淺析邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)與質(zhì)量控制要點(diǎn)

謝 旭 智， 張 宏

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

淺析邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)與質(zhì)量控制要點(diǎn)

謝 旭 智， 張 宏

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

深茂鐵路路基高邊坡大量使用預(yù)應(yīng)力錨索。在施工過程中，對(duì)原材料、施工工藝、施工質(zhì)量、異常情況及地質(zhì)缺陷處理等方面采取了一系列嚴(yán)格措施，保證了工程施工的高質(zhì)量，對(duì)其質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行了歸納和總結(jié)，可供類似工程參考。

錨索；鋼絞線；預(yù)應(yīng)力；質(zhì)量控制；支護(hù)；深茂鐵路

1 概 述

新建深茂鐵路某路基右側(cè)一、二級(jí)邊坡設(shè)框架梁預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長(zhǎng)18 m，錨索孔徑為130 mm，間距3 m，錨索自由段長(zhǎng)10 m，錨固段長(zhǎng)8 m，傾角15°，錨索體由3根φ15.2的鋼絞線組成，錨索設(shè)計(jì)噸位為400 kN，錨孔采用M40水泥砂漿灌注。

2 施工前的質(zhì)量控制

2.1 錨索的制作

錨索采用4束φ15.2高強(qiáng)度低松弛無粘結(jié)鋼絞線制作，鋼絞線的抗拉強(qiáng)度不小于1 860 MPa，將每孔4束錨索錨固段鋼絞線分成兩個(gè)單元。在錨固段每隔1 m設(shè)置一個(gè)擴(kuò)張環(huán)，自由段每隔2 m設(shè)置一個(gè)籠形對(duì)中環(huán)，錨索用鐵絲綁扎在籠形對(duì)中環(huán)的兩個(gè)小環(huán)上，對(duì)于鋼絞線，其長(zhǎng)度應(yīng)增加1.5 m張拉段。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)錨索拉拔試驗(yàn)

預(yù)應(yīng)力錨索正式施工前，先在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，拉拔試驗(yàn)孔可選擇在與加固工程地質(zhì)條件相似的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，不得在實(shí)際錨固工程部位進(jìn)行。

3 施工中的質(zhì)量控制

3.1 驗(yàn)收邊坡

現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員聯(lián)系測(cè)量隊(duì)先進(jìn)行邊坡超欠挖的檢測(cè)，要求局部凹凸差不大于15 cm。

3.2 清理邊坡與施工放樣

邊坡驗(yàn)收合格后，清理邊坡上的虛渣。預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔施工前，要求用全站儀按圖紙精確放樣(要求放后視導(dǎo)向點(diǎn)，以便在造孔時(shí)控制方位角)，并用紅油漆在現(xiàn)場(chǎng)施工部位標(biāo)明錨索開孔位置。對(duì)測(cè)放并驗(yàn)收合格的錨孔位置進(jìn)行編號(hào)，并將該編號(hào)作為錨索制作編號(hào)的依據(jù)。

3.3 成 孔

3.3.1 成孔方式

錨孔鉆進(jìn)采用干鉆，以確保錨固工程施工不至于惡化邊坡巖土工程地質(zhì)條件并保證孔壁的粘結(jié)性能，鉆孔速度根據(jù)所使用的鉆機(jī)性能和錨固地層嚴(yán)格控制，防止鉆孔扭曲、變徑而造成下錨困難或其它意外事故。

3.3.2 鉆進(jìn)過程

錨索鉆孔施工應(yīng)加強(qiáng)鉆機(jī)的導(dǎo)向作用，及時(shí)檢測(cè)孔斜誤差，合理采用糾偏措施，以確保錨索鉆孔滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。 鉆進(jìn)過程中，對(duì)每個(gè)孔的地層變化、鉆進(jìn)狀態(tài)(鉆壓、鉆速)、地下水及一些特殊情況作好現(xiàn)場(chǎng)施工記錄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)巖層有變化時(shí)，做好取樣記錄。如遇塌孔、縮孔等不良鉆進(jìn)現(xiàn)象時(shí)須立即停鉆，及時(shí)進(jìn)行孔道的固壁灌漿處理，待水泥砂漿初凝后，重新掃孔鉆進(jìn)。

(1)滲水及塌孔的處理。

孔內(nèi)有滲水時(shí)，在鉆孔過程中或鉆孔結(jié)束后從孔中吹出的均為一些小石粒和團(tuán)粒而無粉塵，此時(shí)巖粉多貼附于孔壁。當(dāng)錨孔深度滿足要求時(shí)，則以高壓風(fēng)吹凈，直至吹出清水；若孔深不夠，應(yīng)繼續(xù)鉆進(jìn)，直至孔深滿足要求。有時(shí)，孔內(nèi)滲水量大、有積水，從孔中吹出的為泥漿和碎石，這種情況下巖粉不會(huì)糊住孔壁，只要沖擊器工作，就可以繼續(xù)鉆進(jìn)；如果滲水量太大，以致于淹沒了沖擊器，沖擊器會(huì)自動(dòng)停止工作，此時(shí)，應(yīng)拔出鉆具進(jìn)行壓力注漿，實(shí)施孔道固結(jié)處理。

(2)塌孔與卡鉆的處理。

當(dāng)鉆孔穿越強(qiáng)風(fēng)化巖層或巖體破碎帶時(shí)，往往會(huì)發(fā)生塌孔。塌孔的主要標(biāo)志是從孔中吹出黃色巖粉，夾雜一些原狀(非鉆頭擊碎、非新鮮、無光澤)的石塊。出現(xiàn)此類現(xiàn)象時(shí)，不管鉆進(jìn)深度如何都應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，拔出鉆桿，進(jìn)行固壁注漿，注漿壓力采用0.1～0.2 MPa，漿液為水泥砂漿，24 h后重新鉆孔。雨天施工時(shí)，常常順巖體破碎帶向孔內(nèi)滲流泥漿,固壁注漿前，必須用水和風(fēng)把泥漿洗出(塌入鉆孔內(nèi)的石塊不必清除)，否則，不僅固壁注漿效果差,還容易造成假象。

3.3.3 孔徑與孔深

為確保錨孔直徑，施工時(shí)所使用的鉆頭直徑不得小于設(shè)計(jì)孔徑。為確保錨孔深度，實(shí)際鉆孔深度應(yīng)略大于設(shè)計(jì)深度。

3.3.4 清 孔

鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，不能立即停鉆，要求穩(wěn)鉆1～2 min，防止孔底尖滅而達(dá)不到設(shè)計(jì)孔徑。鉆孔孔壁不得有沉渣及水體粘滯，必須清理干凈，待鉆孔完成后，使用高壓風(fēng)將孔內(nèi)的巖粉及水體全部清除出孔外，以免降低水泥砂漿與孔壁巖土體的粘結(jié)強(qiáng)度。除對(duì)相對(duì)堅(jiān)硬完整的巖體進(jìn)行錨固外，其余均不得采用高壓水沖洗錨孔。若遇錨孔中有承壓水流出時(shí)，應(yīng)待水壓、水量變小后方可安裝錨索與注漿，必要時(shí)在周圍適當(dāng)部位設(shè)置排水孔予以處理。如果要求處理錨孔內(nèi)部積聚的水體，一般采用灌漿封堵、二次鉆進(jìn)等方法進(jìn)行處理。

3.3.5 孔位驗(yàn)收

錨孔鉆孔結(jié)束后，對(duì)孔徑、孔深的檢查應(yīng)在監(jiān)理工程師的旁站下進(jìn)行，要求錨孔平順，深度滿足設(shè)計(jì)深度；退鉆要求順暢，用高壓風(fēng)吹驗(yàn)不存在明顯的飛濺塵渣及水體，然后，用一根聚乙烯管復(fù)核孔深并用高壓風(fēng)吹孔，待孔內(nèi)粉塵吹干凈且孔深不少于錨索設(shè)計(jì)長(zhǎng)度；拔出聚乙烯管，用織物或水泥袋堵塞、保護(hù)好錨孔孔口待用，同時(shí)要求復(fù)核錨孔孔位、傾角和方位，全部錨孔施工分項(xiàng)工作合格后，即可認(rèn)為錨孔鉆造檢驗(yàn)合格。

4 錨索安裝質(zhì)量的控制

錨索安裝前，確保每根鋼絞線順直，不扭結(jié)、不分叉，排列均勻，除銹、除油污，將有死彎、機(jī)械損傷及銹坑的鋼鉸線剔除。對(duì)錨固段內(nèi)的錨索束必須進(jìn)行清污、除污處理，每隔1 m設(shè)置一個(gè)對(duì)中支架，使錨索居中；自由段錨索束應(yīng)涂環(huán)氧樹脂，外套φ22聚乙烯塑料護(hù)管，其外纏繞工程膠布予以固定，將防腐油脂滯留于護(hù)管內(nèi)，護(hù)管應(yīng)延伸至過渡管內(nèi)至少100 mm。

5 錨固注漿

(1)為避免錨孔內(nèi)的沉積物影響灌漿質(zhì)量，下錨后應(yīng)立即注漿，注漿管應(yīng)有足夠的內(nèi)徑，能使?jié){體壓至鉆孔的底部。注漿管必須能承受1 MPa的壓力，注漿材料宜選用水灰比1∶0.5～1∶1的水泥砂漿或水灰比0.45～0.5的水泥漿，一次拌和的水泥砂漿應(yīng)在初凝之前用完。

(2)對(duì)于一般地層，采用一次注漿，即錨固段和自由張拉段同步注水泥砂漿。采用孔底返漿法，注漿壓力不小于0.6 MPa。當(dāng)孔口出現(xiàn)溢漿且持續(xù)時(shí)間不低于5 min后(或排氣管停止排氣),方可停止注漿，砂漿必須飽滿密實(shí)，注漿完畢、待砂漿凝固收縮后，孔口進(jìn)行補(bǔ)漿。

(3)當(dāng)遇到地層中巖體節(jié)理、裂隙發(fā)育、破碎、構(gòu)造帶破碎、軟弱巖層或土層時(shí)，為提高地層的錨固力，采用二次高壓劈裂注漿，即第一次注漿材料和注漿壓力與一般地層相同，而第二次注漿為高壓劈裂注漿，二次注漿必須另外設(shè)置一根外纏膠帶的多孔注漿管。

(4)錨索注漿后，不得隨意敲擊錨索桿體，亦不得在桿體上懸掛重物。

(5)錨索注漿的實(shí)際耗漿量一般要大于理論用量，現(xiàn)場(chǎng)施工以錨具排氣孔不再排氣且孔口漿液溢出濃漿作為注漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)。如一次注不滿或注漿后產(chǎn)生沉降，應(yīng)補(bǔ)充注漿直至注滿為止。注漿的同時(shí)做好注漿記錄。

(6)錨索注漿時(shí)，若一次注漿效果不能滿足設(shè)計(jì)要求，可采用提高水泥細(xì)度、改善漿液的可灌性、改用化學(xué)漿液等方法提高注漿效果。

6 錨索張拉

(1)錨索張拉施工。

錨索張拉采用分級(jí)張拉、持荷穩(wěn)壓、恒載安裝的施工方法。張拉時(shí)，其理論伸長(zhǎng)值嚴(yán)格按率定報(bào)告計(jì)算，主要以張拉力控制為主、伸長(zhǎng)值校核的雙控方法進(jìn)行張拉質(zhì)量控制。施工時(shí)，先行觀測(cè)錨索，以指導(dǎo)工作錨索的施工并判定率定報(bào)告是否正確以及是否進(jìn)行補(bǔ)償張拉。

在設(shè)計(jì)張拉完成后，適時(shí)進(jìn)行一次補(bǔ)償張拉，然后加以鎖定。補(bǔ)償張拉后，從錨具量起，留出長(zhǎng)5～10 cm鋼絞線，其余部分截去(須用機(jī)械切割，嚴(yán)禁電弧燒割)，然后用水泥凈漿注滿錨墊板及錨頭各部分空隙，最后對(duì)錨頭采用混凝土進(jìn)行封錨。

(2)錨索張拉的主要質(zhì)量控制要點(diǎn)。

①錨索張拉前檢查錨墩臺(tái)座的承壓面必須平整，并與錨索的軸線垂直，不滿足要求時(shí)應(yīng)作相應(yīng)的處理。

②張拉施工前，必須對(duì)張拉機(jī)具和儀器儀表進(jìn)行標(biāo)定和調(diào)試校準(zhǔn)。

③錨具安裝與錨墊板和千斤頂密貼對(duì)中，千斤頂軸線與錨孔及錨索體軸線應(yīng)在一條直線上，不得彎壓或偏折錨頭。

④錨索張拉前，取10%～20%的設(shè)計(jì)張拉荷載對(duì)錨索張拉1～2次，各部位應(yīng)接觸緊密，鋼絞線完全平直，以使鋼絞線受力均勻。

⑤預(yù)應(yīng)力錨索的張拉分5次施加，即采用設(shè)計(jì)值的0.25、0.5、0.75、1和1.1倍進(jìn)行逐級(jí)張拉，每級(jí)荷載施加后，穩(wěn)定觀測(cè)時(shí)間不小于10 min。10 min的相對(duì)位移量小于1 mm時(shí)為穩(wěn)定，否則繼續(xù)觀察直至其小于1 mm。

(3)預(yù)應(yīng)力損失質(zhì)量控制要點(diǎn)。

①減少錨具變形及壓密可采用超張拉的方法彌補(bǔ)其產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失；注意選用變形值較小的錨具，這一點(diǎn)對(duì)于短小構(gòu)件尤為重要。

②對(duì)圍巖條件進(jìn)行觀察。必須將錨頭錨固于堅(jiān)硬的巖體中，使錨索具有穩(wěn)定的根基。外錨段也必須堅(jiān)實(shí)，以避免應(yīng)力集中區(qū)巖體徐變過大而增加應(yīng)力損失。

③選擇適宜的時(shí)間對(duì)錨索進(jìn)行張拉或補(bǔ)償張拉。

④增設(shè)檢測(cè)斷面，對(duì)錨索應(yīng)力變化全程進(jìn)行監(jiān)控，為選擇處理方法提供科學(xué)的依據(jù)。

7 安裝測(cè)力計(jì)與錨索封頭

對(duì)于預(yù)應(yīng)力錨索，應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的測(cè)力計(jì)，以掌握錨索應(yīng)力變化情況。測(cè)力計(jì)的設(shè)置數(shù)量應(yīng)不少于該工點(diǎn)錨索孔數(shù)的5%，每工點(diǎn)不少于2孔。 錨索封頭保護(hù)是錨索施工的最后一道工序。錨索鎖定后做好標(biāo)記，觀察3 d時(shí)間，沒有異常情況即留長(zhǎng)10 cm后用手提砂輪機(jī)切割多余的鋼絞線，最后將墊座混凝土鑿毛處理，用混凝土封錨保護(hù)錨頭。

8 結(jié) 語

新建深茂鐵路預(yù)應(yīng)力錨索施工地處高邊坡，地質(zhì)狀況差，質(zhì)量要求高，且廣東地區(qū)雨季持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、降雨量大，工期緊，通過采取一系列質(zhì)量保證措施，高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的完成了預(yù)應(yīng)力錨索的施工，取得了較好的效果。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2017-02-06

TV52;TV546;TV523

B

1001-2184(2017)02-0036-03

謝旭智(1988-)，男，四川射洪人，助理工程師，從事鐵路工程建設(shè)技術(shù)與管理工作；

張 宏(1992-)，男，青海海東人，助理工程師，學(xué)士，從事鐵路工程施工技術(shù)與管理工作.