预应力锚索张拉工艺性实验

宁武高速公路ZK166+360~ZK166+645

预应力锚索设计与施工

宁武高速公路ZK166+360~ZK166+645该段地形复杂，V字型沟谷发育，修建的路堑边坡较高，最大高度达33.2m，其中的锚索防护因工艺较新、工程数量较大，是施工的重点和难点工程。本段共有锚索96孔2880m，试验孔3孔36m。

二、施工工艺流程

施工工艺流程：测量放线、钻锚索孔、编索、安装锚索、注浆、浇筑钢筋

2、试验孔的布置和试验方案的确定：布置在有代表性岩土的坡面上。基本试验每种类型锚索数量不少于3根，试验时最大的试验荷载不宜超过锚筋承载力标准值的0.9倍，待锚固体强度大于设计强度的80%时，方可进行试验。

3、试验方法

（1）基本试验加荷等级与测读锚头位移：

a、对于压力分散型锚索，初始荷载为0.1×A×fptk+差异荷载（A为锚筋的截面积，fptk为锚筋承载力标准值），使锚筋拉直，然后松开。随后再采用循环加荷，每级加荷增量取A×fptk的1/10～1/15倍。

压力分散型锚索各单元差异伸长量和差异荷载计算公式：（以三单元共六束压力分散型锚索为例）：

差异伸长量：△L1-2 =△L1-△L2

△L2-3 =△L2-△L3

△Li =（σ/E）·Li ，（式中σ=P/A；i=1，2，3）差异荷载: △P1 =E·A·（△L1-2/L1）·2

△P2 =E·A·（△L2-3/L2+△L2-3/L1）·2

其中：L1，L2，L3—分别为第一、第二、三单元锚索的长度，且L1＞L2＞L3；

△L1，△L2，△L3—各单元锚索在给定最终张拉（设计锁定）荷载作用下的伸长量；

△L1-2，△L2-3—各单元锚索在给定最终张拉（投计锁定）荷载作用下的差异伸长量；

σ—给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下钢绞线束应力；

P—给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下单根钢绞线束荷载;

A—单根钢终线束的截面面积；

E—钢绞线的弹性模量；

△P1，△P2—分步差异张拉之第一、二步级张拉荷载增量。

b、锚索加荷等级与观测时间见表1。

c、在每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移不应少于3次。

d、在每级加荷等级观测时间内，锚头移量不大于0.1mm时，可施加下一级荷载；否则需延长观测时间，直至头位移增量2.0h小于2.0mm时，方可施加下一级荷载。

（2）锚索试验中出现下列情况之一时可视为破坏，应终止加载：

锚头位移不收敛，锚固体从岩土层中拔出或锚索从锚固体中拔出；

锚头总位移量超过设计允许位移值；

后一级荷载产生的锚头位移增量超过前一级荷载产生位移增量的2倍；

锚索材料拉断。

（3）整理试验报告，并绘制荷载一位移（Q-S）曲线、荷载一弹性位移（Q-S0）曲线、荷载一塑性位移（Q-SP）曲线。

（4）基本试验所得的总弹性位移应超过自由段长度理论弹性伸长的80%，且小于自由段长度与1/2锚固段长度之和的理论弹性伸长。压力分散型锚索之锚固段视为零，试验中其自由段应分单元按实际全长计算。

（5）试验得出的锚索安全系数K0值由下式确定：

K0=R u/N t

式中：R u—锚索极限承载力，取破坏荷载的95%；在最大试验荷载下未达到规定的破坏标准时，极限承载力取最大试验荷载值。

N t—锚索设计荷载（设计轴向拉力值，下同）。

K0—安全系数；根据福建省的地质情况，k0值一般宜大于2.0。

5、试验结果：报告监理工程师审查合格后，方可组织大规模施工。

四、锚索施工工艺、施工要点

1、锚索钻孔

（1）测量定位：坡面检查合格后，按设计要求测量放线测定孔位，孔位误差不得超过±5cm。钻进过程用罗盘仪控制钻孔方向，以满足精度要求。

（2）钻机就位：用地质罗盘仪或测斜仪定向，钻杆与水平夹角控制在20°，并确保钻机安放支架牢固稳定，在造孔过程中不允许出现晃动。

（3）钻孔机具：采用空压机供风，潜孔钻无水干钻成孔，以确保锚索施工中不至于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能；使用钻头直径不得小于设计孔径。

（4）钻孔顺序：钻孔应自上而下逐层施工，并组织好交叉、流水作业。

（5）钻孔深度：为确保锚孔深度，钻孔深度大于设计深度0.2m以上。

（6）特殊情况处治：钻孔速度应根据使用钻机性能和锚固地层严格控制，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚固难或其它意外事故；如遇地层松散、破碎时，则采用套管跟进钻孔技术；如遇塌孔、缩孔现象，立即停钻，及时进行固壁灌浆处理（灌浆压力0.1～0.2MPa），待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进，以使钻孔完整；若遇锚孔中有承压水流出，待水压、水量变小后方可下安锚筋与注浆，必要时在周围适当部位设置排水孔处理，或采用灌浆封堵二次钻进等方法处理锚孔内部积聚水体。

（7）锚孔清理：使用高压空气（风压0.2～0.4MPa）将孔内岩粉及水体全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。

（8）锚孔检验：锚孔成孔结束后，须经现场监理检验合格后，方可进行下道工序。锚孔钻造的允许偏差和检验方法应符合表2的规定。

（9）钻孔记录：钻进过程中应对第个孔的地层变化，钻进状态（钻压、钻速）、地下水及其它特殊情况作好现场施工记录。

2、编索

编索在加工棚内工作平台上进行。钢铰线的下料长度等于锚索设计长度、外锚墩厚度、张拉千斤顶长度、锚具厚度以及张拉操作预留量等的总和。截取钢铰线前，对线材要进行检查，对无粘结钢铰线套管有破损的进行修补，钢铰线有机械损伤或锈蚀的放弃不用。截取钢铰线用切割机，不允许用电焊或气割。截好的钢铰线平顺地置于工作平台上。每孔压力分散型锚索有６根分为３组，每组２根，端部用红、黑、白三中颜色地油漆标记。在锚固段范围内按设计间距穿上架线环，用细铁丝绑扎固定，再在锚索下端部安装钢质承载体及挤压套。注浆管与锚索一起编入索体，从承载板中间穿过。编索后编号备用。

锚孔钻造的允许偏差和检验方法表2