预应力锚索施工工艺措施及作用原理

1、预应力锚索施工工艺措施及作用原理锚索的作用原理预应力锚索是一种把钢绞线埋入岩层内部进行预加应力的施工技术,传递主体结构的支护应力到深部稳定岩层的主动支护方式。锚索安设锁紧后,锚索集中应力以45度压力分线传递到支护结构物上,在预应力作用下,围岩产生压缩,可是围岩在锚索的弹性压缩下形成“承载拱”,提高了围岩的整体性和内在抗力,增加其强度,增大围岩的稳定强度。锚索支护能使结构物与围岩连锁在一起共同作用,能使围岩发挥出更大的承载作用,有利于表面结构的稳定,并把结构和共同工作的围岩介质组成复合体,被结构锚固的岩层能更有效地承受负荷产生的拉力和剪力,而且这些力的传递深度也比未经锚固结构的作用大得多。预应力

2、锚索支护一般分为自由式单孔多锚头防腐型预应力锚索(对穿预应力锚索)和普通预应力锚索两种。预应力锚索的施工一般分为施工准备、钻孔、锚索制作、锚索安装、锚墩浇筑（对穿锚索施工）、注浆、锚墩浇筑、张拉锁定和封锚等几个步骤，具体工艺措施如下：一、施工准备锚索施工前应完成材料、现场试验、施工设备、测量放线及其它等一系列的施工准备。1、材料预应力锚索一般使用的钢绞线采用高强度（1860MPa）低松弛无粘结钢绞线，其性能指标应符合GB/T5224-1995和ASTMA416-98的规定。钢绞线在运输中应防止磨损。预应力锚索所使用的未镀锌的钢绞线应采取防腐措施。所有上述材料均应有出厂合格证书和标牌，经监理人检

3、查合格后方可使用。每批预应力钢绞线均应有材质成份的质量证明书，承包人应按监理人的指示按GB/T5224-1995的规定，对预应力钢绞线抽样进行力学性能试验，并应将试验成果报送监理人。运输和贮存：在运输中应防止磨损和免受雨淋、湿气或腐蚀性介质的侵蚀。存贮期间应架空堆放，如储存时间过长，对未镀锌的钢绞线应使用乳化防锈剂喷涂表面。自由式单孔多锚头防腐型预应力锚头静载锚固性能指标为：极限拉应力262KN时，其静载锚固性能应符合GB/T14370-2000的规定（即锚固系数ha0.95，总应变apv2.8），并应具备良好的防腐性能。水泥采用标号一般不低于P.O42.5的普通硅酸盐水泥；水泥砂浆标号满足设

4、计图纸要求；砂采用最大粒径不大于2.5mm的中细砂；速凝剂和其它外加剂符合施工图纸要求，并不得含有对锚索产生腐蚀作用的成分。2、现场试验锚索施工应按规范SL46-94、DL/T5083-2004要求先进行现场试验，检验施工工艺和测试张拉锁定后应力衰变规律，提拱超张拉或补偿张拉依据，以便指导正常施工。通过室内试验，结合设计图纸要求，筛选23种砂浆、外锚墩混凝土配合比并编写试验大纲报批进行生产性试验；对张拉机具、设备和仪表进行配套率定，报监理人审批；根据监理人指令，选择有代表性的锚索进行现场生产性试验；整理试验报告报送监理、设计单位审批。3、施工设备施工前42天，向监理人提交一份包含锚固张拉的机具

5、、设备和仪器配置以及锚固程序和方法的施工工艺报告，报送监理人审批。张拉设备、机具和仪表进行成套标定，报监理人审批，并按标定结果配套进行使用。4、测量放线控制测量由专业测量工程师采用莱卡（Leica）TCA-2003全站仪作导线控制网。根据设计图纸，施工测量放样采用全站仪进行，并由经验丰富的测量专业人员负责进行，测量仪器必须经过国家认可的检验机关鉴定后方可使用。测量确定孔位及方向线后，用红油漆在施工现场作好明显的标记，并向现场技术员作好交底工作。5、其它制定预应力锚索制作、安装的安全操作规程，报送监理人审批；搭设满足施工要求，安全可靠的施工排架。搭设要牢靠，并经监理和安全部门验收方可使用。二、钻

6、孔1、一般采用KLEM和MD系列钻机进行钻孔，施工时根据设计要求，不同的锚索选用不同直径的钻头。施工排架搭设要牢固，钻机定位准确，水平孔须用2mm/m精度的水平尺校核钻机钻杆水平，测量仪测定钻进方向角。调整好孔向再牢靠固定钻机。2、开孔钻进要低转速，低压推进，当成孔约50cm，需再次校核孔向，及时调整钻机。在钻进过程中若孔深已达到预定施工图所示的深度，而仍处于破碎带或断层等软弱岩层时，应延长孔深，继续钻进，直至监理人认可为止。对于破碎带或渗水量较大的围岩，在安装锚索前，对锚孔进行灌浆处理。3、钻进过程中认真记录每一钻孔的尺寸、回水颜色、钻进速度和岩芯记录等数据。造孔过程中应做好锚固段始末两处的

7、岩粉采集，以确保锚固段位于稳定的岩层中。钻孔完毕时，应连续不断地用压力风水彻底冲洗钻孔，钻孔冲洗干净后才能安装锚索。在安装锚索前，应将钻孔孔口堵塞保护。4、对穿锚索造孔尽量从已施工锚杆的一侧开孔钻进，以避开密集锚杆群。5、倾斜孔在钻进时采用导向仪控制斜度，及时测斜、纠偏。钻孔结束后，应测量孔斜、方位角及孔深，不符合设计要求的孔作废孔处理，并全孔灌注M25水泥砂浆回填后重钻。6、其它钻孔机具应经监理人批准，所选钻机应适合打各种角度的孔，钻孔深度应满足设计图纸规定。钻头应选用硬质合金钻头或金刚石钻头。锚索孔开孔偏差不得大于10cm，端头锚的孔斜误差不得大于孔深的2，对穿锚不得大于1。钻孔孔径不应小

8、于施工图纸和厂家产品说明规定的要求。预应力端头锚的锚固端应位于稳定的基岩中，若孔深达到预定设计图纸所示的深度，而仍处在破碎带或断层等软弱岩层时，应延长孔深，继续钻进，直至监理人认可为止。对于破碎带或渗水量较大的围岩，在安装锚索前，应对锚孔进行灌浆处理，待灌浆强度超过5MPa时，再进行扫孔。锚索通过新浇混凝土结构时，应按SL46-94第3.2节的规定在混凝土结构内的锚孔部位预留孔。三、锚索制作运输及安装1、锚索制作在有防雨设施的加工厂完成。按实际孔深满足张拉和设计要求的最小长度进行下料。下料前仔细检查钢绞线的表面，没有损伤的钢丝或钢绞线才能使用。2、无粘结端头锚钢绞线内锚段需在加工厂按设计长度先

9、去除内锚固段PE套，并用喷射热水溶解脱脂；在内锚固段与自由张拉段相连部位，钢绞线PE套管用环氧砂浆封口，以免灌浆时浆液浸入。3、锚索的钢绞线应按设计图纸要求进行绑扎制作成束。对于无粘结端头锚索，内锚固段需组装成枣核状，量出内锚固段的长度并作出标记，在此范围内穿对中隔离支架，间距2.0m，两对中隔离支架之间扎胶带一道；内锚固段锚束分层组装，其中500kN、1000kN和1750KN级按一层组装，2000KN级和3000kN级为二层；隔离支架应能使钢绞线可靠分离，使每根钢绞线之间的净距5mm，且使隔离支架处锚索体的注浆厚度大于10mm。编束时一定要把钢绞线理顺后再进行绑扎，最后在内锚固段端头装上锥

10、形导向帽。隔离支架应选用塑料隔离支架。张拉段每隔2.0m设置一道对中支架，端头2m区段内加密到1m；对中支架应保证其所在位置处锚索体的注浆厚度大于10mm，对中支架之间扎胶带一道。对穿式无粘结锚索，支架间距2m，其它要求同无粘结预应力端头锚索。进回浆管路应与钢铰线牢固联结。4、钢绞线两端与锚头嵌固端应牢固联结，两嵌固端之间的每根钢绞线长度应一致。5、编制锚索中，钢绞线在隔离架上的孔位要一一对应；编制好的整束钢绞线停放时间宜尽量短，以防污染；锚索捆扎完毕，应采取保护措施防止钢绞线锈蚀，运输过程中应防止锚索发生弯曲、扭转和损伤。6、采用特制多轮长拖车运输；高差较大时，安装要采用吊车或平台车配合进行

11、；7、下索牵引力点作变动时，要对外露索体用软绳作可靠临时加固，避免索体变形（或滑脱）、损坏，要始终保持索体的整体性。五、注浆1、注浆配合比锚索砂浆配比根据试验确定，当采用纯水泥浆灌注时，水灰比应取0.40.5。为加快施工进度和确保注浆质量，浆液中应掺入一定量的膨胀剂及早强剂，其28天的强度不应低于1MPa。2、分序用压力风沿一次注浆管吹洗排除孔内渗水，检查管道是否通畅和封堵装置的密封性；锚固段灌浆长度应符合要求，阻塞器位置应准确，不论锚索孔的方向如何，在注浆时均采用排气法注浆。对下倾的孔，注浆管插至孔底，浆液由孔底注入，空气由止浆环处的排气管排出；对上倾锚索，浆液由止浆环处注入，空气压向孔底，

12、由孔底进入排气管排出孔外。3、连续缓慢灌注浆液，当灌浆量大于理论吸浆量，回浆量比重不小于进浆量，且稳压30min，孔内不再吸浆，即进、排浆量一致，方可结束；4、注浆结束，在浆液初凝前，要进行不少于2次补灌。当浆液凝固到不自孔中回流出来之前，应保持不小于0.4MPa的压力进行闭浆。补灌过程中如有渗水，要用灌浆机按固结灌浆要求灌注。灌浆采用灌浆自动记录仪。5、无粘结锚索的锚固段和自由段一次灌浆形成。锚固段灌浆压力0.3MPa0.5MPa，排气管回浓浆后即以0.5MPa的压力闭浆，闭浆时间30min。自由段灌浆压力不小于0.8MPa。6、对穿式无粘结锚索采用一次灌浆，灌浆结束后进行张拉。六、锚墩浇筑

13、锚墩可现浇或预制，现浇锚墩下部支承要牢靠，以免整体变形，引起孔口管方向不正，影响锚固效果；预制锚墩，安装前采用早强砂浆（或环氧砂浆）找平安装基面。七、张拉锁定1、首先进行试验束的张拉，分为单股预紧和整束分级张拉两个阶段，单股预紧进行两次以上。整束张拉共分五个量级进行，即张拉荷载分别按设计永存张拉力的10%105%逐级依次进行。张拉各级加载稳压前后，均量测钢绞线的伸长值与回缩值，若实测伸长值与理论伸长值相差超过10%或小于5%，应停止张拉，查明原因后才能重新张拉。加荷、卸荷速率应平稳。张拉时，升荷速率每分钟不宜超过设计预应力值的0.1；卸荷速率每分钟不宜超过设计预应力值的0.2。松弛损失一般为锁

14、定张拉力的3%4%，在补偿张拉前，应注意检查。若发现异常张拉力时要查明原因进行处理。对于高边墙部位的预应力锚索，先张拉到设计荷载的0.60.8倍，初步锁定；待高边墙开挖到底部，边墙变形基本完成后，根据监测分析结果再张拉到设计荷载的1.05倍，稳压1015min后锁定。锁定后的48h内，如锚束应力下降到设计值以下10时应进行补偿张拉。2、张拉所用的设备额定值必须大于最大使用张拉值，并有富余度，以确保重复使用后的精确度仍能满足要求；3、对于有补偿张拉要求的锚索，应在张拉锁定后7d左右进行，补偿张拉的张拉力为超张拉力。4、其它锚束张拉的设备和仪器应进行定期配套标定，其间隔期不得超过6个月。超过标定间隔期的设备和仪器或遭猛烈碰撞的仪表，必须重新标定后才能使用。锚固段的固接浆液、承压垫座混凝土的承载强度未达到施工图纸的规定时，不得进行张拉。根据监理人的指示进行试验束的张拉，试验束的数量和位置由监理人确定。在进行