分散型预应力锚索工法

拉力分散型预应力锚索施工工法
一、前言
昆明市西北片区陈家营保障性住房项目基坑支护周长为787m，基坑开挖深度为10.1m-16.6m。

受征地红线制约，基坑不具备大面积放坡开挖条件，为避免基坑开挖引起邻近地面、建筑物及周边管道变形、下沉及破坏，为保证地下室的安全施工，采用分散型预应力锚索加灌注桩的基坑支护形式。

二、工法特点
1、坡体深层控制，锚索长度越长，控制坡体变形的深度越大，调整坡体应力的范围越深。

2、通过对锚索施加预应力，主动控制坡体变形，调整坡体的应力状态，使之有利于坡体稳定。

3、工作面多，施工快捷，能加快施工进度，提高工效。

4、经济性好，与其他加固形式相比，可节省土石方开挖量60%，加固速度提高2~4倍，节省劳动力50%。

三、适应范围
本工法适应于深基坑支护
四、工艺原理
无粘结预应力锚索的内锚固段钢绞线安装若干扩张环和箍环，当锚索体在孔道内被浆体固结后，形成均布于内锚固段的数个承载体。

采用锚索体全程可靠防腐技术，内锚固段采用分散承载结构，并采用全孔段一次注浆及分组单根预紧、单根循环张拉的施工工艺。

组成锚索体的主要附件加工工艺简单，能在施工现场进行锚索体制作，工序简便。

适用于建筑、水利工程中的土质地层、破碎、松散软弱复杂地层及富水地层条件下的分散型无粘结预应力锚索工程施工。

五、材料机具
材料要求：锚索采用高强度，低松弛φ15.20钢绞线制作，钢绞线强度1860Mpa，根据锚索设计长度另加长1.2m（预留张拉段）进行下料，用切断机切断钢绞线（禁止电弧切割）。

切割下来的钢绞线均匀排列在加工平台上，要求平直、不扭不叉，并需要除锈、除油污，对有死弯、机械损伤及锈坑处应整根剔除。

压浆材料使用P.O42.5级普通硅酸盐水泥。

机械设备：采用MDL-120D1型钻孔机，另配切割机、泵送设备。

六、施工工艺
1.工艺流程：桩位放样→钻孔，钻深至设计深度→锚索编制、安装→清孔→注浆→拔出套管→实验设备安装→锚索张拉。

2、桩位放样：根据锚索试验方案放出桩位，由监理单位现场验收。

用钢筋或竹片做好标记，并加以保护以便施工桩位定位。

3、机械就位：移动钻机，对机位认真调整，确保锚孔纵横误差、高程误差、钻孔倾角和方向等符合设计和规范要求。

4、钻孔：锚索钻孔采用水钻及全套管跟进水冲法成孔。

钻进速度根据钻机性能和锚固地层严格控制，以防钻孔扭曲或变径。

按设计的锚孔下倾与水平夹角钻进，允许误差±1°，为确保锚孔深度，实际钻孔深度不小于设计长度且不大于设计长度的1％，当有不可排出的松散物时，应考虑松散物所占据孔的深度。

钻进过程中应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现场记录。

由于地层松散、破碎，故应采用跟套管钻进技术，以使钻孔完整不坍。

如有地下水从孔口溢出时，应采用固结注浆，以免锚固段注浆体流失或强度降低；如遇坍孔，应立即停钻，进行固壁灌浆处理（灌浆压力0.1～0.2Mpa），待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进。

5、锚索编制及下锚索：在钢筋加工场搭建一锚索编制平台，在钻孔的同时进行集中编制锚索。

编制时，先制作成单元锚索，然后再由2个单元锚索组合成复合型锚索。

锚固段每隔1m设臵一个隔离架使锚索居中，两个隔离架之间用箍紧环箍紧，以形成灯笼型，达到较大受力效果。

自由段先刷防锈漆，再涂黄油，然后再套上波纹管。

锚索体中间穿入注浆管，注浆管前端用胶布封住，以免杂物堵塞管口，影响注浆。

钻孔结束经验收合格后，及时安放锚索入孔。

入孔时要防止锚索扭曲。

6、压浆材料使用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，注浆用砂浆配合比：水灰比0.50的纯水泥浆，压浆量≧120Kg/m；砂浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完，并严防石块、杂物混入。

注浆前必须首先检查锚索部分注浆管是否畅通，使浆液从孔底上升至溢出孔口，为保证浆液饱满，注浆压力第一次0.5Mpa，待第一次注浆初凝后，进行二次注浆，二次注浆时间根据现场水泥
浆凝结情况来定，注浆时间间隔适当延长，压力＞2Mpa。

7、锚索孔深和杆体长度不应小于设计长度，砼面层初凝后要及时补浆；浆液硬化厚不能充满锚固体时，要进行补浆。

8、锚索按设计要求制作，自由段与锚固段间采用止浆袋隔离，要求止浆袋密封效果良好，确保自由段不渗浆。

9、锚索张拉：荷载分散性预应力锚索的张拉、锁定有两种方式，即等荷载张拉和等位移张拉。

本工程采取等荷载张拉。

张拉条件：当锚固段注浆体、锚墩砼抗压强度均达到设计强度的75%后，可进行锚索张拉、锁定。

张拉程序：机具率定分级理论值计算外锚头砼强度检查张拉机具安装预紧分级张拉锁定；
张拉前，应进行10%预张拉，有效减缓张拉过程中的受力不均匀和预应力损失。

当分级张拉至110%时卸荷锁定为设计预加力。

张拉过程中，在每级拉力下持荷稳定时，量测钢铰线的伸长值，以用于校核张拉力。

实际量测的钢铰线的伸长值须与理论计算的伸长值基本相符，当实际量测的伸长值大于理论计算值的10%或小于理论计算值的5%时，就暂停张拉，待查明原因并采取相应措施，予以调整后方可恢复张拉，直至张拉正常为止。

10、外锚头保护
锚索张拉锁定应力稳定后，使用手持切割机将工作锚具外的超长部分钢铰线切除，切除后的钢铰线在工作锚具外留存长度为15cm，然后浇筑混凝土对外锚具及钢绞线做永久防护，混凝土保护层的厚度不小于10cm。

关键工序施工：
1、分散型预应力锚索制作（见附图）
（1）下料
采用砂轮切割机下料。

各级锚头钢绞线下料长度L为：L=锚固段L1+自由段长度Lo+锚固段L2+张拉长度Lz。

（2）锚固段钢绞线清洗
在编锚前，剥离锚固段钢绞线的PE塑料套，剔除钢绞线表层保护油脂；按顺序分别使用C号油，Q号油，JSQJ剂，高温清洗液和热水（60℃）将钢绞线清洗干净，直至手感无油腻有涩感且表面乌黑发亮为止。

（3）编锚束
锚索制作在有防雨设施的加工棚完成。

将钢绞线顺直排列在加工平台上，保持长度一致，按照图纸装配结构进行锚头部分的制作，按照隔离架上对应位臵安放并顺直注浆管，同时注意使注浆管在锚索体中的相对位臵满足图纸要求。

锚固段每隔2.0m设臵一个隔离板，采用20号铅丝绑扎牢固。

锚索自由段两端采用塑料胶带进行封口，防止漏入水泥浆。

最后在内锚固端头装上锥形导向帽。

边坡锚索运输在脚手架上采用人工抬运，运输过程中注意防止锚索发生弯曲、扭转，扭弯半径应大于 3.0m。

下锚前，应检查钢绞线是否顺直，对自由段锚索钢绞线PE管有破损的必须进行修复处理后才能安装。

制作完成的锚束
2、锚索张拉与锁定
张拉锚具采用具有多次张拉工艺的OHM15-G型锚具，对张拉千斤顶、对应压力表（精度不低于1.5级）进行标定，取得荷载与压力值关系计算公式。

a．张拉程序应先分次张拉各单元锚索，以消除在相同荷载作用下因自由段长度不等而引起的弹性伸长差。

b．因各单元锚索自由段长度不等，为保证锚杆在工作荷载状态下受力均等，
应按（Nt为锚索的预加力荷载）对自由段较长的单元锚杆预先进行变形补偿。

c．正式张拉前应取0.1～0.2预加力设计值Nt对锚索预张拉1-2次，使锚索完全平直，各部位接触紧密。

张拉时先张单元锚索，消除在相同荷载作用下因自由段长度不等引起的弹性伸长差，再同时张拉各单元锚索并锁定。

d．锚索张拉荷载的分级和位移观测时间见汇总表。

e．拉力分散型锚索张拉分为3个阶段：初张拉、第一次张拉和第二次张拉（锁定）。

以预加力为750kN的2单元锚索张拉为例，其具体顺序为：初张拉：
将4根钢绞线全部安装上工作夹片，对锚索施加0.2Nt的总荷载进行预张拉。

第一次张拉：
千斤顶回油放松锚索，取下短锚索单元的工作夹片，将最长锚索单元的工作夹片保留，张拉至0.1Nt，在5min观测时间内用钢尺量取3次位移读书，并做好记录；
将第二次单元锚索的夹片装上，加压到0.35Nt，再稳压5min并量取3次位移读书；
再加压到0.5Nt，稳压5min，并用钢尺测量3次位移读数；
再加压到0.75Nt，稳压5min，并用钢尺测量3次位移读数；
再加压到1.0Nt，稳压10min，再测量3次位移读数，做好记录。

当油压表不再向下漂移，位移观测值不变时可以进行锁定工作。

补偿张拉、锁定：
锁定后，若发现有明显预应力损失时，应进行补偿张拉；千斤顶回油放松锚索，取下短锚索单元的工作夹片，将最长锚索单元的工作夹片保留，张拉至
0.1Nt，稳压5min；
安装第二单元锚索的工作夹片，两单元一起张拉到0.35Nt稳压5min；再加
压到锁定荷载0.6Nt，稳压5min后锁定。

锚索张拉
张拉锁定程序技术参数汇总表
3、锚索试验
1）、实验目的
a 验证锚索在粉质粘土、粉土及圆硕锚固强度极限值，为锚索中的承载力提
供依据。

b 发现锚索设计、施工中的缺陷，以便正式使用锚索前调整结构参数或改进制作、钻孔、注浆、张拉等施工工艺。

c 通过试验结果分析确定锚索安全系数。

d 校核工法中的各项施工参数取值，确保该工法的安全、经济、合理。

2）、试验方法
1、试验时用千斤顶中心穿过锚杆，用锚具锁卡将锚头锁紧，然后根据要求加压，用百分表测读出锚头位移并记录。

2、试验采用4级循环加荷，初始荷载取钢筋极限抗拉强度Asfptk的10%，各级荷载的分配见下表。

3、在每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移不少于3次。

4、在每级加荷等级观测时间内，锚头位移量不大于0.1mm时，可施加下一级荷载，否则要延长观测时间，直至锚头位移增量2.0h小于2.0mm时再施加下一级荷载。

5、本试验符合下列标准时可终止试验：
1）、后一级荷载产生的锚头位移增量达到或超过前一级荷载产生的位移增量的2倍；
2）、锚头位移不收敛；
3）、钢绞线被拉断；
4）、锚头总位移超过相关规范允许的位移值。

3）、试验结果
七、质量控制
1.把好材料、加工和产品质量关
2. 注浆前必须首先检查锚索部分注浆管是否畅通，使浆液从孔底上升至溢出孔口，为保证浆液饱满，注浆压力第一次为0.5Mpa，待第一次注浆初凝后，进行二次注浆，二次注浆时间根据现场水泥浆凝结情况来定，注浆时间间隔适当延长，压力＞2Mpa；
3. 锚索钻孔应采用水钻及全套管跟进水冲法成孔，不能采用风动干钻施工法，钻孔直径、深度等均应满足设计要求，所钻锚孔保持孔内清洁，孔壁无污染物，以确保水泥浆体与岩体的粘结强度。

如遇地层松散、破碎时，应采用跟套管的钻进技术，以使钻孔完整不塌。

锚索的施工顺序以确保应急为原则，先施工中部上端。

4. 锚索孔深和杆体长度不应小于设计长度，砼面层初凝后要及时压浆；浆液
硬化后不能充满锚固体时，要进行补浆；
八、安全措施
1、现场所有作业人员均须戴好安全帽，高空作业需系好安全带；
2、工地负责人及安全员应树立“安全第一”的思想，加强安全管理宣传工作；
3、各种机电设备操作人员，都必须经过专业培训，领取驾驶证或操作证方可作业，严禁其他人员擅自操作；
4、所有操作人员应严格执行有关操作规程。

在桩机安装、移位过程中，注意上部有无高压线，熟悉周围地下管线情况，防止物体坠落及轨枕沉陷；
5、总、分配电箱应有漏电保护装臵，各种配电箱、板均需防雨、门锁齐全，
同时线路要架空，桩机应有接地；
6、钻机运转时不得进行维修。

九、经济社会效益分析
拉力分散型预应力锚索施工工法，经多个大型锚固工程应用证明，能够显著改善锚索内锚固段的受力状态，增强锚固效果，确保锚固工程安全运行。

尤其在破碎、松散、软弱、渗水等复杂地质条件下，采用该工法能有效降低锚固工程施工难度，该工法技术先进成熟，应用前景广阔。

与常规拉力型锚索比较，相同地质情况下，单孔锚固力提高50-60%；在安全系数一定的条件下，内锚固段的长度减少3-5m。

锚索孔钻孔孔径小，索体制安工艺简单。

本工法采用锚索体全程可靠防腐技术，内锚固段采用分散承载结构，并采用全孔段一次注浆及分组单根预紧、单根循环张拉的施工工艺，组成锚索体的主要附件加工工艺简单，能在施工现场进行锚索体制作，工序简便。

其显著特点是：降低施工难度、提高锚固效率、增强锚固体防腐性能、技术先进，社会效益和经济效益明显。

十、工程实例
昆明市西北片区陈家营保障性住房项目采用拉力分散型预应力锚索进行深基坑支护。

锚索采用4Φ15.2拉力分散型预应力锚索，锚索间距为2.8m，锚索长度为20m-26m，锚索孔径为15cm，锚索预加应力为230KN-240KN。

附图：
拉力分散型预应力锚索施制与施工图
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