預(yù)應(yīng)力錨索在公路高邊坡施工中的應(yīng)用

王曉

摘 要：【4#公路】K0+780～K880段為高邊坡，此段地質(zhì)條件較差，巖石類型為二長花崗巖，邊坡自然坡度巖體風(fēng)化主要表現(xiàn)為礦物蝕變、裂面銹染等，弱風(fēng)化巖體以裂隙風(fēng)化為主，對于高邊坡的穩(wěn)定，錨索施工起到了關(guān)鍵性作用，文章以公路高邊坡錨索施工為例，介紹了預(yù)應(yīng)力錨索施工的施工方法，其施工經(jīng)驗值得本工程其他施工部位和其他工程借鑒。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力錨索；公路高邊坡；施工

1工程概述

藏木水電站位于山南地區(qū)加查縣，是雅江中游桑日至加查段規(guī)劃五級電站中的第四級，工程等級為二等大（2）型，裝機容量51萬千瓦（6×8.5萬千瓦），年發(fā)電量25億千瓦時。

預(yù)應(yīng)力錨索主要用于【4#公路】K0+780～K880段高邊坡支護(hù)，該邊坡巖性單一，節(jié)理發(fā)育，與坡面大角度相交，巖體質(zhì)量主要受節(jié)理裂隙及風(fēng)化卸荷作用，淺表部位順坡向卸荷裂隙發(fā)育，普通張開，局部充填次生泥，巖體總體屬弱風(fēng)化、強卸荷，結(jié)構(gòu)破碎，鑲嵌松馳。

2 施工布置

2.1、施工用風(fēng)

由2臺20m3和1臺40 m3電動空壓機供風(fēng)，供風(fēng)能力80 m3/min，布置在4#公路K0+650～K0+700段路基上。

2.2、施工用水

在江邊布設(shè)兩級泵站，分別設(shè)置揚程為100m的水泵，采用管道輸送至施工作業(yè)面。

2.3、施工用電

在K0+650～K0+700段安置8000KVA變壓器，提供施工用電。

2.4、灌漿系統(tǒng)

灌漿系統(tǒng)和混凝土拌合系統(tǒng)布置在路基超寬平臺上，平臺面積約7m2，高50cm，采用C20混凝土鋪底超平，漿液采用ZL-400制漿機制漿，灌漿采用3SNS灌漿機。

3 主要施工程序

錨索施工工藝流程：設(shè)備材料進(jìn)場→搭設(shè)腳手架→鉆機就位→鉆孔→安裝錨索→澆筑砼墊墩→一次性注漿→張拉→檢測→封孔→錨頭防護(hù)處理

4錨索施工主要方法

4.1、施工主材

4.1.1、鋼絞線

采用符合《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》GB/T5224-2003和ASTM A416-98標(biāo)準(zhǔn)的1860 Mpa，高強度低松弛無粘結(jié)ф15.24mm鋼絞線。

4.1.2、錨具

采用符合《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》GB/T14370-2000標(biāo)準(zhǔn)的OVM.M15-6系列。

4.1.3、鋼筋

采用符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)鋼筋。

4.1.4、水泥

采用祁連山普硅P.O42.5水泥。

4.2、施工排架

根據(jù)錨索分布情況需搭設(shè)承重施工排架。排架采用Φ48mm普通腳手架鋼管搭設(shè)，排架鋼管密度為1.5m×1.3m×1.8m（間距×排距×步距），臨空側(cè)一排設(shè)剪刀撐，每4跨設(shè)置一道斜撐。排架緊靠坡面，并與坡面通過連接筋進(jìn)行連接和加固。連接筋采用Φ25mm，L=1.0m，入巖0.7m，按2步3跨，梅花布置。

4.3、鉆孔

4.3.1鉆機及孔徑

800KN預(yù)應(yīng)力錨索采用MG—80型錨固鉆機+DHD240A沖擊器+DHD340-15B釬頭，孔徑120mm。

4.3.2成孔和清孔

1）鉆孔根據(jù)設(shè)計圖紙，用全站儀進(jìn)行測量放點，確定錨索孔位，經(jīng)過監(jiān)理工程師確認(rèn)后才能進(jìn)行鉆孔。

2）鉆孔深度應(yīng)滿足錨固段的有效長度及安全儲備并不小于0.5m的預(yù)留深度，孔深允許偏差為 0—+20cm

3） 鉆孔的孔徑水平方向，垂直方向的誤差不大于3cm，傾角的誤差不大于3.5°。

4） 成孔一般采用風(fēng)動潛孔錘干鉆成孔，但在遇到覆蓋層松散 ，成孔困難時，宜用螺旋鉆具成孔。

5） 成孔時，鉆機使用的風(fēng)壓 、轉(zhuǎn)速與成孔速度和鉆具的使用壽命有很大的關(guān)系，工作壓力只需使?jié)摽族N壓緊鉆頭即可。壓力過大，不但不會提高成孔速度，反而會增加回轉(zhuǎn)裝置的載荷；過小則會長時間讓鉆頭與潛孔錘脫離運轉(zhuǎn)，使鉆頭肩部的溫度上升結(jié)果不是使鉆頭肩部破裂就是柱齒脫落；

6） 回轉(zhuǎn)速度太低，鉆頭會沖擊以前破碎過的巖石上，因而降低成孔速度 ：轉(zhuǎn)速太高，會過度磨損鉆頭。以下數(shù)據(jù)是實際工程中的經(jīng)驗值：粘土：40-60rpm；硬巖 ：20-40rpm；軟巖：30-50 rpm；

7） 清孔時要把孔內(nèi)的巖粉或泥漿排干凈 ，以保證錨索的握固力；

4.4、錨索制安

4.4.1鋼絞線下料：

鋼絞線切斷采用砂輪切割機，要求切口整齊無散頭現(xiàn)象，下料長度為各級錨頭鋼絞線下料長度L為：

Ln=鉆孔深度Lk（包括錨墩厚度）-距n組錨頭之距離△L+錨具及測力計厚度Lj +預(yù)留張拉長度Lh。其中：

錨固段長度：8m；

錨具及測力計厚度：30cm；

張拉千斤頂長度：50cm；

錨墩厚度：40cm；

必要的安全外露長度：≥30cm；

40m錨索下料長度為：41.5m。

錨索在錨索加工廠統(tǒng)一下料，鋼絞線存放地點墊高（離地面至少20cm）并覆蓋，以防潮防塵，并登記每卷鋼絞線的編號。

4.4.2錨索編號：為Mi，j。

①M代表錨索；

②i為行數(shù)，由低高程向高高程按自然序列遞增，i=1，2，3，...。

③j為列數(shù)，對應(yīng)于i行，面向邊坡，由下游向上游按自然序列遞增，j=1，2，3，...。

4.4.3錨索制作

錨索各種附件經(jīng)檢查滿足要求后，方可進(jìn)入現(xiàn)場編制，進(jìn)、回漿管定長下料，并做不同標(biāo)記，編束時先將鋼絞線在編束存儲料架上順次平鋪，然后將隔離架、束線環(huán)按施工詳圖所示尺寸與數(shù)量穿好，在開始編簾扎束。制作程序分為：

①將鋼絞線順直排列在平臺上，保持每級鋼絞線長度一致。

②套管處鋼絞線清洗。

③順直裝置注漿管和排氣管，錨固段注漿管端部距孔底為10～20cm，并在端部以上0.5和1m處制作斜向剖口，防止端部堵塞無法注漿，排氣管深入錨固段0～20cm。

④捆扎：為使錨索處于錨孔中心，要求錨固段每隔1.0m設(shè)置隔離架一塊，之間50cm處用無鋅鉛絲綁扎成棗核狀；張拉段沿軸線方向上每隔2.0m安設(shè)一個隔離架，之間每1米須用無鋅鉛絲綁扎牢固，且經(jīng)過架線環(huán)的每根鋼絞線均須用無鋅鉛絲綁扎牢固。

⑤用無鋅鉛絲在隔離架兩側(cè)將其綁扎牢固，以免隔離架移動。之后，在兩個架線環(huán)中間采用無鍍鋅鐵絲進(jìn)行綁扎，使內(nèi)錨段錨索綁扎成棗核狀，且錨索綁扎時保證鋼絞線進(jìn)回漿管平行，并不出現(xiàn)交叉現(xiàn)象。錨索尾端按照鋼絞線排列編簾，尾端2.5米范圍內(nèi)不得綁扎架線環(huán)。

⑥導(dǎo)向帽按要求制作，并與錨索端頭牢固可靠連接，可用鐵絲與錨索端頭牢固連接或用環(huán)氧水泥膠結(jié)。

⑦錨索制成并經(jīng)檢驗合格后，進(jìn)行編號掛牌。合格錨索整齊、平順地存放在距地面20cm以上的間距1.0m～1.5m（錨固段間距1m，張拉段間距1.5m）的支架或墊木上，不疊壓存放，并用彩條布覆蓋進(jìn)行臨時防護(hù)。

4.4.4下錨

錨索驗收合格后采用人工安裝，各支點間距離不得大于2.0米，轉(zhuǎn)彎半徑不得小于3米。

下錨前，應(yīng)仔細(xì)檢查錨索編號是否與錨孔號相符，并再次檢查錨索長度是否與所要下錨孔深相符。應(yīng)防止錨體扭曲、壓彎。

往孔內(nèi)推送錨索，操作人員要協(xié)調(diào)一致、動作均勻，為防止錨索體在孔內(nèi)彎曲，可選取一根鋼絞線作為標(biāo)記并對應(yīng)孔口定位標(biāo)記，確保整束錨索定位推入。另外，為了防止錨索體在孔內(nèi)彎曲，錨索下完后檢查鋼絞線的外露長度，并用錨索總長減去外露長度是否與孔深相同，就可以判斷錨索在孔內(nèi)是否彎曲。

4.5錨索注漿

4.5.1預(yù)應(yīng)力錨索灌漿

1）注漿方式

注漿采用全孔一次性注漿工藝。

2）錨索注漿前，檢查制漿設(shè)備、灌漿泵是否正常；檢查送漿及注漿管路是否暢通無阻，確保灌漿過程順利，避免因中斷情況影響錨索注漿質(zhì)量。

3）注漿施工

① 采用3SNS泵灌注。

② 灌注前先壓入壓縮空氣，檢查管道暢通情況。

③ 全孔一次性孔內(nèi)無阻塞注漿，壓力0.3～0.5Mpa，直至孔口返出漿液濃度與注入的漿液濃度相同時為止，同時做好注漿記錄。

④ 內(nèi)錨段及張拉段在鉆孔過程中如果發(fā)現(xiàn)巖石不完整，采用固結(jié)灌漿方式處理， 先采用水灰比1：1起灌，再采用水灰比0.5：1續(xù)灌，進(jìn)漿壓力0.3～0.5Mpa，結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為小于5L/min持續(xù)灌注10min，若灌入量大，可以采取間歇、濃漿、待凝、摻加速凝劑等方法處理。

⑤所有灌漿參數(shù)以灌漿自動記錄儀處理數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

4）注漿漿液取樣試驗

為檢查注漿漿液質(zhì)量并給錨索張拉提供依據(jù)，注漿時對每一批預(yù)應(yīng)力錨索的灌漿漿液取樣做抗壓強度試驗。

5）錨索注漿設(shè)備清洗

①制漿結(jié)束后，立即清洗干凈制漿機、送漿管路等，以免漿液沉積堵塞。

②注漿結(jié)束后，立即清洗干凈注漿設(shè)備、管路等。

4.5.2混凝土墊座澆筑

內(nèi)錨段灌漿結(jié)束后即可進(jìn)行外錨頭墊座砼澆筑，立模前將巖石面清洗潔凈，然后安裝孔口管與錨墊板，埋設(shè)骨架鋼筋、鋼筋網(wǎng)，架立模板后澆筑砼。預(yù)埋前，首先用手風(fēng)鉆按模板設(shè)計圖打預(yù)埋插筋孔，保證孔口管與錨墊板埋設(shè)準(zhǔn)確、牢固，再埋設(shè)螺旋筋及鋼筋網(wǎng)；立模同時埋設(shè)鋼套管，孔口用水泥砂漿封裹，并調(diào)整鋼筋網(wǎng)片位置。墊座砼采用C40砼，外錨頭采用C15砼。

4.6錨索張拉錨固

1）機具的率定

張拉設(shè)備的標(biāo)定：為保護(hù)張拉控制力的準(zhǔn)確性，在張拉作業(yè)前需對張拉設(shè)備系統(tǒng)（包括千斤頂、油管、壓力表等）進(jìn)行“油壓值—張拉力”對應(yīng)關(guān)系的率定，并經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后方可使用。

2） 錨索張拉操作

a、安裝錨板、夾片、限位板、千斤頂及工具錨。安裝前錨板上的錐形孔及夾片表面應(yīng)保持清潔，為便于卸下工具錨，工具夾片可涂抹少量潤滑劑。工具錨板上孔的排列位置需與前端工作錨的孔位一致，不允許在千斤頂?shù)拇┬目字袖摻g線發(fā)生交叉現(xiàn)象。

b、錨索正式張拉前，先對每股鋼絞線施加50KN的張拉荷載進(jìn)行預(yù)張拉，以使錨索各鋼絞線受力均勻、完全平直，并將該荷載鎖定在錨板上，再將所有錨索一起張拉至安裝荷載。張拉控制以拉力為主，輔以伸長值校核，張拉時按以下分級進(jìn)行，并進(jìn)行及時準(zhǔn)確的記錄。張拉應(yīng)力對應(yīng)值：

錨索噸位 s0 s/2 3s/4 s 1.1s

800KN 350KN 500KN 750KN 800KN 880KN

注：表中s0與預(yù)緊應(yīng)力一致，即單根50KN。

循環(huán)張拉：

① 第一循環(huán)張拉：s0→s/2（穩(wěn)定2min）。

② 第二循環(huán)張拉：s/2→3s/4（穩(wěn)定3min）。

③ 第三循環(huán)張拉：3s/4→s（穩(wěn)定3min）。

張拉過程中當(dāng)達(dá)到每一級的控制張拉力后穩(wěn)定5分鐘即可進(jìn)行下一級張拉，達(dá)到最后一級張拉力1.1s后，壓力無下載穩(wěn)定20min，2次讀數(shù)，即可鎖定。

張拉過程中當(dāng)達(dá)到每一級的控制張拉力后穩(wěn)定5分鐘即可進(jìn)行下一級張拉，達(dá)到最后一級張拉力1.1s后，壓力無下載穩(wěn)定20min，2次讀數(shù)，即可鎖定。

c、張拉時，升荷速率每分鐘不宜超過設(shè)計應(yīng)力的1/10，卸荷速率每分鐘不超過設(shè)計應(yīng)力的1/5。

d、在設(shè)計有特殊要求時或根據(jù)旁邊的監(jiān)測錨索受力情況進(jìn)行判斷是否需要對錨索進(jìn)行補償張拉。鎖定48h內(nèi)，若錨索應(yīng)力下降到設(shè)計值以下時，應(yīng)進(jìn)行補償張拉。對于有補償張拉要求的錨索，在張拉鎖定后7d左右進(jìn)行，補償張拉的張拉力為超張拉力。補償張拉：實際張拉力→超張拉力（穩(wěn)定5min）。

e、當(dāng)實際伸長值大于理論計算值10%或小于5%時，應(yīng)暫停張拉，查明原因并采取相應(yīng)措施予以調(diào)整后，方可繼續(xù)張拉。

f、錨索張拉時應(yīng)通知監(jiān)理工程師到場，并及時準(zhǔn)確記錄油壓表編號、讀數(shù)、千斤頂伸長值、夾片外露長度等。

4.7錨索錨頭保護(hù)

1） 錨索張拉灌漿完畢后，從錨具外端量起50mm以外鋼絞線用砂輪切割機截去。預(yù)應(yīng)力錨索張拉鎖定，回灌補漿結(jié)束后，可將錨具外150mm的鋼絞線用錨索切割機割除。

2）用黃油保護(hù)錨具及外留鋼鉸線，澆筑C15的混凝土封閉錨頭，混凝土保護(hù)厚度不小于10cm。

3） 距錨索部位20m范圍不得進(jìn)行爆破作業(yè)，后期亦不得在鄰近錨索施工部位進(jìn)行大規(guī)模爆破作業(yè)。

5 結(jié)語

【4#公路】K0+780～K880段高邊坡采用預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)施工對于邊坡的穩(wěn)定效果顯著，錨索施工質(zhì)量好，技術(shù)水平高，起到了很好的邊坡防護(hù)效果。