金安桥预应力锚索施工.docx
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金安桥预应力锚索施工
8.1预应力锚索施工
8.1.1说明
本工程预应力锚索支护根据设计要求分为粘结式锚索和无粘结式锚索两种,监测锚索部分使用双层保护自由式锚索,部分使用自由式拉压复合防腐型锚索。
其主要工程量如见表1。
表1预应力锚索主要工程量表
部位
项目
单位
数量
备注
右岸1505~1310坝肩、坝基及溢洪道边坡
600kN级粘结锚索L=15m
kN·m
498000
55根
600kN级粘结锚索L=15m
kN·m
249000
28根
600kN级无粘结锚索L=20m
kN·m
664000
55根
600kN级粘结锚索L=20m
kN·m
332000
28根
1000kN级无粘结锚索L=20m
kN·m
1840000
92根
1000kN级粘结锚索L=20m
kN·m
920000
46根
1000kN级无粘结锚索L=25m
kN·m
2117000
85根
1000kN级粘结锚索L=25m
kN·m
1058000
42根
1000kN级无粘结锚索L=30m
kN·m
2200000
73根
1000kN级粘结锚索L=30m
kN·m
1100000
37根
1000kN无粘结监测锚索L=30m
kN·m
183000
7根
1000kN粘结监测锚索L=30m
kN·m
92000
4根
1800kN级无粘结锚索L=25m
kN·m
1050000
23根
1800kN级粘结锚索L=25m
kN·m
525000
12根
1800kN级无粘结锚索L=30m
kN·m
1296000
24根
1800kN级粘结锚索L=30m
kN·m
648000
12根
3000kN级无粘结锚索L=30m
kN·m
4200000
47根
3000kN级粘结锚索L=30m
kN·m
2100000
23根
3000kN级无粘结锚索L=35m
kN·m
6160000
59根
3000kN级粘结锚索L=35m
kN·m
3080000
29根
3000kN级无粘结锚索L=40m
kN·m
8480000
71根
3000kN级粘结锚索L=40m
kN·m
4240000
35根
3000kN无粘结监测锚索L=30m
kN·m
1260000
12根
3000kN监测粘结锚索L=30m
kN·m
630000
6根
右岸缆机平台基础
1000kN粘结锚索L=25m
kN·m
400000
16根
1000kN粘结锚索L=30m
kN·m
360000
12根
1800kN粘结锚索L=30m
kN·m
1404000
26根
1800kN粘结锚索L=35m
kN·m
1323000
21根
1800kN粘结锚索L=40m
kN·m
3024000
42根
1800kN粘结锚索L=45m
kN·m
2430000
30根
右岸缆机平台基础
3000kN粘结锚索L=35m
kN·m
840000
8根
3000kN粘结锚索L=40m
kN·m
720000
6根
3000kN粘结锚索L=45m
kN·m
540000
4根
3000kN粘结锚索L=50m
kN·m
600000
4根
缆机供料线
1000kN粘结锚索L=25m
kN·m
550000
22根
1000kN粘结锚索L=30m
kN·m
540000
18根
1800kN粘结锚索L=30m
kN·m
1512000
28根
1800kN粘结锚索L=35m
kN·m
1008000
16根
本工程预应力锚索支护工程量大、线直面广、结构复杂、工序干扰大、技术难题多,是本工程支护施工的难题之一。
同时锚索施工又必须跟进开挖适时进行,预应力锚索施工速度、强度制约着边坡开挖和缺陷处理进度,亦是本工程施工的重点之一。
8.1.2施工布置
(1)施工用风、水、电
施工用水:
采用专用管线自总布置形成的系统中引至各施工部位。
施工供风:
采用专用风管自总布置形成的供风系统接至施工部位,系统供风不足部分,采用移动式空压机补充。
施工用电直接采用专线自总布置形成的线路中取用。
(2)锚索钻孔、安装平台
根据右岸边坡开挖方法,锚索施工须搭设脚手架承重平台,分层施工平台宽3.0~4.0m,临空面钢管围栏,上铺脚手板,平台钢管与锚杆外露端焊接固定。
(3)制浆系统
在右岸岸边坡、右岸缆机平台和缆机供料线部位布设集中制浆站,制浆站面积为60m2,采用钢管篷布结构,内设水泥仓库,用脚手架钢管和脚手板搭制承重平台。
制浆站内布置2台ZJ400制浆机、2台BW250/50输浆泵和2台1m3贮浆桶。
在各层锚索施工平台设移动式灌浆站,布置1台2×200L双桶搅拌桶和1台BW100/100灌浆泵,由集中制浆站制好的标准浆液通过输浆泵经输浆管路送至各具体锚索施工地点,各移动式灌浆站自出浆阀门取用,再配置成符合要求的灌浆浆液。
(4)锚索加工
在施工现场临马道或公路布置锚索加工场地,采用钢管搭制加工平台,分加工区和锚索堆放区,平台宽度5m,长度60m,并根据各部位锚索类型加以确定。
加工好的锚索编号,分类存放,采取防潮措施,防止锚索锈蚀损坏报废。
8.1.3施工原材料
钢绞线:
钢绞线须符合设计施工图要求,并有合格的防腐措施。
拟选用江西新华金属制品厂生产的φ15.24mm,1860级粘结和无粘结的高强度低松弛钢绞线,每批钢绞线应有厂家的出厂合格证明,现场进行外观检查,禁用有任何接头、扭结、刻痕等缺陷的钢绞线,并按规范要求和监理工程师指示进行抽样检验,将结果报监理工程师,各批钢绞线经检查检验合格后方可使用。
水泥:
按设计施工图要求选用,每批水泥应有出厂合格证并按要求进行检验,其结果报监理工程师,符合要求方可使用。
锚具:
锚具型式和规格按施工图要求选用,600KN、1000KN、1800KN和3000KN吨位的岩锚暂采用HVM15-4、HVM15-7、HVM15-12、HVM15-19锚具。
8.1.4现场施工试验
锚索施工按《规范》SL46-94先进行现场试验,验证设计参数、检验施工工艺和测试张拉锁定后应力衰变规律,提拱超张拉或补偿张拉依据。
以便指导正常施工。
试验方法步骤如下:
(1)通过室内试验,筛选2~3种配合比并编写试验大纲报批进行生产性试验;
(2)选择有代表性的地段按拟定的施工方法(锚固长按30%、50%和100%设计值)和设计要求进行受力性能实验;
(3)通过各时段测力装置的读数变化情况,确定锚索施工超张拉力或补偿张拉力及进行补偿张拉时机;
通过爆破振动对锚固赋存力影响观测,提出保护指标;
(5)整理试验报告报送监理、设计单位审批;
(6)施工期内,对仍保留的试验锚索,派专人定期进行量测记录试验锚索测力装置读数,分期整理报送监理。
8.1.5施工工艺和方法
(1)本工程粘结式锚索和无粘结式锚索,除无粘结锚索自由段注浆可在张拉前进行外,两种锚索工艺流程基本相同。
锚索施工工艺流程见图1。
图1锚索施工工艺流程图
(2)施工机具及方法
预应力锚索结合开挖进行分层施工,锚索孔采用MD100和YG-80型锚固钻机冲击回转钻进方法造孔,锚索在现场加工场地绑扎制作,人工配合吊车等设备转运,人工配合吊车或卷扬机安装,BW100/10型灌浆机灌浆,YC18型千斤顶单根循环分级调直张拉,YCW100、YCW150型、YCW250型和YCW400型千斤顶整体分级张拉,HVM锚具锚定,灌浆机封孔。
(3)钻孔及保护
①钻孔位置、孔位、方向、孔深严格按照设计文件执行,各锚索孔暂采用孔径为:
600KN锚索为110mm,1000KN锚索为115mm,1800KN锚索为150mm,3000KN锚索为165mm。
钻孔孔位偏差不大于200mm,钻孔入口倾斜度及方位角偏差不得大于±2.5°,在钻进长度方向上的孔斜偏差不得大于3%,有特殊要求时其孔斜偏差不得大于1%,有效孔深不得欠深,超深不得大于20cm,钻孔达到设计孔深时孔内残留物不超过10cm,钻孔完毕,用风将孔内积水排干。
②钻孔中遇破碎带和渗水量较大的地段,作好详细的钻孔记录,并按SL46的规定对锚孔进行灌浆处理。
③详细记录每一钻孔的尺寸、回水颜色、钻进速度和岩芯记录等数据。
造孔过程中应做好锚固段始末两处的岩粉采集,若在锚固段发现软弱岩层、出水、落钻等异常情况,及时通知设计人,共同研究补救措施,以确保锚固段位于稳定的岩层中。
若在其它部位发现软弱岩层、出水、落钻等异常情况,随时作好采样记录,并及时报告监理工程师。
④钻孔完毕,连续不断地用压力风水彻底冲洗钻孔,在安装锚索前,将钻孔用孔口堵塞保护。
⑤钻孔结束后报请监理工程师验收,验收合格后在不超过1d~3d的时间内即进行下索、锚固段注浆等工序。
若验收后钻孔闲置时间超过3d,则重新验收合格后进行下一道工序。
1.造孔
⑥通过新浇混凝土结构的锚索孔,应按SL46一94第3.2节的规定在锚孔部位的混凝土结构内预留孔。
(4)预应力锚索的制作、运输和安装
①粘结式锚索制作
锚索在有防雨设施的加工厂制作完成。
锚束下料按设计文件和设计图纸要求进行,下料前检查钢丝或钢绞线的表面,确认没有损伤后使用,按孔深加1.5~2.0m的长度下料,锚束下料采用砂轮切割机切割,断口要平齐。
锚索的钢绞线按一定规律编排并绑扎成束,不使用镀锌铁丝作捆绑材料。
内锚固段组装成枣核状,量出内锚固段的长度并作出标记,在此范围内穿对中隔离支架,间距1.0m,两对中隔离支架之间扎铅丝一道;内锚固段锚束分层组装,其中600kN、1000kN级按一层组装,1800kN级和3000kN级为二层;隔离支架应能使钢绞线可靠分离,使每根钢绞线之间的净距≥5mm,且使隔离支架处锚索体的注浆厚度大于10mm。
编束时把钢绞线理顺后再进行绑扎,最后在内锚固段端头装上锥形导向帽。
隔离支架选用塑料隔离支架。
张拉段每隔2.0m设置一道对中支架,端头2m区段内加密到1m;对中支架须保证其所在位置处锚索体的注浆厚度大于10mm,对中支架之间扎铅丝一道,锚索入孔前逐段剪去铅丝。
钢绞线两端与锚头嵌固端牢固联结,两嵌固端之间的每根钢丝或钢绞线长度保持一致。
锚索捆扎完毕,采取保护措施防止钢绞线锈蚀,运输过程中防止锚索发生弯曲、扭转和损伤。
锚索锚固段和张拉段的交界处设置定位止浆环,止浆环采用充浆膨胀式止浆环或充气膨胀式止浆环,须能承受大于0.5MPa的注浆压力,且不漏浆。
止浆环处钢绞线与止浆环之间用环氧树脂粘结并密封好。
止浆环的材料、型式通过试验确定,或采购定型产品,使用前报监理工程师批准。
对组装好的锚索进行编号并标记,且妥善放置备用。
②无粘结式锚束制作
下料要求同粘结式锚索制作。
除去内锚固段范围内钢绞线外的PE塑料保护管并清洗油脂。
将钢绞线和两根塑料灌浆管(上仰锚索为排气管)捆扎成一束。
钢绞线和塑料管之间用硬质塑料支架分离,支架间距在内锚固段为0.75m,自由段内为3.0m。
在内锚固段与自由张拉段相连部位,钢绞线PE套管用胶带缠封,防止灌浆时浆液浸入。
③双层保护自由式锚束制作与安装
双层保护系指由带PE塑料保护管的钢绞线制成的锚束再加套波纹管。
下料要求同粘结式锚索制作。
除去内锚固段范围内钢绞线外的PE塑料保护管和清洗油脂。
将钢绞线和两根塑料灌浆管(上仰锚索为排气管)捆扎成一束。
钢绞线和塑料管之间用硬质塑料支架分离,支架间距在内锚固段为0.75m,自由段内为3.0m。
在内锚固段与自由张拉段相连部位,钢绞线PE套管用胶带缠封,以免灌浆时浆液浸入。
将钢绞线束装入波纹管内,波纹管靠近内锚固段顶端部位用PE塑料端帽封口。
其中一根塑料灌浆管伸出端帽外,作为波纹管外部灌浆管;另一根塑料管在端帽内,距端帽0.1m的间隙,作为波纹管内部灌浆管。
在波纹管外侧安置外部定心器,以保证锚索体安装在钻孔中心,周围有均匀间隙,便于锚索安装就位,并使波纹管周围有均匀厚度的灌浆胶结体。
定心器间距在内锚固段为1.5m,自由段为3.0m。
对组装好的锚索进行编号,并妥善放置备用。
④自由式拉压复合防腐型锚束制作与安装
用带PE塑料保护管的钢绞线(高强度低松弛)制作锚束,其内锚固段由专门制作的锚板和钢绞线构成拉压锚固结构,并采用水泥浆固定在锚固段孔内。
其它要求参照粘结式锚索制作要求执行。
⑤制作好的锚索采用货车和吊车等运至施工部位,安装采用人工配和吊车进行,下索牵引力点作变动时,对外露索体用软绳作可靠临时加固,避免索体变形(或滑脱)、损坏,安装过程中始终保持索体的整体性。
(5)内锚固段灌浆及下索
①钻孔工作结束后,用压力风水冲洗,将孔道内的钻孔岩屑和泥沙冲洗干净,直到回水变清,锚固段灌浆工作开始前,通过灌浆管送入压缩空气,将钻孔孔道的积水排干。
②锚固段采用水泥砂浆和纯水泥浆进行灌注,浆液的配比经试验确定。
采用纯水泥浆灌注锚固段时,其水灰比取0.36或0.4,浆液中掺入一定数量的膨胀剂和早强剂,其28天的结石强度不低于50MPa。
灌注前,对注浆体进行流动性和泌水性等性能检测,符合设计要求后使用。
③锚固段灌浆长度按施工图要求,阻塞器位置应准确,不论锚索孔的方向如何,在注浆时均采用排气法注浆。
对下倾的孔,注浆管插至孔底,浆液由孔底注入,空气由止浆环处的排气管排出;对上倾锚索,浆液由止浆环处注入,空气压向孔底,由孔底进入排气管排出孔外。
④粘结式锚索灌浆分锚固段灌浆与张拉段灌浆两部分,锚固段灌浆在锚索入孔后即可进行,张拉段灌浆则在锚索张拉锁定后进行。
锚固段灌浆压力0.3MPa~0.5MPa,排气管回浓浆后即以0.5MPa的压力闭浆,闭浆时间30min。
⑤灌浆结束标准:
灌浆量大于理论吸浆量,回浆量比重不小于进浆量,且稳压30min,孔内不再吸浆,即进、排浆量一致。
(6)锚墩制作
锚固段注浆后,制作锚墩。
锚墩形状及配筋按施工图要求,其中预埋锚垫板和保护钢管,承压平台预留封孔回填灌浆通道(排气孔和灌浆孔),锚墩采用混凝土浇筑密实,上平面及锚垫板平面与锚索轴线垂直。
(7)张拉
内锚固体和孔口承压混凝土达到设计强度后,即可进行张拉,张拉设备采用YCW系列千斤顶,ZB系列高压电动油泵配用HVM系列锚具,张拉前对千斤顶、电动油缸、压力表等进行率定,绘制张拉吨位与压力表读数之间的关系,并按设计及监理工程师指示安装经率定合格的测力计及传感器。
锚索张拉采用超张拉持荷稳压、超载安装施工方法,超张拉系数拟定1.05~1.10,并经试验确定。
张拉按0—0.2δcom—0.4δcon—0.6δcon—0.8δcon—1.0δcon—1.05~1.10δcon(δcom为设计张拉吨位分级加载方式进行,张拉达到分级张拉吨位时,持荷稳定2min,达到1.05~1.10倍设计吨位时稳压10~20mim后锁定。
锁定后48h内,若锚束应力下降到设计值以下时,进行补偿张拉;对于有补偿张拉要求的锚索,在张拉锁定7天左右采用超张拉力进行补偿张拉。
张拉力以压力表读数控制为主,并辅以钢绞线伸长值进行校核验算,张拉各级加载稳压前后,均量测钢绞线的伸长值与回缩值,若实测伸长值与理论伸长值相差超过10%或小于5%,停止张拉,查明原因并采取有效处理措施。
按监理工程师指令的位置和数量进行试验锚索的张拉,试验锚索的张拉待监理工程师到场后进行,按上述方法或按监理工程师指令的方法进行张拉。
张拉过程中认真记录压力传感器的读数、千斤顶的读数,以及试验锚索在不同张拉吨位时的伸长值,并将试验成果报送监理工程师。
(8)封孔回填
张拉及补偿张拉完毕验收合格后,经监理工程师的批准进行封孔回填灌浆,封孔回填灌浆采用从锚具系统中的灌浆孔施灌,灌浆管下到锚固段处,自上而下分段进行灌浆,灌浆压力为0.3~0.5MPa,闭浆压力为0.5MPa。
在浆液终凝前进行补灌浆,次数不少于2次,灌浆结束后,采用0.4MPa灌浆压力屏浆。
(9)外锚头保护
灌浆完毕,钢绞线按施工图要求割除多余部分,用混凝土或环氧砂浆对外锚头封闭保护,混凝土保护的厚度不少于150mm。
8.1.6质量检查和验收
(1)预应力锚索施工过程中,进行以下项目的质量检查和检验:
①每批钢丝和钢绞线到货后的材质检验;
②预应力锚索安装前,每个锚索孔钻孔规格的检测和清孔质量的检查;
③预应力锚索安装入孔前,每根锚索制作质量的检查;
④锚索孔灌浆前,抽样检验浆液试验成果和对现场灌浆工艺进行逐项检查;
⑤预应力锚索张拉工作结束后,对每根锚索的张拉应力和补偿张拉的效果进行检查。
上述的每项质量检验和检查均作好现场记录,并经监理工程师签认合格后,才能进行后续工序的施工。
(2)验收试验和抽样检查
①预应力锚索验收试验:
预应力锚索施工中,按施工图纸和监理工程师指示随机抽样进行验收试验,抽样数量不小于3束,并在张拉后及时进行。
②完工抽样检查:
完工抽样检查的合格标准,以应力控制为准,实测值不得大于施工图纸规定值的5%,并不得小于规定值的3%。
当验收试验与完工抽样检查合并进行时,其试验数量为锚索总数量的5%。
当完工抽样检查的锚索中有一束不合格时,加倍扩检,扩检不合格的按监理工程师指示进行处理。
(3)完工验收
预应力锚索工程全部结束后,将质量检查记录、试验成果以及预应力锚索验收试验记录和抽样检查记录在内的验收资料提交监理工程师审查,申请验收。
8.1.7主要设备配备
根据本支护工程特点、各施工项目的交叉协作关系和施工总进度安排,结合我局施工技术水平和施工管理水平,并考虑各施工机械设备的生产能力,拟安排如表2的施工设备进场施工。
表2主要施工设备表
名称
型号
单位
数量
锚固钻机
MD100
台
6
锚固钻机
YG-80
台
8
高速搅机
ZJ400
台
4
输浆泵
BW250/50
台
4
贮浆桶
1m3
台
4
搅拌桶
ZL200*200
台
10
输浆泵
BW100/100
台
10
自动记录仪
GJY-V
台
10
高压油泵
ZB4/500
台
6
千斤顶
YC18Q
台
6
千斤顶
YCW100
台
4
千斤顶
YCW150
台
4
千斤顶
YCW250
台
4
千斤顶
YCW400
台
3
运输车
10t
台
5
运输车
20t
台
2
空压机
20m3
台
4
吊车
16t
台
2
切割机
XCJ-300
台
3
电焊机
BX500
台
2
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