预应力锚索-施工方案

预应力锚索施工方案一、工程概况1.1工程简介***车站位于西三环***东侧，车站主体平行于***布置于***北侧，沿***东西方向布置，车站建筑用地现状为莲花池长途客运站和公交站停车场用地，周边建筑物主要有：莲花池长途汽车站、公交车站、***电力医院及***饭店。车站主体长166米，站台宽12米，车站主体标准段宽度为20.9米，高度13.495m，为双层三跨明挖式结构。车站覆土厚度2.947米，标准段基坑深度16.7米。车站围护结构选用φ1000钻孔灌注桩。东端异形段选用φ1000钻孔灌注桩，间距1800mm；竖向设置三道锚索，第一道锚索间距为3.6m，第二、三道水平间距1.8m；腰梁选用2Ⅰ28B。预应力锚索第一道设置在冠梁上，两桩一打，采用3s15.2钢绞线，施加预应力100KN；第二、三道锚索一桩一打，采用5s15.2钢绞线，均施加预应力200KN。锚索平面布置图如：下图1.1：锚索平面布置图(第二、三道)1.2工程地质及水文地质条件1.2.1工程地质特征***站工程范围内地形略有起伏，地面标高46.5左右。本次勘察地层最大深度为43m。根据勘察报告，按地层沉积年代，成因类型，将本工程场地勘探范围内的土层划分为人工堆积层、新近沉积层和第四纪晚更新世冲洪积层三大类。本场区第四系沉积以晚更新世冲洪积1层为主，并按地层岩性及其物理力学性能进一步分析为11个大层。根据钻孔资料，本次勘察深度范围内地层土质分布情况为：杂填土①1、粉土填土①、圆砾填土①3、粉细沙②、②5圆砾、卵石⑤和卵石⑦中。第一道锚索设置在冠梁位置，锚索钻进时穿越第四纪杂填土地层及砂卵石地层；第二、三道锚索钻进主要经历砂卵石地层。1.2.2水文地质条件根据勘察报告，在勘察深度范围内见地下水一层，地下水类型为潜水，水位埋深23.7～24.0m，水位标高22.57~22.75m。水位在基坑地面以下，施工期间不需要降水。该层潜水地下水补给来源主要为大气降水和侧向径流补给，以侧向径流方式排泄为主。因场地内地下污水、雨水管线较多，不排除由于地下管线渗漏和东侧雨水暗渠渗漏造成的局部上层滞水存在。车站范围内地下水对混凝土结构无腐蚀性；在干湿交替环境下对钢筋混凝土中的钢筋具有弱腐蚀性，在长期浸水的环境下对钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀性；对钢结构具有弱腐蚀性。1.3工程的特点1.3.1工程地质情况复杂依据地质勘察报告,第一道锚索设置在桩顶冠梁上方，钻孔距地表较近，穿越地层为地表填土、粉土地层，易成孔；第二、三道锚索穿越砂卵石地层，地层条件复杂，成孔难度大，在施工过程中注意对成孔效果的检测。1.3.2周边环境复杂a:车站主体基坑靠近两个雨水方沟，雨水方沟尺寸为5.5m×2.5m，雨水方沟距车站主体结构外皮距离4.45m。方沟内底埋深约5m，经调查，此处雨水方沟顶、底板为混凝土板，侧墙为砖砌墙，有渗漏现象；管内水量随季节而变化。b：车站东端扩大段与既有区间线路对接段间距较小，区间封堵端墙上台阶距车站主体结构外皮6m、下台阶10m间距，若按原设计要求施工锚索，第二、三层锚索钻孔过程中将穿透区间封堵端墙，导致锚索无法施加预应力；c：基坑异形段周边管线较多，环境复杂，且第一道锚索打设在冠梁上方，锚索起始位置距离地表较近，在钻进过程中有触碰管线风险；二、锚索工艺2.1锚索施工前，要求挖土至锚索位置以下0.5m，并保证离围护桩6.0m范围内平坦。工艺流程图如表1.1示。2

表1.1：锚索施工工艺流程面作定孔位制作锚索锚索隐检钻机安装就位成孔下放锚索注浆养护施工安装腰梁安装锚头张拉锁定2.2设备选择及机具设备配置表由于本工程锚索施工范围在地面标高下约17m左右，从地面至17m地层主要以第四纪杂填土及卵石层为主地层，第一层锚索设置在冠梁上方，施工角度为25°，拟采用国产土层锚杆钻机在这种地层中施工；第二、三层锚索穿越卵石地层的部位，采用国产钻机施工困难，拟采用德国宝娥产全套管跟进冲击回转循环锚杆钻机成孔。成孔孔深比设计孔深深0.3～0.5m。设备列表图1.1如下表1.2机具设备表序号设备（材料）名称规格型号数量机械情况12345套管跟进锚杆钻机土层锚杆钻机注浆泵KLEMM-804XY-211良好良好良好良好良好BW-150、BW-2502搅拌机35021张拉机32.3锚索杆体加工与安装本次锚索杆件用3～5s15.2预应力钢绞线加工而成，制作前应对进场材料进行验检，合格证、质量证明书齐全后方可使用。杆体制作应在现场平坦开阔地进行，拟定在场地东端加工区组织锚索的制作，必要时地下铺塑料布，根据锚杆设计杆体长度用砂轮锯切断，（设计杆体长度为锚杆长度+1.00m）依据设计要求，锚索锚固段每隔2m设置一组箍筋环及扩张环，箍筋环与扩张环间距1m均匀布置，自由端不设置箍筋及扩张环，3～5根钢绞线中央预埋一根φ25硬塑料管，杆体下端设置锥形头，方便锚索进孔。杆体下放时，把注浆管（φ25硬塑料管）插入隔离架中心孔，距孔底50～100cm，跟钢绞线一同沿钻孔中心线徐徐送入孔内，中途遇阻时，可适当提动杆体，调整方向再下，如处理无效时，应将杆体提出孔外，重新成孔（预应力锚索大样图2.1）。图2.1：预应力锚索大样锚索组成包括钢绞线及其附件，按结构形式进行组编。⑴.钢绞线的截取锚索用钢绞线的进场材料须有供货方的产品质量保证单，并经抽检合格后方可使用。截取长度=锚固段长度+自由段长度+张拉段长度，采用砂轮锯切割。⑵.钢绞线的防腐防锈处理用钢丝刷除去钢绞线表面的浮锈，对锚索钢绞线自由段进行防锈处理，涂抹防锈剂。锚索自由段须涂抹防腐剂进行防腐处理或采用无粘结方式，在锚索体外部加套波纹管经内外灌浆完成。⑶.套装隔离层在锚索自由段套装聚乙烯软管，使自由段不与水泥浆及孔壁间发生粘连，以保证钢绞线自由段能自由伸缩。⑷.锚索组编4锚索用钢绞线下料，并顺直后，每隔2米设置一个定位架，定位架可用Ф60钢管与Ф8的钢筋焊而成（第一道锚杆对中支架采用三根Ф20的短钢管作为等边三角形的顶点焊成支架，钢绞线位于中心），周圈设置定位块，使锚索体处于钻孔中心位置，及锚索体不同束钢绞线间相互张开无粘连，以保证锚索的抗拔效果。在锚索的自由段与锚固段之间设置止浆环，并留设两根排气管，其端头延伸到止浆环两侧，分别供锚固段及张拉段灌浆时用。灌浆管由定位架中心穿过，管端距孔底约10cm。锚索体由钢绞线及其附件变组完毕后，在锚固段端头设置导向块，保证顺利下锚。2.4安装与灌浆⑴.安装前，须对锚索孔重新进行检查，保证孔深与锚索长度一致；检查附件、灌浆管及排气管是否完好。安装时，采用人工方法推送，施工过程中，保证锚索与钻孔顺直，下锚到位后，可利用对中支架进行临时固定，锚索外露部分要保持清洁。⑵.孔体灌浆采用排气灌浆方法，全孔一次灌注。用BW-150和BW-250型注浆泵进行注浆，浆液材料为P.O.42.5普硅水泥，水灰比0.45，随拌随用并搅拌均匀，并不得使用初凝后浆液。配制时适当掺入减水剂和膨胀剂，促使浆体早强，减低收缩，增强锚固段早期与钢绞线的握裹力，及与围岩体的粘结性能，以便为后续施工提供有利时间和空间。灌浆时，采用砂浆泵将浆液经压浆管输送至孔底，灌浆过程中应保持灌浆管路畅通，浆液经由孔底返至孔口，灌浆时边灌边拔出压浆管，并保持管口始终处于液面以下，待孔口溢浆后停止压浆，清洗外露钢绞线做好保护工作。第一次灌浆浆液硬化到达5Mpa，若不能充盈锚固段时，须进行二次补浆，且实际灌浆量不得小于理论灌浆量，其充盈系数为1.1—1.3。施工时，视情况决定是否进行二次劈裂灌浆，使浆体终凝后形成异形体，形成分散压力型锚固，保证锚固体与围岩有较理想的固结效果，减少预应力损失量。注浆是锚索施工的一道重要工序，直接决定锚索的质量，本次锚索注浆分两次进行，第一次以小于1Mpa的注浆压力，直至孔口处溢出纯水泥浆，第一次注浆完成后1小时左右进行第二次压力注浆，注浆压力1～3Mpa，本次补浆要求水泥浆再次自孔口溢出为止。⑶.灌浆完毕后，即进行养护，5—7天后，保证锚索拉拔强度应力张拉。预应力张拉共分5级进行。若水泥浆中加入3‰的三乙醇胺早强剂，三天后便可张拉，试拉合格后，立即进行全面张拉锁定，以确保下一步施工顺利进行。2.5施工腰梁第一道锚索设置在冠梁上方，无需设置腰梁；第二三道在施工腰梁时，将工作面清≥12.5mpa时即可进行预理平整，分段安装，腰梁选用2Ⅰ28a（如下图2.2示）。5

图2.2：锚索腰梁剖面图2.6上锚具、张拉锚杆张拉前，首先检查钢筋混凝土梁的强度是否达到设计要求值，及试块(增加早强剂)3天抗压强度，达到12.5Mpa时，方可张拉，按规范要求用拉拔机分级张拉，其逐级加载次序如下：张拉荷载分级0.20A观测时间（min）550.40A0.60A50.80A51.10A1515锁定荷载注：A为张拉轴力设计值。锚杆张拉前先施加约0.1A载荷，使附件、杆体完全平直，保证张拉实测数据准确。其后，分5级进行张拉，考虑地层松弛及徐变影响，持力约5min；杆张拉至1.1A载荷时，持力15min后，按设计要求卸荷至锁定载荷，并观察15min，若有明显应力损失，须进行补偿张拉并锁定，锁定时注意锚定板受力后不得发生变形，否则应更换锚定板重新张拉锁定。锚索施作完毕后，根据不同工程部位按锚索总量的2%进行抽检，且不应少于2根。三、特殊地段锚索施工工艺⑴.基坑东北角靠近雨水方沟：基坑东北角靠近雨水方沟，在打设第一道锚索的过程中，若将锚索设置在冠梁上方的话，将在钻进过程中侵入雨水方沟，因此在不改变锚索打设长度的前提下将靠近雨水方沟段第一道锚索标高降低，有原先冠梁位置下调3.0m、角度有原先25°调整至15°（如图2.3示）；改变锚索打设高度后，在基坑结构转角各10m范围内，将采用φ42，L=6m小导管（1.5m*1m梅花形布置）注浆加固桩间土体，加强对基坑周边土体的6锚固力的无影响，确保基坑开挖安全；图2.3：锚索与雨水方沟位置关系图及桩间注浆加固图⑵.基坑东端与区间对接段：现太～北区间与***站对接段上台阶预留6m、下台阶10（车站结构外皮）；第二、三道锚索若按原设计要求进行打设，将侵入区间封堵段结构内，使其锚索无法施加预应力的要求；锚索与区间封堵端墙位置关系如图2.4示。图2.4：锚索与区间封堵端墙位置关系依据设计交底及图纸会审，在打设至区间封堵端位置时，第二道锚索更改打设角度（有原先设计15°减小为5°），使其锚索端头在区间初支结构以外；第三到锚索直接打入区间封堵端墙内，在封端墙内侧设置腰梁，施加预应力，形成对拉预应力锚索，确保对接段土体的稳定。四、锚索杆施工可能遇到的问题及预防卡钻：对于土层锚索来说，主要是遇上了其能力所不及的卵石地层，此时应调整角度或位置，使锚索避开卵石地层，然后改使跟管钻机施。工对于跟管钻机来说，可能遇上了不明地层，或钻机钻进中的导向杆发生变化，使套管被卡住。应立即停止钻进，来回前后移松7钻孔。不进尺。可能原因是土层锚索钻杆之间脱丝，或跟管锚杆的套管脱丝或折断。此时应下入专用的锥子锥钻杆或套管。五、锚索内力检测本工程采用锚头应力传感器进行检测，锚头应力传感器为穿心式，固定于锚杆锚具与承压板之间，工作原理为内置钢弦通过应力变化对其频率产生影响；量测频率：基坑开挖期间每开挖一步观测一次，每层锚杆张拉锁定前后各进行1次应力监测，其他时段3～5天监测一次。基坑开挖至槽底15天后，每7天监测一次，直至基础施工完毕。六、作业要求及施工注意事项为确保锚索的施工质量，在施作过程中，须确明以下注意事项，以满足作业要求：⑴.锚固段与自由段可根据滑动土体及软弱面加以界定，两者界限应区分明显。⑵.锚索施工时，必须精确定位，保证其间、排距，倾角，孔底轴线偏斜等在设计规定的范围内。⑶.钻机钻进时，认真操作，防止发生钻孔坍塌、掉落块，以保证锚索顺利安插及顺利灌注。⑷.锚固段灌浆必须饱满密实，二次补浆时，灌浆压力宜控制在0.4--0.6Mpa。⑸.锚固段浆液达到设计允许张拉强度后，方可进行张拉并锁定。并按后附表作好施工记录。⑹.在进行张拉和锁定时，张拉机械的台座承压面必须平整，并与锚索的轴线方向垂直。⑺.锚索抽检所得的总弹性位移应超过自由段理论弹性伸长的80%。⑻.按设计要求正确组装锚索，认真安插，确保锚索安装质量。⑼.施工作业时，必须由专业技术人员到场，并携带有关证件。七、锚杆施工的保障措施⑴.质量保证措施质量是工程的关键，质量事故将直接威胁到工程结构、周围环境的安全，及人民生命财产的损失。所以，在锚索作业的具体施工中须切实的把握以下几点：1).锚索施工必须按照《土层锚杆设计与施工规范CECS22-90》进行。2).锚索工程所用的材料必须符合设计要求，并具备合格证及相关资料。3).施工时，必须遵照设计要求，保证锚固体直径、深度、倾角符合设计要求。4).锚索的防腐、防锈处理，张拉及锁定，锚索的抽检试验必须符合设计规定要求。8

5).认真编