1、工艺概述
预应力框架梁作为一种主动加固滑坡体的方法,是通过充分调动岩体的自身强度将滑坡体形成的滑坡推力通过锚索框架梁结构体传到滑床内稳定岩层中,从而改变滑坡体内的应力状态,达到边坡稳定的目的。预应力框架梁结构体主要由锚索和框架梁两部分组成,框架梁将预应力锚索提供的张拉力分散到滑坡体岩(土)体中,以抵抗滑坡体滑坡推力,从而改变滑坡体的应力分布。
2、适用范围
预应力锚索框架梁适用于构造发育的岩质路堑边坡、顺层及滑坡地段、软硬质岩互层路堑高边坡地段。
3、施工方法
(1)锚孔位置放样
按设计将锚孔位置准确测放在坡面上,孔位误差不得超过±20mm。如遇既有刷方坡面不平顺或特殊困难场地时,需经设计监理单位认可,在确保坡体稳定和结构安全的前提下,适当放宽定位精度或调整锚孔定位。
(2)搭设工作平台
脚手架钢管采用φ48x3.5mm钢管,钢管横向、纵向及竖直方向间距不大于规范允许值。坡脚第一根立杆顶入排水沟沟底,沿坡面的每根立杆及水平杆,都将其打入山坡土层或岩层内固定;顺坡面斜杆搭设两层,在架体下部作为斜撑,斜撑撑在水平地面上。工作平台上铺满竹跳板,作为钻机及人员操作平台,竹跳板与脚手架用8号铁丝可靠绑扎连接,竹跳板在脚手架上不得滑动。
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1)钻孔机具的选择,根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度、以及施工场地条件等来选择钻孔设备。岩层中采用潜孔冲击成孔;在岩层破碎或松软饱水等易于塌缩孔和卡钻埋钻的地层中采用跟管钻进技术。
2)锚孔钻进施工,根据图纸测放孔位,准确安装固定钻机,并严格认真进行机位调整,确保锚孔开钻就位纵横误差不得超过±mm,高程误差不得超过±50mm,钻孔倾角和方向符合设计要求,倾角允许误差位±1.0°,方位允许误差±2.0°。
3)钻孔要求干钻,禁止采用水钻,以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。钻孔速度根据使用钻机性能和锚固地层严格控制,防止钻孔扭曲和变径,造成下锚困难或其它意外事故。
4)钻进过程中对每个孔的地层变化,钻进状态(钻压、钻速)、地下水及一些特殊情况作好现场施工记录。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时,须立即停钻,及时进行固壁灌浆处理,待水泥砂浆初凝后,重新扫孔钻进。
(4)测量孔深
钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值。为确保锚孔直径,要求实际使用钻头直径不得小于设计孔径。为确保锚孔深度,要求实际钻孔深度大于设计深度0.2m以上。
(5)锚孔清理
钻进达到设计深度后,不能立即停钻,要求稳钻1~2分钟,防止孔底坍塌、达不到设计长度。钻孔孔壁不得有沉碴及水体粘滞,必须清理干净,在钻孔完成后,使用高压风(风压0.2~0.4MPa)将孔内岩粉及水体全部清除出孔外,以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。除相对坚硬完整之岩体锚固外,不得采用高压水冲洗。若遇锚孔中有承压水流出,待水压、水量变小后方可下安锚筋与注浆,必要时在周围适当部位设置排水孔处理。如果设计要求处理锚孔内部积聚水体,一般采用灌浆封堵二次钻进等方法处理。
(6)锚孔检验
锚孔成孔后,须经现场监理检验合格后,方可进行下道工序。孔径、孔深检测一般采用设计孔径、钻头和标准钻杆在现场监理旁站的条件下验孔,要求验孔过程中钻头平顺推进,不产生冲击或抖动,钻具验送长度满足设计锚孔深度,退钻要求顺畅,用高压风吹验不存明显飞溅尘碴及水体现象。同时要求复查锚孔孔位、倾角和方位,全部锚孔施工分项工作合格后,即可认为锚孔钻造检验合格。
(7)锚索体制作及安装
1)锚索钢绞线下料前,将钢绞线放在平坦干净的地面上,摊开理直,根据实际钻孔深度及锚具长度用钢尺丈量,砂轮切割,严禁电弧切割。下料切口两侧用8号铁丝绑扎,以免切割后切口松散(下料误差:-0,+10cm)。
¥22工地专用绑铁丝京东好评率%无理由退换¥44购买已下架2)钢绞线成束后,要检测其长度,进行验收后,合格者方可使用。对合格的锚索要登记挂牌,标明锚索编号、锚索长度,以防装错孔位。
3)锚索的安放:锚固段底部安装导向帽,并按设计要求交替安装紧固件和扩张环。自由段内的钢绞线用聚乙烯塑料护管保护,管内应充满防腐油脂,并采取专门措施将防腐油脂滞留于管内。在锚固段与自由段交接处应特别注意绑扎牢固。施工期间严禁自由端钢绞线聚乙烯塑料护管损伤、腐蚀等。
(8)锚固注浆
锚固段灌浆所用水泥浆以高强、早强、微膨胀、可灌性好,对钢绞线不产生锈蚀和应力腐蚀为宜。锚索安设完毕,对锚孔及钢绞线验收合格后进行注浆,采用M35水泥砂浆。施工包括水泥浆制备和注浆两道关键工序。浆体搅拌时间≥2min,制备好在储浆桶中的浆体应不停地搅拌,防止沉淀。注浆作业从孔底开始,以孔口不再排气且孔口浆液溢出浓浆作为注浆结束的标准。锚固段内注浆一次连续完成。针对中粗砂地层容易出现充满砂石空隙,造成注浆外流,采用浆液中掺减水剂及间歇式反复注浆的办法,控制浆液向周边流动,直至注浆压力达到设计压力为止。
1)注浆采用一次注浆法,严格封闭两端,一次将锚索的锚固段和张拉段注满,不能留空隙。砂浆经试验比选后确定施工配合比,实际注浆量一般要大于理论的注浆量。
2)灰浆搅拌必须采用机械强制拌和,注浆浆液应搅拌均匀,随拌随用,浆液应在初凝前用完,并严防石块、杂物混入浆液。
3)注浆作业开始和中途停止较长时间再作业时,宜用水或稀水泥浆润滑注浆泵及注浆管路,当孔中存有积水时,一定要使积水全部排出,待溢出浆液的稠度与注入的浆液的稠度一样后再抽出注浆管。
4)当注浆量不得小于计算量,其充盈系数为1.1~1.3时,浆液不能充满锚固体时,应进行补浆,补浆时以0.6Mpa~0.8Mpa的压力进行补灌,灌时稳压2min,使补灌的浆液挤密第一次灌浆体,或向锚固体与土的接触面之间扩散,从而增加锚固体与周围土体的摩擦力。
(9)框架梁施工
框架梁一般为井字框架结构,混凝土现浇成型,砼垫块与锚索垂直。垫块的平面位置与高程和锚索的布设走向相一致,与框架梁一起现浇成型。施工钢筋砼框架梁。框架梁采用组合木模板,现场绑扎钢筋,混凝土运至现场浇筑,插入式振捣器捣固密实,洒水养护。
(10)基槽及模板安装
坡面基槽开挖成型结构尺寸符合设计要求。按设计要求和构造要求绑扎钢筋。注意要预埋筋与主筋焊接长度按规范要求焊接。模板采用木模板按设计尺寸进行拼装,保证线形顺畅,符合施工要求。模板表面刷脱模剂,模板接装要平整、严实、净空尺寸准确,符合设计要求并美观。混凝土一次浇筑完成,洒水养护的时间不少于7d。
(11)钢筋绑扎
确定框架梁箍筋间距→放箍筋→穿梁底层纵筋→穿梁上层纵向架立筋→按箍筋间距绑扎。在框架梁底模板上画出箍筋间距,摆放箍筋。穿梁的下部纵向受力钢筋,将箍筋按已画好的间距逐个分开;隔一定间距将架立筋与箍筋绑扎牢固,调整箍筋间距使间距符合设计要求,绑架立筋,再绑主筋。梁上部纵向钢筋应贯穿中间节点,梁下部纵向钢筋伸入中间节点锚固长度及伸过中心线的长度要符合要求。梁纵向钢筋在端节点内的锚固长度也要符合设计要求。梁上部纵向筋的箍筋,用套扣法绑扎。箍筋在叠合处的弯钩,在梁中应交错绑扎。在梁受力筋下均应垫垫块,保证保护层的厚度。梁筋的搭接:梁的受力钢筋采用焊接接头。
(12)混凝土浇筑
1)浇筑前应将模板内的垃圾、泥土等杂物及钢筋上的油污清除干净,并检测钢筋的水泥砂浆垫块是否垫好。
2)混凝土自搅拌机中卸出后,应及时送到浇筑地点,在运输过程中,要防止混凝土离析、水泥浆流失、坍落度变化以及产生初凝等现象。如混凝土运到浇筑地点有离析现象时,必须在浇筑前进行二次拌合。混凝土运抵现场后,必须经过坍落度试验,符合要求后才能浇筑。
3)从搅拌机中卸出后到浇筑完毕的延续时间不宜超过规定时间。混凝土自吊斗口下落的自由倾落高度不得超过2m。浇筑混凝土应连续进行。如必须间歇,其间歇时间应尽量缩短,并应在前层混凝土凝结之前,将次层混凝土浇筑完毕。超过中断时间,应采取相应的措施处理,并立即向监理工程师报告。
4)浇筑混凝土时应经常观察模板、钢筋有无移动、变形或堵塞情况,发现问题应立即处理,并应在已浇筑的混凝土凝结前修正完好。插入式振动器的使用必须符合操作规程要求,严禁空振模板。混凝土运抵现场后,必须经过坍落度试验,符合要求后才能浇筑。砼浇注后一律覆盖养护不少于7天。
(13)锚索张拉及锁定、封锚
张拉前必须把张拉机具、测力装置及所需附属机具准备齐全,并都进行严格的标定和校验。对标定和校验过的机具要妥善保管,以免影响精度,锚索框架梁施工完成后,形成整体受力结构,并且所有检测(包括边坡变形检测)合格后,垫座混凝土凿毛处理,再切割锚具外超长部分钢绞线,最后用C30砼封锚保护锚头。机具标定或校验证书必须经过验收合格后方可使用,张拉设备在张拉前必须配套标定,并将标定合格证书报监理工程师。预应力锚索应设置一定数量的测力计,以掌握锚索应力变化情况,测力计设置数量不少于该工点锚索孔数的5%,每工点不少于2孔。张拉设备的标定间隔期不宜超过六个月,经拆卸检修的张拉设备或经常强烈撞击的压力表,都必须重新标定。孔内水泥砂浆达到设计强度的70%以上后,方可进行预应力锚索的张拉,张拉采用OVM锚具配套的穿心式千斤顶,也可根据现场情况选择适合技术要求的千斤顶。采用整体张拉的方法,锚索预应力应分级施加并锁定,逐级增加至超张拉值后锚固,张拉级数一般为2~3级,每级张拉荷载下应保持荷载5min,第一级张拉值为设计张拉力的70%,超张拉值为设计预应力的10%。张拉到位后,即锁定。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,检测核实耗浆量,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。每次张拉间隔时间不宜小于3~5天,张拉全部完成后48小时内,若测定的预应力损失值超过设计张拉的10%,应在补偿张拉后进行锚固,锚固后,通过锚垫板上的注浆孔补充注浆,再用混凝土将锚头封闭保护。
1)首先通过现场张拉试验,确定张拉锁定工艺。锚索的张拉及锁定分级进行,严格按照操作规程执行。在设计张拉完成6~10d后再进行一次补偿张拉,然后加以锁定,补偿张拉后,从锚具量起,留出长5~10cm钢绞线,其余部分截去,须用机械切割,严禁电弧烧割。
2)锚索张拉分两次进行,按上、中、下次序(两根锚索则先上后下)进行。
3)锚具回锚索张拉应分两次逐级张拉,第一次张拉值应为总张拉力的70%,两次张拉间隔时间不宜小于3~5天。自由段为土层时,超张拉值宜为15~25%;自由段为岩层时,超张拉值宜为10~15%。按对称张拉原则进行,必须待每束绞线张拉完一级后方可进行下一级的张拉。
4)对锚索伸长及受力情况做好记录,核实伸长与受力值的相符性。张拉时钢绞线受力要均匀。并做好分级绞线的标记;在张拉时,应采用张拉系统出力与锚索体伸长值来综合控制锚索应力,当实际伸长值与理论值差别较大时,应暂停张拉,待查明原因并采用相应措施后方可进行张拉;锚索按从下到上的顺序进行张拉、锁定、封锚。
(14)遇到地质缺陷问题的处理
1)钻孔过程中遇到塌孔、严重失水、漏风等现象,造成钻孔困难时,应认真分析原因,当确定为地质缺陷时,应先进行围岩钻孔固结灌浆处理,以及加深钻孔,直至内锚段全部到完整岩体为止,同时锚索长度作相应调整。
2)锚孔围岩灌浆时,如遇地质条件差,发生严重串孔时,优先采用单孔单灌,即灌一孔再钻相邻孔。若效果仍未达到设计要求,则可采用:
①充水平压,将串通的孔逐孔充水,也可阻塞孔口将孔内积水低压循环,既可减少串浆可能,又可将小量串浆立即冲出去,避免在孔内沉淀;
②先临时封堵邻孔,待灌浆结束后,再对邻孔进行扫孔,严重串孔时,应会同监理、设计人员研究,并采取有效的补救措施。
③当岩面高低不平,以及破碎极为严重,尤其是各种裂隙交错发育,使边坡岩体的稳定性大为降低,更为严重的是孔口有大量风化岩体的存在,这就需要:
a.撬除孔口危岩,
b.将锚墩体积增大一倍,再是张拉吨位适当降低。
(15)几个异常情况的处理:
1)端头锚索二次进浆管堵塞
对二次进浆管已堵塞的锚索采取补设回浆管、利用原回浆管灌浆,提高压力灌浆等方式处理。
2)锚索张拉伸长值超标
出现伸长值异常的原因包括:锚固段裂隙窜浆使张拉段缩短、地质裂隙受压闭合等。处理方法包括:确认为地质原因造成伸长值异常而保留使用、整束锚索返工等。
3)锚索夹片滑动或锁定回缩量超标
出现异常的原因包括:个别批次的锚具夹片加工缺陷、钢绞线被尘粉粘染等,处理方法包括:卸荷后更换夹片重新张拉、单根钢绞线补偿张拉等
4)锚索张拉段灌浆异常情况
在灌浆过程经常遇到裂隙漏浆、堵管等异常情况,分别进行了封堵裂隙、延长并浆时间等处理。