预应力锚索施工技术咨询

,预应力锚索,2011年7月,施工技术探讨,一.预应力锚索技术简介,二.预应力锚索材料、检测、试验,三.预应力锚索施工工艺,四.测力计与千斤顶出力关系,五.新型锚具介绍,预应力技术发展比较成熟，在各领域应用中都有广泛的应用。如地下工程围岩加固、边坡加固、建筑物基础加固、结构物内部应力调整、高层建筑物基础加固等等。应用的部门涉及到水利水电工程、铁路隧道、公路、桥梁、工业民用建筑等。目前在工程应用上形成了三个体系：1、桥梁预应力技术2、结构预应力技术3、岩土工程预应力技术,一.预应力锚索介绍,水电水利工程预应锚索施工规范DL/T50832004；预应力混凝土用钢绞线GB/T522495；预应力钢绞线用锚具、夹具和连接器GB/T143702000；,压力型锚固段,压力集中型锚固段,压力分散型锚固段,机械式锚固段：,对穿锚：锚固端（张拉端）、张拉段（自由段）,预应力锚索：由锚具、预应力钢绞线及附件组成的结构件。锚索的分类方法有很多种。对于水电工程，按锚固型式分，有两种型式：对穿锚和端头锚。按张拉段结构型式分：有黏结锚索和无黏结锚索。,一.预应力锚索介绍,端头锚：主要由内锚固段、张拉段及外锚头组成的锚固体系。,1）内锚固段,2）张拉段,3）外锚头,胶结锚固段：,一.预应力锚索介绍,有黏结预应力锚索：预应力锚索经张拉锁定灌浆后其张拉段与被锚固介质无相对滑动的预应力锚索。,无粘结预应力钢绞线:用防腐润滑油脂和护套涂包的钢绞线。它与施加预应力的混凝土之间没有粘结力，可以永久地相对滑动，预应力全部由两端的锚具传递。,对于有黏结的预应力锚索，也有本身具有防腐性能的钢绞线，如环氧喷涂钢绞线。,无粘结预应力锚索:由预应力钢绞线经专用防腐脂敷涂和外包层处理，张拉锁定后，其张拉段在被锚固介质内可相对滑动的预应力锚索。,一.预应力锚索介绍,工程实例,二.预应力锚索材料、检测、试验,2.1钢绞线,预应力钢绞线包括无涂层和涂层高强低松弛钢绞线，一般采用标准型或压紧型1860MPa（270级）、1960MPa（290级），工程中应用最多的是1860级。符合国家标准预应力混凝土用钢绞线。性能指标：,水电水利工程预应力锚索施工规范规定检测项目：,检验方法按规范附录A执行。,二.预应力锚索材料、检测、试验,2.2防护套管,二.预应力锚索材料、检测、试验,2.3锚具,进场验收规定,(1)外观检查应从每批锚具中抽取10%，且不应少于10套，少于10套者应全部检验。做外观及结构主端部、与张拉机具的匹配尺寸及表面检查，合格者方可入库。(2)硬度检查应从锚具总量中随机抽取5%，且锚板不应少于5件，夹片不应少于5副，按厂家提供的硬度范围进行测试，做硬度抽样检查。测试前应用硬度标准块校正硬度计，随后将模具和检测的夹片擦净，锚板中心打点处刨光进行测打。采用洛氏硬度计测试，在锚板中心测打3点，在夹片背面中心线上测打3点，如符合厂家出厂标准值为合格品。检验合格判定：当所有被检验的锚板和夹片的硬度值均合格时，判定该批锚板和夹片为合格品。如有一件不合格，则需另取双倍数量重做检验，如仍有一件不合格，则应对该批锚板、夹片进行逐件检验，合格者方可入库使用。(3)静载锚固性能试验：经上述两项试验合格后，应从同批中抽取6套组成3个预应力锚、夹具组装件，进行静载锚固性能试验。如有一个试件不符合要求，则应另取双倍数量的锚具、夹具重做试验，如仍有一个试件不符合要求，则该批锚具为不合格品。,二.预应力锚索材料、检测、试验,2.3锚具,二.预应力锚索材料、检测、试验,2.4张拉机具的配套标定,1、预应力工程锚索张拉前所有张拉机具应进行配套标定，张拉机具配套标定前，压力表、测力计应单独进行校正合格。2、与张拉机具配套的压力表精度不应低于1.5级，张拉时压力表读数不超过表盘刻度的75%，宜选用抗震数显压力表。3、张拉机具、器具应由专人保管，定期维护，标定!标定期一般为6个月，如经检修必须重新标定。,2.5灌浆设备及浆液配合比,1、灌浆泵配套的压力表须经校验合格。灌浆设备的压力能够满足设计要求。,2、用于灌浆的压力要通过配合比试验确定。,二.预应力锚索材料、检测、试验,2.6试验与监测,1、重要岩体锚固或预应力混凝土结构工程,应进行性能试验，试验包括材料试验、锚索受力性能试验及验收试验。2、锚索受力性能试验应具有代表性，其规模可视工程量大小按设计规定执行。岩体锚固试验不得少于3束，结构预应力可按隧洞洞段、渡槽节段作为试验段，大型弧门闸墩可采用工程类比法，如采用新材料、新技术、新工艺#必须经过试验验证。3、锚索受力性能试验的张拉力值应以测力计读数为准。4、验收试验应按设计要求随机抽样进行,其抽样数一般为5%，但不得少于3束，验收试验的合格标准应由设计确定。,三.预应力锚索施工工艺,3.1成孔及预埋件,3.2编索,3.3运索穿索,3.4锚具的安装,3.5预紧,3.7灌浆,3.6张拉,三.预应力锚索施工工艺,3.1成孔及预埋件,2、放样时按锚索的设计位置及线型，在相应的结构钢筋上测量并明显标出其轴线沿程各坐标点。孔道安装精度规范上有相应的参考值。,为保证混凝土结构锚索孔道质量：1、对于金属螺旋管或高密度聚乙烯波纹管，应沿孔管全长设置定位钢筋或井形定位支架，用细铁丝将其与定位钢筋或井形支架绑扎牢固“钢管应与其支架点焊固定。,3、锚垫板安装精度及混凝土浇筑质量。喇叭管与孔道管轴线重合，可有效减小锚索张拉时孔口的摩擦阻力。锚垫板下面混凝土振捣密实，防止出现垫板碎裂现象。,预应力锚索的成孔及垫板等的安装，是保证设计质量的重要环节，若成孔偏差过大，就要影响到孔道的摩擦阻力、张拉过程中孔口的摩擦阻力及夹片的阻力等。与预应力的损失有直接的关系。,三.预应力锚索施工工艺,3.2编索,1、钢绞线下料长度应符合锚索的设计尺寸及张拉工艺操作需要，还应考虑钢垫板、工作锚、工具锚、限位板的厚度，监测仪器的轴向高度，千斤顶的长度以及工作余度等。2、锚束制作在工作棚内清洁的工作平台上进行。钢绞线下料采用砂轮切割机下料，并保证钢绞线上无锈、无油污等现象。3、将切好的钢绞线平铺在工作台上，要求顺直、无交叉缠绕现象。将钢绞线的两端按顺序编号，采用编帘法进行编束。做法：首先医用胶布缠好，用记号笔编号（注意：一根钢绞线的两端为同一编号），然后用透明胶带缠紧。编号从一侧开始1、2、3，编好号后，中间每隔1.52.0用22#铁丝按顺序逐根绑扎相连，编成一个钢绞线帘，然后按顺序卷好，每隔1m进行绑扎成束。4、安装导向帽。在锚束一端套上导向帽，导向帽与钢绞线之间要连接牢固。锚束编制完成后，必须按锚孔编号挂牌，注明完成日期、锚束长度等。,锚索体的结构型式一般由设计确定。对于混凝土预埋管道，一般采用编帘法。,孔口位置（0.7m0.9m）加绑两道绑线，以保证钢绞线编号连续。,锚束图片1,锚束图片2,三.预应力锚索施工工艺,3.2编索,三.预应力锚索施工工艺,3.3运索穿索,穿索过程中，保证索体的顺直，如有扭曲，随时调整，保证索体在孔内不扭曲。,混凝土结构索体安装（如渡槽）：对有粘结锚索，为方便安装，可采取先装后浇法，即将金属螺旋管或高密度聚乙烯波纹管套在索体上，可用防水胶带把所有接头缝密封好，待检查无误后按照设计线型将其安装就位固定。（条文说明）,规范中对锚索运输的要求主要是防止破坏索体结构，对于端头锚比较重要。,三.预应力锚索施工工艺,3.4锚具的安装,平齐、均匀,编号对应,三.预应力锚索施工工艺,2、对于对穿锚索，为避免出现钢绞线在孔内交叉现象，应将工作锚上的编号与锚索的编号一一对应。,3、工作、工具夹片间隙调整均匀平齐：张拉中平齐跟进，避免出现错牙、滑丝现象。,4、锚垫板附近混凝土外观检查。,1、用钢丝刷将钢绞线、锚垫板表面清理干净。尤其伸长部分要不能有水泥浆等（避免出现滑丝、钢绞线锁定不牢）。,3.4锚具的安装,编号对应,三.预应力锚索施工工艺,3.5预紧,水电水利工程预应力锚索施工规范,预紧目的：为了使锚索体各股预应力钢绞线在张拉时受力均。,三.预应力锚索施工工艺,3.6张拉,1、锚索张拉过程中分级加载的级数与索体的长度、设计张拉力大小、孔道管的质量、套管材料及张拉方式等有关，一般情况下可分为4至6级，特殊情况可采多级张拉。持荷时间,3、锚索张拉过程中应采取缓慢加载，其目的是为了索体能充分调整应力，使之受力均匀。,2、张拉中过程中，稳压可以保证钢绞线及锚板结构物充分变形，减少后期预应力损失。,1、张拉分级及持荷时间,三.预应力锚索施工工艺,2、张拉过程中质量控制要点,为严格控制预应力锚索张拉质量，锚索张拉均采取张拉力控制为主与伸长值校核的双控措施。在每级加载后须同步量测其伸长值。并与同级荷载下的理论计算伸长值进行比较。以便能够及时发现问题并查明原因。混凝土结构锚索张拉实测伸长值超出理论计算伸长值6%时，应停止长拉，待查明原因并采取相应措施后，方可恢复张拉。锚索锁定后要量测预应力钢绞线的滑移量，并计算实际伸长值，判断张拉质量是否符合规范和设计要求。,3.6张拉,关于对称张拉：双侧张拉、单侧锁定，另一侧补压后锁定。,三.预应力锚索施工工艺,3、理论伸长值,3.6张拉,直线型锚索理论伸长值,曲线型锚索理论伸长值,多曲线型预应力锚索锚索理论伸长值：分段计算。,K、值。(长度效应、曲率效应),张拉端的选取。,三.预应力锚索施工工艺,4、实际伸长值测量,3.6张拉,三.预应力锚索施工工艺,5、内缩量及锁定损失,内缩量计算L=L1L2L3式中：L1最大张拉力下实测伸长值（mm）。L2锚束锁定后实测伸长值（mm）。L3最大拉力下千斤顶内钢绞线伸长值。,3.6张拉,三.预应力锚索施工工艺,3.7灌浆,有粘结锚索封孔灌浆的目的，一是对索体进行永久防护；二是将施加的预应力传递至被锚固介质，因此，做好封孔灌浆质量控制极为重要。锚索封孔灌浆质量的好坏，浆液配比是极为重要的因素之一。预应力钢绞线处于高应力状态下极易腐蚀，且对化学腐蚀极为敏感。所以防护灌浆浆材使用的水泥、外加剂等均不得含对锚索有腐蚀作用的物质。浆液配合比应通过试验确定，并且规范中对水灰比、灌浆压力、泌水率、屏浆时间等有相应的要求。对于重要的混凝土预应力工程，宜采用真空灌浆：封孔灌浆时利用真空泵将孔道内和浆液中的气体及多余水分排出，从而提高预应力孔道浆体的饱满度和密实度。灌浆结束24小时后，如发现孔道浆体不饱满，应采取必要措施进行补充灌浆。进浆管、出浆管(排气管)的畅通情况是保证灌浆质量的重要因素。,灌浆质量检查内容,三.预应力锚索施工工艺,3.7灌浆,真空灌浆介绍,真空灌浆是在孔道的一端采用真空泵抽预应力孔道中的空气，使之产生-0.1MPa左右的真空度，然后再孔道的另一端用灌浆泵将优化后的水泥浆从孔道的另一端灌入，直至充满整个孔道。并加以大于0.7MPa的正压力，以提高预应力孔道灌浆的饱满度和密室度。从而提高预应力混凝土结构的安全度和耐久度。根据一些工程实践表明，真空灌浆可消除孔道中90%的空气及浆液中的气泡，对于弯束、U型锚束、竖向锚束的孔道灌浆更有优越性。与传统灌浆技术相比，真空灌浆技术使用的设备较多，施工过程较为复杂，对水泥浆的设计及浆体的温度都有一定的要求，因此需要高水平的施工队伍和高质量的管理才能达到预期的效果。,四.测力计与千斤顶出力关系,测力计实测锚固力是通过承压筒体外表面应变换算来的,在压力相同的情况下,测力计不同的受力方式其筒体外表面的应力分布和大小是不一样的。实际上,测力计在压力试验台上与锚索张拉过程中的受力方式是不一样的,加之锚索张拉偏心的影响,这就导致了测力计实测锚固力测值与锚索实际受力之间误差,其实质是受力方式的改变导致测力计最小读数f值变化。实际使用过程中,锚头垫板的厚度、材质、开孔大小、平整度不一样及测力计顶面和底面与垫板和锚板的接触面大小不一样都会导致测力计受力状态不一样,从而使测力计实测锚固力不一样。用于锚索张拉的千斤顶同样是在压力试验台上率定的,因其采用油压传力,通过压力表读数计算出千斤顶总出力,同样压力情况下,其出力测值基本不因受力方式不同而改变,也就是说,与测力计相比,千斤顶出力测值更加稳定并更加接近于锚索实际所受预应力。,工程实例：测力计与千斤顶油压表的同步标定在国家试验机质量监督检验中心进行，对2500kN