压力分散

压力分散（精选六篇）

压力分散 篇1

1 工程概况

某高速公路高边坡拟采用预应力锚索进行防护[3],锚索总长23 504 m,孔深为16 m～33 m,预应力锚索为压力分散型锚索,孔径为130 mm,采用直径15.24 mm、抗拉强度1 860 MPa的高强度低松弛无粘结钢绞线,根据6索、10索的不同,设计吨位分别为700 kN,1 000 kN,1 200 kN,1 400 kN四种,锚固段长6 m,自由段长12 m。本文分析设计吨位为700 kN的这一种,通过对现场压力分散型锚索进行循环加、卸载试验,观察锚索荷载与位移之间的变化关系,重点分析锚索在不同荷载级别条件下的位移特性。

2 基本试验方法

本次试验在滑坡体和滑坡面上分别选择3个试验孔进行压力分散型预应力锚索基本试验,试验孔位布置在具有代表性的岩土坡面上。

1)抗拔试验中的现场具体施工工艺步骤为:钻机就位→钻孔、洗孔、钢绞线下料、编制索体、安装波纹管、编束→标明锚索编号、长度等→穿束→锚孔注浆→锚墩制作→养护→抗拔试验→结果分析。2)基本试验的加卸荷程序具体做法[4,5]是:试验采用循环加、卸荷方法,锚索初始荷载取0.1Afptk+差异荷载,使锚筋拉直,然后松开。 随后再采用循环加荷,每级加荷增量取A×fptk的1/10倍～1/15倍。其中,A为预应力钢绞线截面积;fptk为钢绞线抗拉强度标准值。循环加卸荷等级与位移观测间隔时间,试验时在每一循环的每一级荷载作用下均持荷5 min,到每循环的最高荷载值时持荷10 min。

各级荷载下的张拉程序具体做法为:试验孔锚索长18 m,其中锚固段长6 m,自由段长12 m,其三个单元的长度不同,首先整体加荷10%进行预张拉,持荷5 min,卸荷回油;再进行差异荷载补偿张拉,先单独张拉L1到ΔP1,补偿差异荷载增量计算方法参见文献[2];再将一、二单元同时张拉至ΔP1+ΔP2,然后加荷0.1Afptk加上第三单元一起张拉,持荷5 min后卸荷;以后逐级加荷、卸荷、测定锚头位移量,即加荷增量为A×fptk的0.1倍。

3 试验结果及分析

为了得到试验锚索的受力变形特性,试验中对每级荷载下的锚头位移进行了测量。锚索实测数据及相应的Q—Se曲线,Q—Sp曲线,Q—S曲线,见图2～图4。

1)分析图2～图4可看出,锚索受拉拔过程中的变形特征,压力分散型预应力锚索的塑性变形占总变形的比例较小,说明在锚固体界面上出现的塑性滑移还很小,本试验没有达到极限锚固荷载。表明压力分散型锚索具有良好的工作状态,对于减小由蠕变引起的预应力损失性能有其优越性。

2)从图3的Q—Sp曲线塑性位移曲线可以看出,压力型锚索的塑性位移随着荷载的增加而增加,且收敛趋势不明显。

3)对于压力分散型锚索的验收问题,文献[6]根据理论公式推导了验收标准,并说明考虑了各种影响因素后,在循环加卸载条件下,两级单元锚索位移的发展是在允许的范围内,其实质是锚索实际弹性位移与锚索理论弹性位移之间的偏差控制问题。对于本次试验,以第三循环为例,锚索实测弹性位移伸长值为38.2 mm;锚索单元实际自由段长度为12.0 m,峰值荷载为735 kN,初始荷载为210 kN,锚索(ϕ15.24 mm,fptk=1 860 MPa,E=1.95 GPa,A=140 mm2钢绞线)理论计算弹性位移伸长值为38.46 mm,锚索弹性位移实测值与理论值之间的差值为0.26 mm。其他循环进行类似计算结果也发现,测得的锚索实际弹性位移与锚索理论弹性位移之间的差值一般均在锚索理论弹性位移约±10%之内,这一结果符合文献[5]采用表观自由段长度对锚索进行评价的方法,两者本质上是一致的。

4)试验得出的锚索安全系数K0值[3]由下式确定:

K0=Ru/Nt。

其中,Ru为锚索极限承载力,取破坏荷载的95%,在最大试验荷载下未达到规定的破坏标准时,极限承载力取最大试验荷载值;Nt为锚索设计荷载;K0为安全系数,K0=Ru/Nt=1 050/700=1.5,满足规范要求。

4 结语

本文通过对压力分散型锚索的现场试验分析,对其锚固机理和位移规律进行分析,得到如下结论:1)压力分散型锚索有效地避免了锚固段应力集中的现象,在相同条件下其锚固能力远大于普通的拉力型锚索。2)文中对各个循环的位移分别进行计算,测得锚索弹性位移实测值与理论值之间的差值一般控制在锚索理论弹性位移的±10%之内,这一结果符合有关文献给出的验收标准问题,说明本次试验在考虑了各种影响因素后,循环加卸载条件下锚索位移的发展是在允许的范围内。另外在最大试验荷载下未达到规定的破坏标准时,计算出来的锚索安全系数为1.5,这也满足设计规范要求。3)本次试验中压力分散型锚索只产生了较小的塑性位移,且塑性位移占总变形的比例较小,说明在锚固体界面上出现的塑性滑移还很小,荷载—位移之间的重复性较好。表明压力分散型锚索具有良好的工作状态,对于减小由蠕变引起的预应力损失性能有其优越性。

参考文献

[1]王虎法.压力分散型锚索现场抗拔试验测试与分析[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2007(6):47-49.

[2]赵润红,张泽洲.压力分散型锚索的基本实验[J].甘肃科技,2006,22(6):90-92.

[3]康文献,张先哲,王安明,等.预应力锚索应力分析工程应用的研究[R].郑州:河南豫中地质勘察工程公司,2008.

[4]程良奎.岩土锚固[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[5]刘忠臣,范景伦,张飞,等.压力分散型锚杆技术[J].包头钢铁学院学报,2001,20(2):165-169.

[6]盛宏光.压力分散型锚索锚固性能与设计方法研究[D].成都:成都理工大学硕士学位论文,2003.

压力分散 篇2

通过泉三高速公路QA13段路堑边坡防护的工程实践,介绍了压力分散型预应力锚索施工技术,并结合施工中的具体情况,对设计方案、材料要求、施工方法、技术措施以及现场质量检测等方面的.一些问题进行了探讨.

作 者：张传安 ZHANG Chuan-an  作者单位：中铁十六局集团第二工程有限公司,天津,300162 刊 名：工程质量A版 英文刊名：CONSTRUCTION QUALITY 年，卷(期)：2009 27(5) 分类号：U417.1 关键词：预应力锚索   设计   施工   检测  

压力分散 篇3

摘要：压力分散型预应力锚索在某抽蓄电站尾水闸门井岩脉段滑塌体加固处理中的应用，对改善洞室围岩受力结构和岩体稳定取得了良好效果。

关键词：压力分散型；锚索；施工质量

1、引言

某抽蓄电站2#尾水闸门井根据揭露的地质情况发现岩脉蚀变严重，岩块自然塌落，坍塌范围超出闸门井设计警戒边线，塌空区并向顶部延伸，为防止坍塌范围继续扩大，及时进行回填砼及小导管灌浆抢险处理。为保证围岩稳定及结构安全，确保工程安全运行，对该部位增加压力分散型锚索进行加固处理。

2、预应力锚索施工质量控制关键

该锚索由6根?j15.24mm抗拉强度为1860Mpa的高强低松弛无粘结钢预应力绞线编制，设计吨位750KN，锁定吨位600KN，入岩29.5m，锚固段长9m，自由长20m，与边墙成90?，孔径120mm。

2.1钻孔

岩体坍塌造成该部位附壁墙后存在大面积空腔及滑塌堆渣体，钻孔过程中出现塌孔、卡钻等现象，及时采用0.30～0.50MPa纯水泥浓浆固壁灌浆后进行反复扫孔至设计孔深，采用高压风冲洗孔道后对孔口临时封堵保护。

2.2 锚索制安

锚索按设计要求钢绞线下料→内锚固段与孔口段去皮洗油→钢绞线编号→编制锚索体→安装内隔离支架与灌浆管→安装导向帽进行编制。

（1）钢绞线下料

钢绞线切断采用砂轮切割，切口整齐无散头现象，下料长度为：L=孔深+混凝土边墙厚+工作锚板厚+限位板厚+千斤顶长+千工具锚板厚+20cm。

各单元钢绞线进行编号，钢绞线和灌浆管平摊于工作台上，整个钢绞线分为三组，并在出口段用不同的颜色或挂牌区别。

（2）锚索制作

编索体：将灌浆管、各锚固段钢绞线捆扎成一束。钢绞线和灌浆管之间用隔离支架分离，支架间距在内锚固段为1.0m，两对隔离支架间绑扎一道无锌铅丝成枣核状，形成束线环，绑扎时保证钢绞线相对位置关系、不得交叉；自由段隔离支架间距按设计要求为1.5m。

安装对中支架：在波纹管外侧安置成型的对中支架，以保证锚索安装在钻孔中心，周围间隙均匀，便于锚索对中就位。对中支架间距在内锚固段为1.0m，自由段为1.5m。对中支架与锚索体之间牢固绑扎，防止锚索入孔时对中支架与锚索体产生相对滑动。

内锚头钢绞线挤压套由挤压套筒和钢丝衬套组成，钢绞线传入承载体后挤压并设置好承载体，挤压套中钢绞线伸入长度不小于10cm，挤压套的挤压力为20～55MPa，并按照3%进行抽检。

2.3 锚索安装

索体入孔前，用高压风将孔道再次冲洗，由人工将锚索体扛抬至孔位附近。采用人工将锚索送入孔内。锚索安装过程要注意钢绞线自由段保护胶皮不要受损坏，下索过程中要保证进入孔内的索体顺直以保证锚索张拉时受力均匀，索体就位后及时将锚索外露部分包裹，以防污损。

2.4 锚索孔灌浆

（1）在定制锚板、钢垫板、外露钢绞线PE护套表面均匀涂抹一层润滑油，以便于灌浆后剥离表面粘结的水泥结石。

（2）灌浆采用水泥浓浆，水泥浆水灰比为：内锚段0.33～0.4：1施灌。

（3）采用一次性灌注全孔段灌浆，回浆排气管上安装压力表，采用有压循环灌浆法，开始灌浆时敞开排气管，以排出气体、水和稀浆，回浆管排出浓浆且浆液比级与灌浆浆液相近或相同时，逐步关闭排气阀，注浆压力0.1～0.3MPa，吸浆率小于1L/min后，屏浆30min即可结束。

2.5 锚索张拉锁定

（1）张拉机具

为保护张拉控制力的准确性，在张拉前需对张拉设备（千斤顶、油管、压力表等）进行“油压值～张拉力”对应关系的率定，经质量验收合格后方可使用。

（2）锚索张拉操作方法

因各单元锚索长度不同，张拉时要严格按设计次序分单元采用差异分步张拉，根据设计荷载和锚筋长度计算确定差异荷载，并根据计算的差异荷载进行分单元张拉。张拉采用“双控法”即采用设计张拉力与锚索体伸长值来综合控制锚索应力，以控制油表读数为准，用伸长量校核，实际伸长量与理论值的偏差应在±6%范围内，否则应查明原因并采取措施后方可进行张拉。

正式张拉前，取10%～20%的设计张拉荷载，预张拉1～2次，使其各部位接触紧密，钢绞线平直。张拉时应按一定的张拉速度进行（一般为40KN/min）。

张拉程序：安装千斤顶→0→△P1（先张拉L1单元，补足L1单元差异荷载，量取L1单元锚索伸长值S1）→2△P1（量取伸长值S2，计算L1单元锚索0-△P1的伸长值）→△P2（再张拉L1、L2单元锚索，补足L1、L2单元差异荷载，量取L1、L2单元锚索伸长值S3）→12.5%（预张拉，量取伸长值S4）→2△P2（量取伸长值S5，计算L1、L2单元锚索△P1-△P2的伸长值）→25%P（量取伸长值S6）→50%P→75%P→100%P→110%P（量取伸长值S7）。

实际伸长值计算

L1单元锚索：△L1=（S7-S4）+（S6-S4）+（S5-S3）+（S2-S1）；

L2单元锚索：△L2=（S7-S4）+（S6-S4）+（S5-S3）；

L3单元锚索：△L3=（S7-S4）+（S6-S4）。

锚索的预应力在补足差异荷载后分5级按前述张拉程序进行施加，设计张拉锚固荷载为600kN，则按预应力25%、50%、75%、100%及超张拉110%进行张拉。在张拉最后一级荷载时，应持荷稳定10～15min后卸荷锁定。锚索锁定48小时内，若发现张拉锚索工作荷载低于设计10%以下时，应立即进行补偿张拉，恢复张拉至设计荷载。

3、差异荷载增量计算方法

因压力分散型锚索各单元长度长短不一，故必须先计算各单元差异伸长量和差异荷载增量，其计算公式（以三单元六束为例）如下：

①差异伸长量：ΔL1-2=ΔL1-ΔL2 ΔL2-3=ΔL2-ΔL3

ΔL1=（σ/E）*L1 ΔL2=（σ/E*）L2 ΔL3=（σ/E）*L3 σ=P/A

②差异荷载增量：ΔP1=（E*A*ΔL1-2/L1）*2

ΔP2=[（E*A*ΔL2-3/L2）+（E*A*ΔL2-3/L1）]*2

其中：L1，L2，L3—分别为第一、二、三单元锚索的长度，且L1>L2>L3；

ΔL1，ΔL2，ΔL3—各单元锚索在设计锁定荷载作用下的伸长量；

ΔL1-2，ΔL2-3—各单元锚索在设计锁定荷载作用下的差异伸长量；

σ—设计锁定荷载作用下钢绞线束应力；

P—设计锁定荷载作用下单根钢绞线束荷载；

A—单根钢绞线束的截面面积；

E—钢绞线的弹性模量；

ΔP1，ΔP2—分布差异张拉之第一、第二步级张拉荷载增量。

4、质量检验标准

从50%设计荷载至最大检验荷载之间所测量的总位移量，应当超过该荷载范围内锚筋自由段长度的预应力筋理论弹性伸长量的80%，且小于自由段与1/2錨固段长度之和的预应力筋理论弹性伸长值。

在最后一级荷载作用下的位移观测期内，锚头位移稳定，即在历时10min内位移不超过1mm，或2h蠕变量不大于2mm。

5、结语

该锚固法能有效地改善地应力和洞室受力结构，将荷载分散传递给钻孔内若干处于不同位置的固定段，控制了岩脉的滑塌，未发生严重的应力集中，确保洞室结构安全。文中阐述的压力分散型预应力锚索施工过程中的质量控制要点，对破碎岩体处理锚索施工质量控制有一定参考价值。

参考文献：

压力分散型预应力锚索施工技术 篇4

雅砻江锦屏一级水电站右岸1 885 m高程以上开挖边坡支护工程, 包括右岸缆机平台、1 885 m高程以上右坝肩和高线混凝土系统、开关站、35 k V施工变电站及普斯罗沟右侧1 885 m高程以上等明挖边坡的支护。其开挖区明挖边坡可分为土质边坡和岩石边坡两种。土质边坡主要为红褐色含块与碎石土层, 结构较松散, 自然坡度小于45°。清除原始覆盖层、将坡面清理整平后, 根据不同的地质情况, 采用坡面挂网防护和浇筑混凝土网格梁, 格间植草并在网格梁交叉点布置预应力锚索的支护方法;岩石边坡为大理岩, 岩体嵌合松弛, 层面、层间挤压错动带、断层及节理裂隙发达, 完整性较差。采用在坡面上挂钢筋网、喷射混凝土、安装锚杆和预应力锚索, 并在设计边坡开口线、马道外沿用小锚杆和深孔锚杆束进行锁口加固的支护方法。此外, 对于局部不良地质边坡可采用树脂、楔块或胀壳式锚杆进行临时支护。开挖区预应力锚索采用锚索型式为无粘结压力分散型预应力锚索, 采用1 860 MPa级ФS15.24 mm、高强度低松弛无粘结钢绞线集束, 张拉吨位分1 000, 2 000, 3 000 k N三种。

2 压力分散型预应力锚索的施工工艺

压力分散型预应力锚索施工工艺, 与普通拉伸型预应力锚索大体一致, 其主要工艺为:搭设排架→孔位放样→钻孔→锚索制作与安装→锚墩施工→锚索孔灌浆→张拉→外锚头保护。但比普通拉伸型预应力锚索施工和压力分散型预应力锚索工艺简单、技术要求高、施工安全隐患更多。

2.1 钻孔

1 000 k N预应力锚索钻孔孔径为130 mm, 锚索孔施工采用20 m3移动式柴油空压机供风, 钻机配置相应潜孔冲击器钻孔;锚索钻孔在施工平台上操作, 钻机下铺设滑轨以便于钻机固定就位和水平移位。

锚索钻孔偏差控制在100 mm以内。孔斜误差小于孔深的2%, 方位角误差小于3°。在钻进施工过程中, 应记录钻进速度、回风、返碴等情况。用BUZ-D型多点照像测斜仪分段测定已成孔孔道的曲线坐标, 在钻进过程中随时采取扶正器纠偏。钻孔深度大于设计孔深400 mm。钻孔完成后, 确保内锚固段处于稳定的岩层内。如孔深达到设计深度, 则通过钻孔记录的返风、返碴、钻速等现象综合判断, 若仍处于破碎或断层等软弱岩层, 须延长孔深时, 须报监理人同意后继续钻进直至监理人认可的稳定岩层为止。

1) 锚孔钻进过程中, 如果出现不回风、不返碴、塌孔、卡钻等现象或因地质条件复杂节理裂隙发育, 渗水量较大及岩石破碎的情况, 按设计要求进行孔道固结灌浆处理, 并采用相应的钻机扫孔后, 再用高压风水冲洗孔道至清洁干净, 将孔口封堵, 以防异物掉入。

2) 孔位应不小于设计孔位100 mm, 孔位由专业测量人员放样, 施工中由施工员督促作业人员按点摆放钻机, 成孔后再由测量人员复测并计算偏差。

3) 孔斜应小于设计孔斜2%, 一般在锚索孔开孔50cm时, 停钻机检查钻杆的倾角, 偏差较大立即调整钻机机身纠偏;钻杆钻进2 m后, 停钻机检查钻杆的方位、倾角, 偏差较大立即调整钻机机身纠偏;钻杆钻进5m时, 停钻机检查钻杆的倾角, 偏差较大则立即调整钻机机身纠偏;根据钻杆进尺深度, 安装扶正器纠偏。

4) 孔向应小于设计孔向3%, 其控制方法同孔斜。

5) 孔深应大于设计孔深400 mm, 锚索孔成孔后, 再用探孔器测量孔深。

2.2 锚索制作与安装

钢绞线在现场下料采用砂轮切割机断料。其长度按照锚索设计长度。将无粘结钢绞线锚头嵌固端挤压套安装处去皮洗油。清洗时要采用汽油等无腐蚀性清洗剂去除所有防腐油脂。对钢绞线PE层出现局部破损的地方, 用水密性胶带进行修补。将定长钢绞线卷盘挂牌架空存放并覆盖待运。

钢绞线及其他索体附件按照施工图纸上要求编排并绑扎成束, 内锚头承载板及自由段隔离架间距均为2m, 锚索内锚段顶部端头安装导向帽。将钢绞线与锚头嵌固端穿入承载板相应孔内, 利用挤压套采用GYJA型专用挤压机挤压连结。钢绞线利用无锌铁丝编帘并按内锚段承载体的分组要求, 不同组内锚头在锚索外露端依次用黄、白、红、绿四种着色的胶带来标识和区分。锚索体采用无锌铁丝捆扎。编制完成后挂牌编号。

挤压P锚头时应控制挤压质量, 其挤压必须密实和无空头, 如出现空头现象应切除此锚头要重新进行挤压, 一直到合格为止。P锚头经验收合格后才能投入使用。

重要质量关键控制点:钢绞线材质、P锚、锚索编制。

1) 锚索进场后, 按规范规定在具备资质的单位进行抽检, 检查结果报监理审核并批准使用。

2) 挤压力控制为330~400 k N, 挤压后的钢绞线外端应露出挤压端2~5 cm, P锚长度应为7.25~7.40 cm, 直径应控制为30.35~30.55 mm;承载板与导向帽之间的空隙内须注满防腐油脂, 防止P锚腐蚀。

3) 锚索编制按设计图纸进行控制, 严格控制锚索辅助件的安装质量;锚索体应顺直且不能打绞;钢绞线PE套有破损时须及时用水密性胶带包裹。

2.3 锚墩的浇筑

锚墩的施工要按照施工图纸中的要求, 钢筋的级别以及间距按照图纸。模板的固定主要利用锚喷的锚杆, 并通过钢管固定在施工排架上。混凝土强度采用C35 (7 d) 。在混凝土浇筑前, 先将坡面冲洗干净后再安装孔口垫板、套管及网片钢筋等。安装模板并冲洗坡面检查合格, 即可浇筑混凝土。锚垫板安装时要保证与孔道轴线垂直, 套管与孔道轴线对中。并将套管与孔道间的孔隙加以密封。混凝土浇筑完毕后及时洒水养护。施工中应特别注意以下问题。

1) 按设计图纸安装锚墩钢筋, 主要控制钢筋绑扎的牢固性、间距和钢筋网片间的距离不超标。

2) 模板一般为定型钢模, 由于岩面为不规则地面, 安装模板时需用木板连接刚模与岩面, 要求木板、钢模安装牢固, 以防止浇筑混凝土时因振捣而跑模或脱模。

3) 混凝土按监理人员批准的配合比在现场配制, 再用混凝土泵机入仓, 30振捣器振捣。

4) 每班混凝土浇筑要求制做2组试模, 以便为锚索张拉提供强度依据。

2.4 锚索的灌浆

锚索灌浆采用纯水泥浆一次性全孔灌注, 浆液采用0.35∶1水泥净浆, 结石强度要求R7d≥35 MPa。

锚索灌浆采取有压自下而上进行。在灌浆过程中, 灌浆管进浆, 排浆管上安装压力表, 采用有压循环灌浆法, 开始灌浆时要敞开排气管并排出气体、水和稀浆, 当回浆比重与进浆灌浆比重相同时, 再关闭排气阀使回浆压力达到0.1~0.2 MPa进行屏浆, 吸浆率小于0.4 L/min时, 再屏浆20~30 min即可结束。灌浆过程中应注意:

1) 利用钢垫板加工过程中已钻设的4个M12螺栓孔固定灌浆封闭钢板 (钢板上开孔孔位与锚索张拉时的工作锚具一致, 但可多设2个25 mm进回浆管孔) , 封闭钢板与钢垫板之间设置橡胶垫圈, 外露钢绞线安装灌浆钢罩, 防止灌浆时漏浆。

2) 浆液按监理批准配比进行拌制, 主要监控浆液的水灰比、浆液比重及浆液流动性。

3) 浆液比重、回浆比重、回浆压力、吸浆率、屏浆时间这五项参数均为灌浆工序的关键质量控制点, 在施工过程中由施工员及质检员全程监控。

4) 每个锚索孔注浆时要求制做2组试模, 以便为锚索张拉提供强度依据。

2.5 锚索的张拉

锚索孔浆体和垫座混凝土到设计强度后, 再进行锚索张拉。锚索张拉采用单根预紧和单根张拉方式, 先张拉锚具中心部位钢绞线, 后张拉锚具周边钢绞线, 按照间隔对称分序进行。一个张拉循环施工完毕, 再进行下一个张拉循环, 直至达到设计张拉力。张拉施工前, 须对千斤顶、高压油泵及压力表测力计进行配套标定并绘制其标定曲线, 以作为锚索正式张拉的控制依据。标定不合格的张拉设备和仪器不能使用, 标定间隔期不超过180天。张拉设备和仪器遭强烈碰撞, 必须重新标定后才准使用。

张拉作业采用应力应变双控分级张拉工艺;在进行锚索张拉时, 从预紧应力到锁定应力共分5级进行张拉施工。分极标准为:

0.25σcon→0.5σcon→0.75σcon→1.0σcon→1.10σcon→锁定。

千斤顶升荷速率每60秒不超过0.1σcon, 卸荷速率每60秒不超过0.2σcon, 锚索张拉采用单根预紧、单根循环张拉的方式, 针对每一级荷载、每根钢绞线按照钢绞线长度由短至长进行单根单级循环张拉。前4级每级持荷2min, 最后一级张拉后持荷10 min。

每束张拉循环五次:第一次预紧0.25σcon, 第二次0.25~0.5σcon, 第三次0.5~0.75σcon, 第四次0.75~1.0σcon, 第五次1.0~1.10σcon。

2.6 外锚头的保护

锚具外的钢绞束除留存100 mm外, 切去其余部分。外锚头按设计要求用混凝土保护, 外锚头 (含外露钢绞线) 保护层的厚度不小于100 mm。对不同锚固类型的外锚头用不同颜色涂料粉刷进行标识, 达到醒目和良好区分效果。

3 验收试验

1) 预应力锚束验收试验。预应力锚束在施工中, 要按设计和监理人员指示随机抽样进行, 抽样数量不应小于3束。

2) 完工并抽样检查的合格标准。以应力控制为准, 实测值不大于设计规定值的5%, 不小于3%。当验收试验与完工抽样检查合并进行时, 其试验数量为锚束总量的5%。

4 结束语

通过对锦屏一级水电站右岸1 885 m高程以上开挖边坡支护工程锚索的施工, 在克服了造孔、穿索、锚墩、灌浆、张拉等关键工序施工中的种种困难, 解决了大吨位和深孔锚索钻孔、测斜、穿索、及灌浆、张拉等施工中的一系列难题;通过本次施工, 大家积累了经验, 开阔了视野, 增长了见识, 但在今后的施工中还应不断地完善施工工艺和方法, 更进一步地降低成本, 提高工作效率、经济效益和施工质量。[ID:001081]

摘要：压力分散型预应力锚索作为一种新型锚索, 这几年在各工程中得到了广泛应用, 其质量控制措施与普通型预应力锚索有很大差距, 笔者就雅砻江锦屏一级电站右岸1 885 m高程以上开挖工程中, 预应力锚索的施工技术作了简要介绍, 以供同类工程参考、借鉴。

压力分散 篇5

1 工程概况

厦门瑞景公园三期景观支护工程为永久性工程, 景观为瑞景公园内的自然山体, 部分山体开挖后修建地下室与高层住宅, 其余保留为小区内景观, 支护结构与山体景观结合为一个整体, 周边环境对景观支护要求非常高。

该工程支护长度145 m, 支护高度8.1 m～12.8 m, 采用排桩结合2层～3层预应力锚杆进行支护。

2 压力分散型锚杆设计

2.1 锚杆承载力设计

根据计算结果, 锚杆设计承载力420 kN～480 kN, 基于锚杆承载力较高及永久性锚杆的防腐要求, 经研究比较, 决定采用压力分散型锚杆, 则锚杆的极限承载力P应满足以下三个基本条件:

P≤Fa·fptk。

P≤n·Fc·fc。

P≤πD·∑qsn·Ln。

其中, Fa为钢绞线的截面积, mm2;fptk为钢绞线的强度标准值, N/mm2;n为承载体个数;Fc为浆体受压面积, mm2;fc为浆体抗压强度标准值, N/mm2;qsn为第n承载区段上的粘结摩阻强度标准值, N/mm2;D为锚固段浆体直径, mm;Ln为第n承载区段的长度, mm。

根据以上计算结果, 压力分散型锚杆杆体采用4束ϕj15无粘结钢绞线制作, 强度标准值1 860 N/mm2;注浆采用P.O32.5水泥配置的纯水泥浆, 水灰比0.45～0.5, 设计浆体抗压强度为30 MPa;设置两个承载体, 间距8 m;承载体采用20厚45号钢板制作, 并在钢板后30 cm范围内设ϕ8@50加强钢筋, 防止浆体局部受压破坏, 见图1。

拉伸型锚杆存在着临界锚固长度问题, 即锚固长度超过该临界值时, 锚杆单位长度的抗拔力明显下降, 一味增加锚杆的长度对锚杆承载力的提高是很有限的, 很不经济, 而从压力分散型锚杆的计算过程可以看出, 锚杆的拉力由n个承载体承担, 每个承载体承担的拉力为锚杆总拉力的1/n, 在整个锚固体长度上粘结摩阻力的分布较为均匀, 充分发挥了各个承载区段土体的抗剪强度, 有效地克服了临界锚固长度的限制, 锚杆承载力也得到了提高。

锚杆施工完成后, 选取5根进行验收试验, 试验荷载为设计承载力的1.5倍 (630 kN～720 kN) , 全部合格, 表明锚杆的承载力是有保障的。

2.2 锚杆承载体部位设计

现在, 大多数压力分散型锚杆承载体部位设计为将无粘结钢绞线弯曲180°, 这势必降低钢绞线本身的抗拉强度, 根据试验结果, ϕj15钢绞线弯曲180°后强度损失约15.1%, 因此, 设计时应降低钢绞线强度使用, 这种方法的优点是根据工程需要, 钢绞线可拆除, 且钢绞线没有裸露处, 防腐性能较好;在本设计中, 采用DWM15P型挤压套将钢绞线锁定在承压钢板上, 这样, 钢绞线的强度能充分发挥, 而且制作简单, 造价经济, 局部挤压套处裸露钢绞线的防腐处理也较为简单。

2.3 锚杆锁定荷载设计

通常情况下, 压力分散型锚杆的锁定采用等荷载张拉方式, 即对各承载体上的钢绞线分别锁定, 并保证各承载体上的锁定荷载相等, 笔者认为, 这种等荷载张拉方式还有值得推敲的地方。

压力分散型锚杆锁定后, 支护结构变形引起的各束钢绞线伸长量是一致的, 由于各承载体上的钢绞线长度不同, 锚杆增长的拉力分配到各承载体上也不同, 很明显, 越靠近锚头位置的承载体承受的荷载越大, 设想一下, 若锁定时各承载体上锁定荷载相同, 均为设计锚杆锁定荷载的1/n, 当支护结构发生变形时, 由于锚夹具的约束, 各束钢绞线伸长量相同, 则越靠近锚头位置的承载体上荷载增长就越快, 当该承载体承受的荷载达到锚杆极限承载力的1/n时, 即达到该承载区段的极限承载力, 其他各承载体承受的荷载均小于其承载区段的极限承载力, 即锚杆总拉力尚未达到极限承载力, 其安全储备降低了。根据以下计算, 可在设计时充分考虑锚杆锁定后各束钢绞线伸长量一致这一隐含条件, 通过调整不同承载体上的锁定荷载来消除这一隐患。

设锚杆承载体数量为n, 锚头到最近承载体的距离为L1, 依此类推, 锚头到最远承载体的距离为Ln, 锁定时从距锚头最近的承载体到距锚头最远的承载体承担的荷载分别为N1, N2, …, Nn, 则可得方程:

锚杆的锁定荷载:

NL=N1+N2+…+Nn (1)

锁定后因支护结构变形引起的各束钢绞线的伸长量均为δ, 则各承载体增加的荷载为Ni′=δEA/Li, 可得各承载体增加荷载的关系方程:

N1′∶N2′∶…∶Nn′=1/L1∶1/L2∶…∶1/Ln (2)

根据压力分散型锚杆的计算过程可以看出, 要保证锚杆的设计安全储备, 各承载体承担的荷载为锚杆极限承载力的1/n, 即Nm/n, 则:

(Nm/n-N1) ∶ (Nm/n-N2) ∶…∶ (Nm/n-Nn) =1/L1∶1/L2∶…∶1/Ln (3)

方程组 (1) , (3) 求解可得锁定时应分配到各承载体上的锁定荷载N1, N2, …, Nn, 这样锁定后才能保证锚杆的安全储备达到设计要求, 笔者称之为“等极限荷载张拉方式”。

2.4 锚杆防腐设计

该边坡支护锚杆为永久性锚杆, 坡体锚固地层为凝灰岩残积粉质黏土及强风化凝灰岩, 地下水位标高为34.2 m, 锚杆的防腐性能要求很高, 而拉伸型锚杆存在两个难以克服的防腐隐患:1) 钢绞线采用裸线, 主要依靠浆体的包裹防腐, 施工过程中不可避免出现局部浆体保护层不够的问题;2) 锚杆在张拉时, 锚固体靠近张拉端必然会出现张拉裂缝, 为地下水对钢绞线的腐蚀创造了水力联系。本工程设计的压力分散型锚杆采用无粘结钢绞线, 其自身具有油脂层及聚乙烯外皮的双重防腐保护, 而且, 由于锚杆承压型的作用机理, 防止了锚固体裂缝的产生, 切断了与地下水的水力联系, 从而大大提高了锚杆的防腐性能。

3 锚杆预应力损失

待锚杆全部锁定并在土方开挖完成后, 将预留的5根锚杆安装测力计, 进行为期一年半的应力损失观测, 观测结果表明, 锚杆的应力损失在4.6%～8.8%, 控制在规范规定的10%以内, 而且非常均匀, 这对于拉伸型锚杆是难以实现的, 分析其原因主要是拉伸型锚杆粘结摩阻应力集中, 峰值很高, 而压力分散型锚杆的总拉力分散到各承载体上, 每个承载体承担锚杆总拉力的1/n, 有效降低了粘结摩阻应力的峰值, 从而大幅度降低了锚杆的预应力损失。

4 结语

1) 根据锚杆试验与长期观测的结果来看, 该基坑支护设计是成功的;2) 压力分散型锚杆的多段承压作用机理, 充分发挥了各承载区段土体的粘结摩阻力, 大大提高了锚杆的承载能力;3) 压力分散型锚杆的多段承压作用机理, 有效降低了各承载区段的应力峰值, 明显减少了锚杆的预应力损失;4) 压力分散型锚杆采用自身防腐性能好的无粘结钢绞线, 且承压型作用机理避免了拉伸型锚杆靠近张拉端的锚固体内的张拉裂缝, 大大改善了锚杆的防腐性能;5) 压力分散型锚杆各承载体的锁定荷载应根据其设置深度调整, 建议采用“等极限荷载张拉方式”进行锁定, 以保证锚杆的设计安全储备;6) 压力分散型锚杆安全可靠、制作简单、造价经济, 建议在类似工程中, 尤其是高地震级别地区推广使用。

参考文献

[1]程良奎, 刘启琛.岩土锚固技术的应用与发展[M].北京:万国学术出版社, 1996.

[2]李志强.土层锚杆支护的施工与监测探讨[J].山西建筑, 2008, 34 (3) :149-150.

压力分散 篇6

1. 压力分散型锚索体系的设计

1.1 极限承载力的确定

式中：A为钢绞线的截面积(mm2);fptk为钢绞线的强度标准值(MPa);n为承载体个数;Ac为水泥浆体截面面积(mm2);fc为水泥浆体抗压强度标准值(MPa);qm为第n载区段上的粘结摩阻强度标准值(MPa);D为锚固段水泥浆体直径(mm);Ln为第n承载区的长度(mm)。

1.2 锚固长度的确定

(1)预应力锚索一般都采用粘结性锚固体，因此地层与注浆体的粘结长度：

式中：L r为地层与注浆体间的锚固粘结长度(m);k为安全系数;Pd为锚固设计锚固力(kN);d为锚固段的钻孔直径(m);frb为地层与注浆体间的粘结强度(k Pa)。

岩(土)地层的粘结强度一般需要通过试验确定，当无试验资料时可参照一些经验值取定。

(2)水泥注浆体与锚索体间的粘结长度：

式中：Lg为注浆体与锚索体间的锚固粘结长度(m);k余锋梁浩

为安全系数;Pd为锚索设计锚固力(kN);d g为钢绞线或钢筋的直径(m);fb为注浆体与锚索体间的粘结强度(kP a);n为钢绞线或钢筋的根数。

(3)通过对锚固段粘结长度Lr和L g分别进行计算，实际锚固长度取两者之间的较大值，按现行规范要求其长度不应小于3m，也不宜大于10m。

1.3 承载体的设计

压力分散型预应力锚索的设计原则就是应使每个承载体的受力尽可能均匀，而每个承载体上所受的力应与该承载段处水泥灌浆体表面上的粘结摩阻应力相平衡。因此，一般锚索承载体的间距为3～4m。对于由1860Mpa级无粘结钢绞线组成的压力分散型预应力锚索体系中钢束，应采用挤压套将钢绞线锁定在承压板上，这样有利于钢绞线强度的发挥，且制作简单、经济。

2. 压力分散锚索的施工方案

用预应力锚索加固边坡时，应尽可能做到开挖一级边坡，施工一级。在来不及施工锚索时，也应做好临时防护设施并及时进行动态变形观测，以减少不必要的损失。

预应力锚索施工关键环节是钻孔、锚筋制安、锚孔注浆和锚索张拉锁定等工序。

(1)钻孔。首先按设计锚孔位置测量放样，钻机定位，钻孔下倾线与水平面的夹角为15°。其钻机导轨倾角误差不超过±1°，方位误差不超过±2°。在钻进过程中，严禁开水冲钻及冲洗孔壁，控制好钻进速度，防止钻孔偏斜、扭曲和变径。对钻压、钻速、地层和地下水情况等及时作好施工记录。钻孔孔径、孔深不得小于设计值，并超钻50cm。当钻进达到设计深度后，不立即停钻，要稳钻3～5min，以防在孔底熄火。钻杆取出后，应及时用高压风将孔中岩粉及水清除孔外，且及时安装锚索、注浆，以防坍孔。若钻进过程中遇有塌孔应立即停钻，并采用注浆固壁方法处理，24h后重新开钻。

(2)清孔。钻孔达到设计要求后(按设计深度±0.2m)，采用高压空气将空中的粉末和水全部清除出孔。

(3)锚索的制作安装。压力分散型锚索由三个单元锚索组成，每个单元锚索分别由两根无粘结钢绞线内锚与钢质承载体组成，钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套对称地锚固于钢质承载体上。截取钢绞线总长度比锚索设计长度多出1.5m作张拉工作段，在专用弯折机上对称弯折钢绞线，放置承载体，用专用打包机将钢绞线绑扎到承载体上。组装承载体应定位准确，挤压套通过螺栓在承载体和限位片之间栓接牢固。每个锚孔口位置必须设置一个架线环，间距为1.5m左右，定位准确，绑扎牢固，注浆管穿索应深入导向帽5～10cm，导向帽点焊、固定于最前端承载板上，并留有溢浆孔。锚索制作完成并经检验合格后，即可运至相应孔位进行安装。按照设计倾角和方位平顺推进，严禁抖动、扭转和串动，防止中途散束和卡阻。

(4)注浆。首先按照经试验合格的注浆材料，以水灰比0.4～0.5比例配制纯水泥浆。浆液要搅拌均匀，随拌随用，浆体强度不低于40MPa。注浆管捆扎在锚索体中轴部位，注浆管头部距锚索体末端为50～100mm。采用孔底返浆法注浆，一般注浆压力为2.0MPa左右，直至孔口溢出新鲜浆液为止。若发现孔口浆面回落，要在30min内进行孔底压注补浆2～3次，以确保孔口浆体充满。

(5)锚索张拉。在注浆体与张拉台座砼强度达到设计强度80%以上时，即可进行锚索张拉作业，其张拉方法与一般预应力筋张拉基本相同。张拉设备采用专用设备，并在作业前进行标定，锚具、夹片等应经检验合格方可使用。台座承压面要平整，锚具安装与锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线与锚孔及锚筋体为同轴一线，确保承载均匀。压力分散型锚索，因各单元锚索长度不同，要按照设计次序分单元，采用差异分步张拉。即根据设计荷载和锚索长度计算确定差异荷载，根据计算的差异荷载分单元张拉。先分步补足差异张拉之第一、二步级张拉荷载增量，再分五级即设计荷载的25%、50%、75%、100%和110%张拉。在张拉最后一级时，要持荷稳定10～15min后方卸荷锁定。若锚索锁定48h内，有明显预应力损失现象，要及时进行补偿张拉。

(6)封锚。张拉完成后锚孔注浆，截断钢绞线，浇注C20混凝土封锚头。

3. 压力分散型锚索的质量检验

3.1 检验方法

(1)分级加荷时，起始荷载宜为锚索设计荷载的30%，最大检验荷载不能大于锚索承载力标准值的0.8倍。对于压力分散型锚索，在以设计最大检验张拉荷载计算补足差异伸长量后，同步张拉至锚索设计荷载的30%作为起始荷载。

(2)在荷载每增加一级时，均应持荷稳定1min，并记录位移读数。最后一级也要维持10min，如果在历时10min内位移超过1mm，则该级荷载应再维持50min，并分别记录各级位移量。

3.2 检验标准

(1)从50%设计荷载至最大检验荷载之间所测量的总位移量，应当超过该荷载范围内锚索自由段长度的预应力筋理论弹性伸长量的80%，且小于自由段与1/2锚固段长度之和的预应力筋理论弹性伸长值;

(2)在最后一级荷载作用下的位移观测期内锚头位移稳定，即在历时10min内位移不超过mm，或者2h蠕变量不大于2mm。

3.3 检验结果

按技术规范要求，锚索检验数量不少于每种类型锚索总数的5%，且不得少于3根。监理根据工程类型随机抽样确定检验试验锚索。

4. 结语