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        預(yù)應(yīng)力錨索在公路高邊坡施工中的應(yīng)用

        2018-10-19 16:09:22王曉
        科學(xué)與財富 2018年25期
        關(guān)鍵詞:施工

        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,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,方可進入現(xiàn)場編制,進、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,并用彩條布覆蓋進行臨時防護。

        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行,并進行及時準(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)達到每一級的控制張拉力后穩(wěn)定5分鐘即可進行下一級張拉,達到最后一級張拉力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)達到每一級的控制張拉力后穩(wěn)定5分鐘即可進行下一級張拉,達到最后一級張拉力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)測錨索受力情況進行判斷是否需要對錨索進行補償張拉。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

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

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

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