，使原已加預(yù)應(yīng)力的錨桿受變位而損失預(yù)應(yīng)力，這部分應(yīng)力損失較大。

故采用“跳張法”超張拉力為設(shè)計拉值的1.1倍，以確保前期預(yù)應(yīng)力值。張拉分為二次五級張拉。第一次張拉力為預(yù)張拉值的一半，待每根錨索張拉完第一次后，再依次進行第二次張拉，直到張拉噸位，每次張拉應(yīng)分五級每級需要穩(wěn)定5分鐘，最后一級需穩(wěn)定10分鐘，再無變化可以鎖定。

鎖定錨具采用XM15-4型，鎖定后，若發(fā)現(xiàn)有明顯預(yù)應(yīng)力損失時，應(yīng)進行補償張拉。

4.總結(jié)

錨固技術(shù)目前在我國巖土工程中得到廣泛應(yīng)用，被作為治理邊坡病害、深基礎(chǔ)處理和隧道圍巖加固等工程措施的主要手段之一。因其工程效果好，施工靈活和經(jīng)濟合理等等優(yōu)點。因此被越來越多的應(yīng)用在特殊條件下巖土工程地質(zhì)病害問題上。