高边坡防护工程预应力锚索、锚杆施工方案.doc

松建高速公路施工技术方案报审表承包单位：中国建筑第七工程局有限公司 合同段：A11合同段监理单位：南平市路达公路工程监理服务有限公司 本表编号：致J3总监理工程师：现上报 高边坡防护工程预应力锚杆、锚索 施工方案请予审查和批准。附件：1、高边坡防护工程预应力锚杆、锚索施工方案 2、高边坡防护工程预应力锚杆、锚索预应力计算书 3、预应力钢绞线、锚具、夹片等材料试验检测报告 4、张拉设备标定证书承包人： 日期：驻地、专业监理工程师审查意见：驻地、专业监理工程师： 日期： 总监办监理工程师审查意见：总监办监理工程师： 日期：附注：特殊技术、工艺方案要经总监理工程师批准，一般由专业监理工程师审批长深线松溪（闽浙界）至建瓯高速公路A11合同段高边坡防护工程预应力锚杆、锚索施工方案编制： 复核：南平松建高速公路A11合同段项目经理部二零一零年十二月中国建筑第七工程局有限公司南平松建高速公路A11合同段项目经理部1、目的32、编制依据33、过程概况34、施工工艺流程：45、预应力锚索施工方案45.1施工准备45.2锚孔钻造45.3锚筋制安45.4锚孔注浆55.5锚筋张拉锁定55.6、预应力锚索张拉差异荷载增量和理论伸长量的计算65.7伸长量计算85.8试验孔施工96预应力锚杆施工方法96.1施工准备96.3造孔106.9张拉力计算117、各种保证措施137.1质量保证措施137.2、安全、环保施工措施13高边坡防护工程预应力锚杆、锚索施工方案1、目的编制高边坡预应力锚杆、锚索施工方案的目的就是为了更好的指导施工生产，使现场作业人员能够规范施工。2、编制依据福建省高速公路路基标准化指南公路路基施工技术规范施工图设计文件3、过程概况本段路堑高边坡锚杆、锚索分为预应力锚杆、预应力锚索、非预应力锚杆、预应力锚杆地梁并按图纸设计要求配合小导管注浆。在设计过程中与拱型骨架交错布置，预应力锚索及预应力锚杆孔按照设计孔深进行钻孔并设置钢绞线与精轧螺纹钢，并按照图纸设计长度进行锚固段施工。4、施工工艺流程： 施工准备 锚孔钻造 锚筋制安锚筋制安 锚孔注浆 锚筋张拉锁定 锚孔验收封锚5、预应力锚索施工方案5.1施工准备为确保边坡的坡度及位置准确性，提前通过测量在边坡上进行测量确认出边坡开挖的台阶位置与下挖深度，平台宽度与位置。放线后及时进行边坡开挖。根据测量的边坡放坡及每级台阶位置与宽度进行边坡刷破，当开挖面为岩石采用爆破施工。并在开挖过程中将边坡平台的位置开挖成型，开挖的土用运输车运离施工现场。当边坡开挖成型后，进行测量复测确认边坡开挖是否按照设计图纸的要求进行施工，边坡放坡是否按照设计要求的坡率进行刷坡，每级台阶位置是否准确。并通过测量确认出锚杆、锚索、锚固框架的位置为下一步的施工做准备。5.2锚孔钻造按照设计桩号位置，用铁钎和油漆标记准确定位锚孔位置，钻机严格按照设计孔位、倾角和方位准确定位，采用测角量具孔控制角度，钻机导轨倾角误差不超过±1度，方位误差不超过±2度。锚索（杆）成孔应根据地层选用相应的锚杆钻机，且钻进过程中严禁开水冲钻及冲洗孔壁，同时应严格控制钻进速度，防止钻孔偏斜、扭曲或变径。在钻进过程中要认真做好施工记录，如钻压、钻速、地层和地下水情况等。钻孔孔深、孔径要求不得小于设计值，并超钻50cm，钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻3-5分钟，防止孔底尖灭，同时，及时进行锚孔清理。钻进过程中若遇到塌孔，应立即停钻，并通知监理工程师后采用注浆固壁处理，24小时后重新钻进或采用跟管钻进工艺。锚孔钻造结束后，使用高压空气将孔中岩（土）粉及水全部清除出孔外，经现场监理检验合格后，方可进行锚筋体安装。5.3锚筋制安钢筋下料应整齐准确，误差不大于±50mm，预留张拉段钢绞线长度1.5m，钢筋锚杆0.5m。设计预应力锚索为压力分散型锚索，其锚筋材料采用无粘结高强度低松弛钢绞线，对钢绞线不同单元和钢筋锚接头进行醒目可靠的标记。下料采用机械切割。挤压头的组装，挤压套、挤压簧安装准确，挤压顶推进应均匀充分，施工中应严格控制钢绞线挤压套挤压工艺，并抽样3%进行检测；确保单根挤压强度不低于200KN.组装承载体时应定位准确，挤压套通过螺栓在承载体和限位片之间栓接牢固。架线环间距为1-1.5m，锚孔孔口位置必须设置一个架线环，注浆管穿索安装准确定位，绑扎结实牢固，应深入导向帽5-10cm。导向帽可点焊固定于最前端承载板上，并应留有溢浆孔，保证孔底返浆，所有钢质部位应均匀涂刷防腐油漆。对于高强精轧螺纹锚杆，锚固段对中支架若点焊不当，将损伤杆体强度，故应与自由段一样，套筒触角支架绑扎定位。并对其自由锻按设计要求进行防腐和隔离措施处理。5.4锚孔注浆锚索（杆）注浆采用水灰比0.4-0.5的纯水泥浆，其中锚固段遇土质或沙土状强风化岩层且富水时应采用二次高压劈裂注浆法来提高地层锚固力。注浆材料采用强度400mpa。锚孔注浆必须采用孔底返浆（注浆压力一般2.0mpa左右），直至孔口溢出新鲜浆液，严禁抽拔注浆管或孔口注浆；如发现孔口浆面回落。应在30分钟内进行孔底注补浆2-3次，确保孔口浆体充满。早注浆作业开始和中途停止较长时间在作业时，应用水或水泥稀浆润滑注浆泵及注浆管路。浆体未达到设计强度70%时，不得在锚筋体端头悬挂重物和拉绑碰撞。锚孔钻造完成后应及时进行锚筋体安装和锚孔注浆，原则上不得超过24小时。当采用二次劈裂注浆提高地层锚固力时，以浆体强度控制开始劈裂时间(一次注浆体强度为5mpa)，需在二次注浆管的锚固段内设花孔和堵塞，二次劈裂的高压注浆管采用镀锌铁管或钢管。5.5锚筋张拉锁定在注浆浆体与台座混凝土强度达到设计强度80%以上时，方可进行张拉锁定作业。锚斜托台座承压面应平整，并与锚筋的轴线方向垂直。锚具安装于锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线与锚孔及锚筋体同轴一线，确保承载均匀。锚筋的张拉必须采用专用设备，设备在张拉作业前应进行标定，锚具、夹片等检验合格后方可使用。锚索正式张拉前，应取10-20%的设计张拉荷载，对其预张拉1-2次，使其各部位接触紧密，钢绞线完全平直。对于压力分散型锚索，因各单元锚索长度不同，张拉应注意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。5.6、预应力锚索张拉差异荷载增量和理论伸长量的计算5.6.1、计算公式简介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（以三单元共六束压力分散型锚索为例）如下：L1-2=L1-L2, L2-3=L2-L3L1=（/E）*L1, L2=（/E*）L2, L3=（/E）*L3,=P/A差异荷载增量：P1=(E*A*L1-2/L1)*2P2=(E*A*L2-3/L2)+ (E*A*L2-3/L1)*2其中：L1,L2,L3-分别为第一、二、三单元锚索的长度，且L1L2L3；L1, L2, L3-各单元锚索在给定最终张拉（设计锁定）荷载作用下的伸长量；L1-2，L2-3-各单元锚索在给定最终张拉（设计锁定）荷载作用下的差异伸长量；-给定最终张拉（设计锁定）荷载作用下钢绞线束应力；P-给定最终张拉（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；P1，P2-分布差异张拉之第一、第二步级张拉荷载增量。锚索张拉时的实际伸长值L(mm)为：L=L1+L2L-锚索实际伸长值(mm)L1-从初应力至最大张拉力间的实测伸长值(mm)；L2-初应力以下的推算伸长值(mm)，可采用相邻级的伸长值。5.6.2、 举例计算K102+095K102+369高边坡的防护措施为：第一阶设非预应力锚杆框架与镀锌网植草灌交错布置；第二阶为预应力锚索加固，锚索长22米、20米，锚固段长12米，设计拉力700KN。下面以锚索长22米、锚固段长12米、设计张拉力700KN为例说明压力分散型锚索的计算。压力分散性锚索一般采用高强度、低松弛无粘结预应力钢绞线，其标准强度Rby=1860MPa。锚索张拉控制力P=770KN，各单元锚索自由段长度分别为L1=22m,L2=18m,L3=14m(设计张拉力P一般均需超张拉至110%，Ln为n单元的长度，每单元由两根锚索组成)，钢绞线弹性模量E=1.98×105MPa，单根钢绞线截面面积A=140mm2（根据进场材料由试验获得数据）L1=(P*L1)/(E*A)=（770000/6*22000）/(198000*140)=101.9mm。L2=(P*L2)/(E*A)=（770000/6*18000）/(198000*140)=83.3mm。L3=(P*L3)/(E*A)=（770000/6*14000）/(198000*140)=64.8mm。差异伸长量：L1-2=L1-L2=101.9-83.3=18.6mm；L2-3=L2-L3=83.3-64.8=19mm；差异荷载增量：P1=(EAL1-2)/L1*2=(198000*140*18.6)/22000*2=46872N=46.872KN；P2=(EAL2-3)/L2+ （EAL2-3）/L1*2=(198000*140*19)/18000+(198000*140*19)/22000*2=106400N=106.4KN；张拉力与压力表值的换算表1 张拉千斤顶与油压表检测数据负荷(KN)1002004006008001000压力表值(MPa)4.99.719.529.238.948.2根据千斤顶与油压表检测数据一次线性关系，可得其一次线性方程：y=0.0486x (y:压力表值，MPa；x:负荷，KN)表2 张拉力与压力表值换算张拉力百分比（%）P112.52P1P2252P25075100110张拉力x(KN)46.8787.593.74106.4175212.8350525700770压力表值y(MPa)2.34.34.65.28.510.317.025.534.037.45.7伸长量计算锚索在正式张拉前，取10%20%的设计张拉荷载，对其预张拉12次，使其各部位接触紧密，钢绞线完全平直。张拉时应按一定的张拉速度进行（一般为40KN/min）。压力分散型锚索具体的张拉程序如下：压力分散型锚索张拉程序：安装千斤顶0P1（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）12.5%（预张拉，量取伸长值S2）2P1（量取伸长值S3，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S4）25%P（量取伸长值S5）2P2（量取伸长值S6，计算L1、L2单元锚索P1-P2的伸长值）50%P75%P100%P110%P（量取伸长值S7）。实际伸长值的计算L1单元锚索：L1=(S7-S2)+(S5-S2)+(S6-S4)+(S3-S1)；L2单元锚索：L2=(S7-S2)+(S5-S2)+(S6-S4)；L3单元锚索：L3=(S7-S2)+(S5-S2)。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，即设计荷载的12.5%、25%、50%、75%、100%和110%。在张拉最后一级荷载时，应持荷稳定1015min后卸荷锁定。锚索锁定48小时内，若发现明显的预应力损失现象，必须及时进行补偿张拉。为保证压力分散型锚索的张拉质量，锚索张拉时需注意以下事项：（1）锚斜托台座的成压面应平整，并与锚索的轴线方向垂直；（2）锚具安装应与锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线与锚孔及锚索轴线在一条直线上，不得弯压或偏折锚头，确保承载均匀同轴，必要时用钢质垫片调整满足；（3）注浆体与锚斜托台座的混凝土强度达到设计强度的80%以上时，方可进行张拉。理论伸长量计算：当力为P1时：S1=(P*L1)/(E*A)=（46870/2*22000）/(198000*140)=18.6mm。当力为12.5%F时：S2=(P*L1)/(E*A)=（0.125*700000/6*22000）/(198000*140)=11.57mm。当力为2P1时：S3=(P*L1)/(E*A)=（93740/2*22000）/(198000*140)=37.2mm。当力为P2时：S4=(P*L1)/(E*A)=（106400/4*22000）/(198000*140)=21.11mm。当力为25%F时：S5=(P*L1)/(E*A)=（0.25*700000/6*22000）/(198000*140)=23.15mm。当力为2P2F时：S6=(P*L1)/(E*A)=（212800/4*22000）/(198000*140)=42.22mm。当力为110 %F时：S7=(P*L1)/(E*A)=（1.1*700000/6*22000）/(198000*140)=101.85mm。5.8试验孔施工设计预应力锚所试验孔位置在ZK75+250第一级、ZK75+295第二级、ZK75+305第一级，设计试验孔长度为8、13、21m，锚固长度为3、5、8m。实际施工中在2010年9月3日由业主代表、设计代表、监理单位等相关人员进行现场查看，同意变更试验孔位置于ZK75+920-ZK75+940第二级间进行试验，设计孔深及锚固长度不变。6预应力锚杆施工方法6.1施工准备施工准备包括场地布置、机械设备安装调试、人员上场和材料购置及储备等准备工作。地布置包括钻孔作业场地规划、水池、混凝土拌和场地平整，风水电管线布置以及生产、生活用房等。 施工人员人数可根据上场机械设备数量和施工条件确定。每班由班长、钻孔组、注浆浇砼组、空压机司机、锚索安装和张拉等组成。 6.2测量放线 按设计文件要求，准确定出各锚点位置。6.3造孔 造孔工序含钻机就位、施钻成孔和清孔三个作业步骤。 当围护结构基坑开挖到达锚索钻孔位置时，首先要用钢管和木板搭役施钻作业平台。钻机就位要求钻头定位准确。 施钻机具一般为风动冲击型钻机，在松散地段成孔施工，为防止坍孔，宜选用偏心钻跟进护壁套管方式钻进，钻进过程中，应观察出灰、出碴和漏风情况，做好滑动面、错落面等软弱面所处位置的记录，判断孔段是否进入稳定岩（土）层，以保证孔段进入稳定岩土深度不小于设计要求的锚固段长度。考虑沉碴厚度，孔底应超钻不小于20cm。成孔后，用高压风清洗孔壁，以保障砂浆与孔壁的粘结力。钻孔必须采用干钻，严禁水钻。 6.4锚杆的制作与安装锚杆按照设计要求采用32号精轧螺纹钢。 锚杆制作和安装可分为下料、除锈防腐、焊接导向锥、绑扎和入孔六个作业步骤。 精轧螺纹钢下料长度为孔深加上预留长度。 在安装前，锚杆应先进行除锈、防腐处理，制作和安装全过程必须避免油脂、泥土等杂物锚固段。完成造孔工序后，应立即用人工将预制好的锚索从孔口下入孔底。 6.5灌浆 灌浆分制浆和注浆两个作业过程。 锚孔内的浆液为水泥砂浆，配合比通过试验配制，可掺入适量早强剂，以缩短张拉等待时间，但严禁掺用具有中、强腐蚀性的外加剂。砂浆搅拌机搅拌均匀，浆液在初凝之前用完，并不得混入杂物。 注浆有多种方法，一般采用埋管式注浆，即由孔底向上有压一次性灌浆，压力不小于0.60.8Mpa，砂浆至孔口溢满为止，注浆管不拔出。此方法操作简便且灌浆质量好。注浆操作的同时，应制作相应砂浆试件，并埋入滑坡体中养护，以备张拉工序开展作强度参考。 注浆过程中，土体松散、岩体破碎较易发生漏浆情况，严重时砂浆无法注满，此时可采用人工从孔口填塞砾石、岩粉，使之与浆液混合，填塞裂缝漏浆。由于水泥浆有收缩性，注浆后的第二天应做补浆处理，使孔段砂浆饱满。 6.6紧固头设置 紧固头设置包括垫墩预制和锚具安装两道工序。 垫墩为钢筋混凝土方形墩，垫墩直接在平整场地上立模预制，达到规定强度后，高强砂浆找平连续墙面，吊立安装，并做混凝土抗压试件，同条件养护，备后续工序参考。松散地表上垫墩应对基底进行夯实处理，防止垫墩在孔段内砂浆养生过程中下沉。在垫墩强度达到75%设计强度后，吊立安装好垫墩，并安装钢垫板和精轧螺母锁好精轧螺纹钢。 6.7张拉 张拉前，张拉设备必须配套标定，每只千斤顶应配用的压力表数量不小于两块，表的精度不低于1.5级，其常用读数不宜超过表盘刻度的75%。 在垫墩强度及砂浆强度达75%80%后，开始用轻型千斤顶对锚杆张拉。张拉按多次多级进行，一般采用两次多级，张拉力顺序为12.5%-25%-50%-75%-100%-110%。 安放千斤顶时，使锚具底座顶面与钻孔轴线垂直，以确保锚杆张拉时千斤顶出力与锚杆在同一轴线上。 张拉过程中，应认真测量和记录锚杆的伸长量，伸长量作为油压表读数的校核参考值。 6.8锁定与封头 各次最后一次张拉完成后，立即用精轧螺母将锚杆锁定，末次张拉完成并锁定后，切除锚杆外露段，用素混凝土包裹出露的金属部分，封住锚头。 6.9张拉力计算举例计算ZK75+830ZK76+010高边坡的防护措施为：第一级设预应力锚杆地梁与镀锌网植草灌交错布置，锚杆长14米，锚固段长6米，设计拉力350KN。锚杆按照设计图纸要求采用的是32号精轧螺纹钢。锚杆张拉控制力P=350KN，按照规范JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范俘录G-6中查得其弹性模量为2000000MPa.根据规范GB/T20065-2006预应力混凝土用螺纹钢筋中查的其公称面积为804.2mm2。伸长量计算：12.5%：L=(P*L)/(E*A)=（350000*0.125*8000）/(2000000*804.2)=0.22mm。25%：L=(P*L)/(E*A)=（350000*0.25*8000）/(2000000*804.2)=0.44mm。50%：L=(P*L)/(E*A)=（350000*0.5*8000）/(2000000*804.2)=0.87mm。75%：L=(P*L)/(E*A)=（350000*0.75*8000）/(2000000*804.2)=1.31mm。100%：L=(P*L)/(E*A)=（350000*8000）/(2000000*804.2)=1.74mm。110%：L=(P*L)/(E*A)=（350000*1.1*8000）/(2000000*804.2)=1.91mm。150%：L=(P*L)/(E*A)=（350000*1.5*8000）/(2000000*804.2)=2.61mm。张拉力与压力表值的换算表1 张拉千斤顶与油压表检测数据（600KN）负荷(KN)120240360480600压力表值(MPa)10.120.330.640.551.0根据千斤顶与油压表检测数据一次线性关系，可得其一次线性方程：y=-0.10+0.08500x(y:压力表值，MPa；x:负荷，KN ) 表2 张拉力与压力表值换算张拉力百分比（%）12.5255075100110张拉力x(KN)43.7587.5175262.5350385压力表值y(MPa)3.627.3414.7822.2129.6532.625表3 张拉千斤顶与油压表检测数据(1000KN)负荷(KN)2004006008001000压力表值(MPa)9.919.929.539.549根据千斤顶与油压表检测数据一次线性关系，可得其一次线性方程：y=0.22+0.04890x(y:压力表值，MPa；x:负荷：KN ) 表4 张拉力与压力表值换算张拉力百分比（%）12.5255075100110150张拉力x(KN)43.7587.5175262.5350385525压力表值y(MPa)2.364.58.7813.0617.3419.0525.897、各种保证措施7.1质量保证措施7.1.1、严格按设计图纸和现行施工验收规范组织施工，具体操作严格按批准后的施工方案和预应力施工工法进行。7.1.2、认真做好自检，互检等检验工作，并及时进行隐蔽工程验收，未经验收不得进行下一道工序的施工。7.1.3、张拉施工前，应认真复核图纸与施工情况，在现场同条件养护的混凝土试块的试压强度达到设计允许的张拉强度后，方可进行张拉。7.1.4、严格按图纸要求进行施工。发现问题应及时上报有关单位，经有关部门核定后继续施工。7.1.5、注浆体与锚斜托台座的混凝土强度达到设计强度的80%以上时，方可进行张拉。7.1.6、锚具安装应与锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线与锚孔及锚索轴线在一条直线上，不得弯压或偏折锚头，确保承载均匀同轴，必要时用钢质垫片调整满足。7.1.7、张拉前应对待张拉梁的外观作必要的检查，确认混凝土浇捣质量合格，无蜂窝，空洞、7.1.8、发现异常裂缝等后方可进行张拉；如有异常，应及时通知有关单位，查明原因，必要时调整张拉方案，经批准后再进行张拉。7.1.9、 锚斜托台座的成压面应平整，并与锚索的轴线方向垂直；7.2、安全、环保施工措施7.2.1、严格执行安全操作规程进行施工，施工前要预先进行交底，每区域施工前应对张拉操作人员进行安全教育。7.2.2、锚具、夹具应设专人妥善保管，避免锈蚀、玷污、遭受机械损伤或散失。施工时在终张拉完成后对锚具进行防锈处理。7.2.3、张拉前仔细检查张拉平台的安全性，并在张拉平台上搭设高度适当的安全挡板，防止张拉中的意外事故伤及人身安全。7.2.4、施工操作人员必须配备安全防护用品，进入施工现场，必须戴安全帽，高空作业时操作人员必须系安全带。7.2.5、从施加预应力至锚固后封端期间，除非采取有效屏蔽措施，否则操作人员不得在锚具正前方活动。7.2.6、张拉过程中，测量伸长值或拆卸工具锚时，操作人员应站在千斤顶侧面，应禁止非预应力施工人员进入张拉区域。7.2.7、从开始张拉至孔道压浆完毕的过程中，不得敲击锚具、钢绞线和碰撞张拉设备。张拉过程中发现张拉设备运转声音异常，应立即停机检查维修。7.2.8、油压泵上的安全阀应调至最大工作油压下能自动打开的状态。油压表安装必须紧密满扣，油泵与千斤顶之间采用的高压油管连同油路的各部接头均须完整紧密，油路畅通，在最大工作油压下保持5min以上不得漏油。若有损坏者应及时修理更换。7.2.9、特殊情况下，在更换夹具时，应装上千斤顶，采取其它措施放松预应力筋时，应仔细做好施工现场的安全防护工作。7.2.10、压浆人员必须站在锚具两侧操作，严禁正对锚具，也不得踩踏高压油管。7.2.11、张拉设备使用前，应对高压油泵、千斤顶进行空载试运行，无异常情况方可正式使用。高压油管使用前应作耐压试验，不合格的不能使用。7.2.12、电器设备由专人管理，电闸箱应符合技术要求，电源线在使用前应进行测试，不得违章作业，作业完毕后必须将总电源切断，所有电器设备应遮盖。严格遵守施工现场的用电制度。7.2.13、切割钢绞线时应注意防止砂轮片破碎伤人。操作人员需带防护眼镜。7.2.14、施工过程中防止工具或机具从高空坠落伤人。