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1、预应力锚索施工方法一、前言 随着铁路、公路以及水利工程多年的建设，科学技术的不断发展， 设计手段的完善，坡面防护形式多种多样。陡崖坡面加固，预应力锚 索发挥着重要的角色，采用预应力锚索防护不仅很好地加固了边坡， 确保稳定，而且施工便捷、经济环保。宜万铁路为山区铁路，其技术标准在山区铁路中是最高的。我单 位施工的W12标DK192+660+986低山陡坡，自然坡度为3545度，线 路右侧部分地段为陡崖,崖高 1128 米，山坡上有溶沟溶槽,植被较发 育，右侧陡崖设计采用预应力锚索进行坡面加固措施。二、工法特点1、施工快捷灵活，预应力锚索施工工艺灵巧、施工进度快、工期 短、施工安全等特点，用于应急
2、抢险更具有独特优势。2、经济性好，预应力锚索既可单独使用，充分利用岩土体自身强度， 从而节省大量工程材料，同时可与其他结构物组合使用，改善其受力 状态，节省大量的圬工，具有显著经济效益.3、预应力锚索具有一定的柔性，可以深层加固，同时能够主动控 制岩土体变形，调整岩土体应力状态，有利于岩土体的稳定性。三、适用范围预应力锚索工程应用概括如下： 滑坡整治、边坡加固、深基础工程、结构抗倾覆、地下工程、桥基 加固四、施工工艺及施工要点（一）、工作原理 预应力锚索是通过对锚索施加张拉力以加固岩土体使其达到稳定 状态或改善内部应力状况的支挡结构 ，锚索是一种主要承受拉力的杆 状构件，它是通过钻孔及注浆体将
3、钢绞线固定于深部稳定地层中 ，在被 加固体表面对钢绞线张拉力产生预应力，从而达到施加固体稳定或限 制其变形的目的。（二）工艺流程预应力锚索施工工艺流程图见图1图 1 工艺流程图1、锚索造孔锚索孔定位采用全站仪或经纬仪测量，在岩面上标出孔位，在排架平台上标出后视点确定造孔方位。孔位误差控制在10 cm以内，因地 质缺陷、废孔重造等原因调整孔位，在0. 5 m内需经监理工程师同意， 超过0。5 m需经设计认可。在钻孔过程中采用分段测孔斜，进行及时 纠偏的措施。验孔采用全站仪或经纬仪测量，将引导光源置于孔内，经纬 仪架设于孔口，照准测定孔底位置的方向角、竖角，同时记录孔深； 对穿锚索采用全站仪测量开
4、孔点、终孔点坐标，计算孔位偏差、孔深 及孔斜，锚索设计孔斜误差要求不大于2。2、编索和穿索 编索关键环节是止浆环安装、灌浆管路铺设、钢绞线绑扎及无粘 结钢绞线的去油清洗.无粘结钢绞线去皮范围的误差为：锚固段不得大 于10 cm,张拉段不得大于1 cm,洗油时将钢绞线松开，用汽油逐根清 洗钢丝，干净棉纱擦净,保证钢丝洁净无油膜.穿束采用人工辅以机械方式进行，该工序主要检查束体入孔长度, 控制锚索运输过程中平面转弯半径不小于2. 5 m及穿束过程中束体平 顺不扭转。穿索后对止浆环进行充气检查，确认止浆环完好和进、回浆管畅 通,否则需拔出进行修复。3、锚索锚固段灌浆 在锚索注浆前做好锚索的防绣、防腐
5、蚀处理，处理应该满足设计规范提出的各项技术要求.(1) 、锚索锚固段注浆材料系现场配制,C值在0.110. 235之v间，强度保证率在95%以上，在7 d龄期的标号中，若有少数强度略低 于设计值，但平均强度均应大于设计强度，对于个别7 d龄期强度偏低 的锚索，采取延期进行张拉的措施。(2) 、灌浆过程控制:a、锚固段灌浆，保证注浆压力b、灌浆结束标准，主要以灌浆量大于理论耗浆量，回浆比重不小于 进浆比重，且孔内不再耗浆为控制依据；c、灌浆过程中对耗浆量、止浆环气囊压力及回浆压力等诸项数据 进行仔细的检查，若耗浆量过大、气压或回浆压力偏小，判断可能存在 止浆环失效、地质缺陷、裂隙漏浆等异常情况，
6、则必须作进一步的分 析检查。止浆环失效则将索体拔出修复、裂隙窜浆及地质缺陷处理方 法包括：固灌扫孔、孔道加深等。4、锚索锚墩制作锚墩按其顶面大小分为0.3和04m边长的锚头，按有无承压板 分为：有承压板和无承压板两种锚墩。承压板按边长不同分为1.0m、1. 2m、1.5m三种。在具体的施工中应该根据地层承载力、锚索吨位选 用不同的锚墩。在锚索张拉时会造成锚下混凝土应力集中，锚墩制作时应该满足 混凝土抗压强度30MPa.浇筑混凝土时振捣密实，草袋覆盖洒水养护 至张拉龄期。5、预应力锚索张拉（1）张拉工序包括：锚具安装f 一次张拉f二次张拉f锁定。（2）稳压持荷时间：分级稳压5 min,最后一级稳
7、压不少于10 min 锁定。张拉是预应力锚索施工的关键工序，张拉吨位以张拉力控制为主， 采用张拉力与伸长值同时控制的双控标准，若张拉伸长量的实测值未 超出计算值（5，10）允许偏差范围,则符合规范要求。通过 伸长值的校核，可以综合反映张拉力是否足够,孔道摩阻损失是否偏 大，以及预应力筋是否有异常现象等.锚索在张拉锁定后即进行张拉段灌浆。灌浆压力不宜于小于0. 6 0. 8MPa；结束标准，实际耗浆量大于理论耗浆量，回浆比重不小于进 浆比重，且孔内不再耗浆。对比进、回浆比重，回浆比重达到进浆比重开始计算并浆时间， 检查核实耗浆量，确认灌浆结束前孔内不再耗浆。对于灌浆过程中出 现的裂隙漏浆、持续耗
8、浆等异常情况，采取封堵裂隙、延长并浆时间 进行处理，直至符合要求。7、锚头封堵混凝土浇筑外锚头保护是锚索施工最后一道工序。锚索在张拉锁定，并完成封 孔灌浆后，将锚索外露钢绞线预留50 mm长度，其余采用手持砂轮切 割机切去。钢绞线和工作锚进行清洗，垫座混凝土凿毛处理后，用R 25028细骨料混凝土封闭保护锚头。（三）、预应力锚索计算分析1、锚固体承载力的确定锚固体的承载能力由三部分强度控制，即锚固体与孔壁的抗剪强 度、钢绞线束与水泥的黏结强度以及钢绞线强度，取其小值.（1）、安全系数 在进行锚固时,由于存在许多不确定的因素,因此设计时考虑一定的安 全储备。表（一）列出了不同情况下的安全系数:锚
9、固设计安全系数 表类型钢绞线Fsl注浆体与锚孔壁界面Fs2注浆体与钢绞线Fs3普通地层高腐蚀地层普通地层高腐蚀地层普通地层高腐蚀地层临时性锚固1. 51. 71. 52. 01. 52. 0永久性锚固1. 72. 02. 53. 02. 53. 0当锚索孔为仰孔时，因注浆难度较大不易灌注饱满密实，安全系 数 Fs2 应该适当提高.（2）、钢绞线束与水泥砂浆的黏结强度钢绞线束与水泥砂浆的黏结应力T , 一般按照注浆沙浆标准抗压 强度 f 的 10%取值。ck（3）、锚固体与孔壁的抗剪强度锚固体与孔壁的极限剪应力见下表（二）所示:锚固体与孔壁的极限剪应力表二:岩土种类岩土状态孔壁摩擦阻力（MPa）
10、岩土种类岩土状态孔壁摩擦阻力（MPa）硬岩1。 22。 5岩石软岩1。01.5粉土中密0.1 0.15泥岩0.61。2粘性土软塑硬塑坚硬0.030。040.050。060。 060。 07砂土松散稍密 中密 密实0。090.140。 160。 200.22 0.250.27 0.402、锚固力的确定 针对不同的外锚结构型式，锚固力的计算采用不同的计算方法， 比如：连续梁法、简支梁法、弹性地基梁法等。计算公式如下：Pt=F/ sin (a土B) tand+cos(a 土B)式中：F滑坡下滑力(KN).可以采用极限平衡法或传递系数法计算，安全系数采 用1.051.25Pt设计锚固力(KN)滑动面内
11、摩擦角()a锚索与滑动面相交处滑动面倾角()B锚索与水平面的夹角(锚固角)，以下倾为宜不宜大于45, 般为 1530B可以参照下式计算：B=45 / (A+l) +(2A+l)d/2 (A+1) - a (2)A锚索的锚固段长度与自由段长度之比；、a 锚固段滑动面的内摩擦角和滑动面倾角； (锚索下倾时取“土”，上仰时取“”)对于土质边坡及加固厚度较大的岩质边坡，锚索在滑动面产生的 法向阻力应进行折减,公式修正如下:Pt=F/ 入 sin(aB)tand+cos(aB) (3)入一一折减系数，与边坡岩性及加固厚度有关，在01之间选取.设计锚固力Pt应小于容许锚固力Pa,即PtWPa,对于锚固钢材
12、容许荷载应满足下表要求：锚固钢材容许荷载项目永久性锚固临时性锚固设计荷载作用时PaW0.6 Pu 或 0。75PyPaW0。6 Pu 或 0.8Py张拉预应力时PaWO。7 Pu 或 0.85PyPaW0.7 Pu 或 0.85Py预应力锁定时PaW0.8 Pu 或 0。9PyPaW0.8 Pu 或 0.9Py注:Pu为极限张拉荷载(KN), Py为屈服荷载(KN)；3、每孔钢绞线根数依据每孔锚索设计锚固力Pt和所选用的钢绞线强度，计算每孔钢 绞线的根数n.即有：N= FslXPt/Pu (4)式中：Fsl安全系数，取1。72.0,高腐蚀地层中永久性工程取大值； Pu 锚固钢材极限张拉荷载；对
13、于永久性锚固结构，设计中应该考虑预应力钢材的松弛损失及 被锚固岩(土)体蠕变的影响，决定锚索的补充张拉力。4、锚索间距、锚固角及长度的确定(1) 、锚索间距的确定 预应力锚索是群锚机制，锚索的间距不宜过大，但太小时，受群锚效应得到影响，单根锚索承载力降级，也就是说，锚索间距不能够太 小。依据通常的设计和张拉试验观察，间距小于1。加时，应该考虑 锚孔孔周岩土松弛区的影响，因此锚索间距宜大于1.5m或大于5倍孔 径。设计时还应该考虑施工偏差而造成锚索的相互影响，因此规定锚 索间距宜采用36m,最小不应该小于1.5m.(2) 、锚固角 设计锚固角应该避开10+10，由于近水平方向布置的毛所，注浆后注
14、浆体的沉淀等现象，会影响锚索的承载能力.最优锚固角B：B = a(45+d/2)(5)(3) 、锚索长度确定 锚索总长度由锚固段长度、自由段长度及张拉段长度组成，一般自由段长度不小于35m,张拉段长度应根据张拉机具决定,锚索外露部分 长度一般为1。5m。锚索锚固段长度计算：a、拉力型锚索的锚固段长度计算、水泥砂浆与锚索张拉钢材粘结强度确定锚固段长度LsaLsa=Fs2*P t/n*ds*T当锚索锚固段为枣核状时，Lsa=Fs2*Pt/ n*n*ds*T （7）、锚固体与孔壁的抗剪强度确定锚固段长度LaLa=Fs2*Pt/口* dh* t （8）式中：Ds 张拉钢材外表直径（束筋外表直径）（m）
15、d 单根张拉钢材直径（m）dh锚固体（即钻孔）直径（m）T u锚索张拉钢材与水泥砂浆的极限粘结应力，按砂浆标准抗压强度fck的 10% 取值（KPa）t 锚孔壁对砂浆的极限剪应力（KPa）b、压力分散型锚索的锚固段长度计算压力分散型锚索的锚固段长度计算公式同于拉力型锚索的锚固段长度 计算.5、张拉力与油表读数线性方程的确定 通过进行张拉，可以得出一系列油压表读书及张拉力值，通过这 些数据我们可以确定张拉力与油压表读书之间的线性方程。假定线性方程为:Y=kx+b，要具体的求出线性方程，确定K, b成 为关键。确定线性方程的步骤如下:1. 计算 X、Y、工（X-X ） （Y-Y ）、工（XX）2平 平 平 平 平2. 计算回
