预应力锚索施工技术
一、施工工艺及流程图如下:
1.演练
钻孔是锚索施工中控制工期的关键工序。为了保证钻孔效率和质量,采用潜孔冲击钻机。用钻机钻孔时,钻孔所需的钻杆要按锚索设计长度排列整齐,钻杆用完,孔深刚好到位。钻孔深度应超过锚索设计长度0.5m左右
钻孔结束后,逐个拔出钻杆和钻具,清洗冲击器备用。用聚乙烯管检查孔深,并用高压风吹孔。当孔内灰尘吹净,孔深不小于锚索设计长度时,拔出聚乙烯管,堵塞孔口。
两种特殊情况的处理:
渗水的处理。钻孔过程中或钻孔后,小石块和灰色或黄色骨料被吹出孔外,不带灰尘,说明孔内有渗水,孔壁上多附着岩粉。此时,如果孔深足够,则注入清水,用高压风吹出,直至吹出清水。如果孔深不够,即使冲击器在工作,进尺还在,也要立即停钻,拔出钻具,洗井后继续钻进,以此类推,直至结束。有时洞内大量渗水,有积水,吹出泥和碎石。在这种情况下,岩粉不会粘在孔壁上,只要冲击器工作,钻孔就可以继续进行。如果渗水量太大,淹没不了冲击器,冲击器会自动停止工作,应拔出钻具进行压力灌浆。
井塌卡钻的处理。在穿过强风化岩石或岩石破碎带钻孔时,经常发生塌孔。塌孔的主要标志是孔内吹出黄色岩粉,混有一些原状(非钻头破碎、非新鲜、无光泽)石块。此时无论钻孔深度如何,立即停钻,拔出钻具,进行固壁注浆。注浆压力为0.4 MPa,浆液为水泥砂浆和水玻璃的混合物。24小时后,重新钻孔。雨季时,泥浆往往沿岩体破碎带渗入孔内。固壁灌浆前,必须用水和风将泥浆冲洗干净(坍塌到钻孔内的石块不需要清除),否则不仅固壁灌浆效果差,还容易造成假象。
2.锚索的制作
锚索在现场边钻边编,内锚段为波纹形,张拉段为直线形。钢纹线下料长度为锚索设计长度、锚头高度、千斤顶长度、工具锚和工作锚厚度、张拉作业余量之和。一般情况下,钢绞线切割余量为50 mm,将切割好的钢绞线平稳地放在工作台上,测量内锚段和锚索的设计长度,并分别做好标记;在内锚固段范围内,穿入对中隔离支架60-100 cm,两对对中支架之间系紧固环;张拉段每米还绑一个紧固环,环上套塑料管,涂黄油;最后,在锚索的端盖上安装一个导向帽。
3.锚索安装
安装锚索孔前,检查锚索编号是否与孔号一致。确认无误后,再次用高压空气清孔,然后开始安装锚索。
向下倾斜锚索的安装相对简单,不存在更多的技术问题。安装向上倾斜和水平锚索时注意以下四点:检查并定位止浆环和限浆环的位置,如有损坏,按技术要求更换;检查排气管的位置和畅通程度;将锚索送入孔内,当定位止浆环到达孔口时,停止顶推,安装注浆管和单向阀;锚索就位后,再次检查排气管是否畅通。如果不畅通,拔出锚索,排除故障后再送索。
4.锚固灌浆
锚固灌浆采用排气灌浆施工。对于下斜孔,将注浆管插入孔底,从孔底注入砂浆,从锚孔排出空气;上倾和水平孔,砂浆从孔口注入,空气压至孔底,从孔底进入排气管(水平锚索,空气通过限浆环进入排气管)。
在向上倾斜和水平锚孔的灌浆过程中,当排气管不再排气,稀水泥浆从排气管压出时,说明灌浆已满;对于向下倾斜的锚索灌浆,用砂浆位置指示器来控制灌浆位置。
锚孔灌浆采用灌浆机,灌浆压力保持在0.3 - 0.6 MPa。
5.锚墩
锚墩的作用是将锚碇的集中荷载转移到岩面上,调整岩面的受力方向。为了使锚墩上表面与锚索轴线垂直,事先将与钻头外径相同的薄壁钢管与垫板正交焊接,在浇筑锚墩前将钢管的另一端插入钻孔中。
6.锚索张力
张拉设备应在张拉锚索前进行校准。标定时,连接千斤顶、油管、压力表和高压油泵,采用千斤顶在压力机上主动输出的方法重复试验三次,取平均值,绘制出压力表指示的千斤顶输出(KN)与压力(MPa)的曲线,作为张拉锚索的依据。由于国产压力表的初始启动压力并不完全相同,校准曲线必须标明校准时的压力表编号,在使用过程中不能更改。压力表损坏或千斤顶拆卸后,应重新校准。
若锚索由几根钢丝组成,可采用整体分步张拉程序,每步稳定时间为2 ~ 3分钟;如果锚索由多根钢丝组成,组装长度不会完全相同。为了提高锚索各钢绞线的受力均匀性,采用先单根张拉,3天后整体补偿张拉的程序。
7.封孔和灌浆
补偿张拉后,应立即进行封孔和灌浆。对于向下倾斜的锚索,从预留孔插入注浆管,直至喷嘴进入锚固段顶面约50cm;对于向上倾斜和水平的锚索,预留注浆管进行注浆。孔内的空气通过设置在定位止浆环上的排气管排出。
8.外部保护
封孔灌浆后,从锚碇处留50mm钢绞线,其余部分切除,外面涂刷厚度不小于50mm的水泥砂浆保护层。
为了保质保量按期完成施工任务,必须在施工现场设立QC小时,自始至终在每个阶段采用科学的工作方法,制定一系列对策和实施办法,及时改进锚索结构,积极改进施工工艺,采用先进的网络技术组织施工, 并尽可能均衡生产,使钻孔、灌浆、张拉、封锚等工序不延误、不交叉进行,并以统一形式做好施工记录。
二、质量控制
1.定位点放样,各方向允许误差为65438±0cm。
2.脚手架必须稳固,扣件的紧固必须有人检查。
3.根据设计孔口坐标,在脚手架上安装钻机专用钢管,将钻机放在专用钢管上,用经纬仪沿坡向放出基线,再用定向架放出锚索方位角,用测角仪调整倾角,直至符合设计要求。紧固紧固件后,再次检查钻机孔的坐标、方位和倾斜度。确认无误后,再次拧紧所有紧固件,使误差不超过:倾角0.5,方位角1。
4.锚孔直径的允许误差为2mm。
5.如遇塌孔,立即停钻,进行固壁灌浆处理,灌浆24小时后再扫孔。
6.将孔彻底冲洗干净,孔内不得留有石粉和水。
7.锚索的制备应保证每根钢绞线始终排列均匀,直、扭、叉,铁锈、油污应清除,有死弯、机械损伤、锈坑者应清除。
8.锚索长度应根据钻孔的实际深度确定,允许误差为2 cm,并根据孔号对锚索进行相应编号。
9.锚固段的定位导向花架和船形支架(两者统一)应严格按照设计要求安装在锚索上,绑扎铁口既要能承受一定的拉力,又要保证锚索的自由拉伸。
10.锚索铺设应保证锚索孔壁灌浆厚度不小于1cm,锚索铺设应顺直,张拉段应置于锚孔中心。
11.内锚段灌浆,水泥采用525号普通硅酸盐水泥,拌制的水泥砂浆应均匀,使用过程中不得有沉淀。为了保证浆液的性能,可以加入不同用途的添加剂,灌浆填充系数为1.1-1.3。
12.严格控制加水量和水灰比,灰砂比允许误差为0.03。
13.锚墩制作的允许偏差为各个方向±3cm。安装时应先安放孔口定位钢管,保证锚墩与锚孔垂直。
14.锚索张拉必须在锚固段砂浆和锚墩混凝土达到设计强度后进行。
15.张拉前应对张拉设备进行校准,取三次平均值。每根钢骨的不均匀张力系数在0.95-1.05之间,每根钢骨的张力差为5%。
16.补张应在张拉完成后6-10天进行,张拉力应为设计预拉力的20%。
17.在灌浆停止之前,当灌浆溢出孔口时,张拉段的灌浆必须稳定1-2分钟。24小时后,需要进行灌浆,以确保灌浆充分。
三、安全措施
1、施工前进行技术安全交底,施工时应明确分工,统一指挥。
2、各种机械和工具应完好可靠。
3.做好上岗前的安全检查工作,由班组长负责,责任到人,互相监督。施工人员进入现场应戴安全帽,操作人员应集中精力,遵守相关安全操作规程。
4.机电设备应由专人操作。
5.电(气)焊操作人员应持有操作证。
6.斜坡加固工程的钻孔工作通常在脚手架上进行。为保证脚手架的绝对安全和稳定,采用双排法,间距1.2-1.3m,在重力集中处增设斜撑和横撑,并设置短锚桩将脚手架锚固在稳定的岩壁上。
7.高空作业应设置安全防护设施,靠近既有线作业应设置交通安全防护。
8.气动钻机管线连接应牢固,避免起钻和甩人。
9.用于切割钢绞线的砂轮切割机应有安全防护罩,以防碎片伤人。
10.灌浆管道要畅通,不能有堵塞,以免浆液突然喷出伤人。不使用时,灌浆管道应及时用水冲洗。