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铁路边坡预应力锚索施工技术总结.doc

预应力锚索施工技术总结

对于铁路工程，预应力锚索加固高边坡是一个新兴的课题，是近几年才逐步开展起来的，虽是如此，但预应力锚索在山区高边坡加固防止山体滑坡等工程中起到相当大的的作用。

预应力锚索加固的作用原理：在预应力的作用下通过锚索（一般为5根或7根钢绞线）将松动、不稳定的围岩固定在较深层稳定的围岩上，以防止其滑移或掉落。现以xx二线铁路预应力锚索对高边坡治理的为例作进一步的介绍。

一、工程概况及地质条件

xx二线铁路DK203+110～DK203+310段长200m，为深开挖路堑。工点位于xx河峡谷左侧陡坡上，地势左高右低，属于xx自然保护区香林寺区医院水暖工程施工组织设计，植被覆盖良好。自然坡度30。。工点范围内山体自然横坡1：1～1：2。坡脚依次为既有铁路、312国道、xx河。最大挖方深30m，最大边坡近45m。

水文地质条件为：工点范围内地下水和地表水均不发育，地震动峰值加速度为0.4g（相当于地震基本烈度九度）。最大冻结深度：1.38m。主要地层为砂质黄土、碎石土、变质砂岩。地质条件极其恶劣，一次性开挖高度超过2米就会产生山体小范围开裂、留塌现象。

1、为减少刷坡数量，降低边坡高度及开挖的危险性，维护山体平衡，保护环境，防止开挖坡面风化，设预应力锚索十字面板及挂网喷混凝土防护工程。

2、水泥砂浆与钻孔壁间粘接强度取0.5 MPa，钢绞线与水泥砂浆间的粘接强度取1.4MPa，锚固体抗拔安全系数大于2.5，同时考虑了预应力损失。

三、预应力锚索的设计布置及其结构示意图

1、预应力锚索的设计布置

边坡和平台挂机编低镀锌双纽铁丝网，铁丝网采用Φ18螺纹钢短锚杆固定，锚杆长度为2.0m，间距2.0m，表面为喷射混凝土防护。

锚索正面布置及横断面布置分别见图1、图2。

2、预应力锚索及十字面板结构示意图

预应力锚索结构示意图见图3，十字面板结构示意图见图4。

主要施工机械设备见表1。

主 要 机 械 设 备

⑴ 预应力锚索施工工艺流程图见图5。

⑵ 挂网喷射混凝土施工工艺流程图见图6。

锚索施工前必须由测量班严格按照设计要求定好点位，垂直方向与水平方向误差应小于0.05m。

开挖边坡必须从上往下分层开挖，分层锚固，并采用光面爆破。不允许待坡面全部开挖后再上锚索。

钻孔前，钻机机台应稳定牢固，作业时在钻孔反推力作用下仍能保证钻机稳定和钻孔方向。钻孔的倾角及水平角误差控制在1度以下，孔斜率小于1/50。

钻孔时，尽量不扰动钻孔周围岩层，必须达到设计深度,更不允许弯曲钻孔。

钻孔结束后，用聚乙烯管复核孔深，用高压风将孔内从孔底向外继续清孔至少10分钟，并将孔塞好。

锚索材料必须达到设计强度要求，保证质量。

钢绞线按设计长度用无齿锯锯断下料，量出锚固段和自由段长度。

清除其上污物、锈斑后再进行防腐处理。钢绞线自由段涂防腐剂后，用无氯石油沥青涂刷，等沥青硬化后，再涂黄油，套金属波纹管。

制好的锚索不能直接放在泥土上，不得粘泥土、油污等任何杂物，安装前要检查钻孔内有无掉块。

将组装好锚索抬至与之对应的孔位处，孔底端装导向帽，将注浆管与锚索一起插入到孔底。

施工中，水泥砂浆的质量要严格掌握，水泥不低于P.O 42.5，砂为净化的河砂，并且要过筛分选，对搅拌好的砂浆要再次过筛，以免有水泥结块堵塞管路。

全孔采用M40水泥砂浆灌注，注浆采用孔底注浆法，注浆压力为0.6～0.8MPa，注浆时应缓慢搅拌砂浆，注浆直至孔口返浆注满锚固段为止。砂浆灌注必须饱满密实，注浆材料固化前不得移动锚索。

十字板采用现场预制，待达到设计强度后方可吊装。为便于实施高边坡的喷射混凝土防护工程，十字型板安装前，应按其准确位置在边坡开挖深0.5m的十字型槽，使十字型板嵌入坡面。

张拉前要对张拉千斤顶、油泵进行标定，给出千斤顶出力与力压力表指示压强曲线，标定时千斤顶最大出力应多于锚索张拉时的值。

施工时所采用的的张拉设备如下：

张拉设备检测结果如图7：

图7

相关系数γ＝0.99998

锚索张拉前必须把十字面板上的垫板清理干净，同时各个张拉用具准备到位。

张拉施工必须等孔内砂浆强度达到其设计强度的80%后进行。张拉前应检查锚头等设备，确认合格后清污除锈。

锚索正式施工前，须进行锚索拉拔试验。对两根锚索进行拉拔试验，其张拉吨位为锚索设计极限承载力129.5ｔ；在施工过程中，随机选择锚索总数5%的作张拉试验。试验均分五段加载，每次为各自张拉吨位的0.2倍。试验中对锚索各部分变位性状要做详细记录，根据试验结果确认设计荷载是否安全。拉拔、张拉试验进行时，应有设计、监理人员参加。

锚索张拉应逐级进行，分两次完成。第一次张拉达锁定吨位的60～70%，两次张拉时间间隔不小于5天，张拉中应对锚索伸长及受力作记录，核实伸长与受力是否相符。每级补偿张拉稳定时间为5分钟，最后一级补偿张拉稳定时间为10分钟。待锚索锁定后再对自由段灌浆。张拉过程中，单孔锚索最大张拉力不超过99T。必须保证十字面板钢垫板外侧面与钻孔轴线垂直，面板与坡面之间全面受力。

C、锚索张拉实际伸长量与理论伸长量对比

按照设计张拉采用二次三级以上张拉，该段施工时采用四级张拉，每级张拉采用设计张拉荷载的1/4，张拉前先进行初张拉，初张拉以工具锚和十字面板垫板密合为准。

张拉采用张拉应力和锚索伸长量双重控制，相互校核。实际伸长量和设计伸长量要求误差不超过5%。超过时将采取重新校对设备、观看坡面、检查十字面板、对预应力材料进行弹性检验等。

本段锚索设计锚固段均为Lmg=10m，自由段Lzy=4m～16m。以C13孔为例，其Lmg=10m，自由段Lzy=14m，结果如下：

理论伸长量按照计算公式为：

代入数据为：【761.5KN×14m】/【196GPa×5×3.14÷4×15.22】＝0.05995m＝6cm

注：锚索锁定张拉力为：761.5KN 钢绞线弹性模量为：196GPa

每束锚索为5根Φ15.2的钢绞线 自由段长度为：14m

C13孔第一次张拉结果 (Lmg=10m Lzy=14m)

C13孔第二次张拉结果 (Lmg=10m Lzy=14m)

实际伸长量：第一次与第二次张拉合计为：3+4+6+12+2+2+13+17＝59mm

张拉结束后，锚头部分应涂防腐剂，再有C15混凝土封闭。

⑵ 挂网喷射混凝土护坡

① 清刷边坡表面松动土石及风化岩层，一直清刷到较新鲜的硬层，并使坡面大致平整，坑凹进行嵌补。

② 顶部、两侧凿槽，砌筑侧沟及护裙。

④ 用高压水将孔中岩粉冲洗干净，灌满1：3水泥砂浆，再插入并固定锚杆，使锚杆处于锚孔中心。

⑤ 用扫帚清扫坡面浮土、碎石，并用高压水进一步冲洗干净。

⑥ 由于设计喷射混凝土18cmGB18173.1-2012 高分子防水材料 第1部分：片材，所以必须分层喷射。在安装绑扎镀锌铁丝网前，先初喷8～10cm厚混凝土。

A、喷射混凝土正式作业以前应进行试喷，以调节适中之水灰比，在试喷中，水灰比是通过混凝土的外观特牲来判断的；当喷射灰体表面颜色灰暗，出现干斑，回弹量大，粉尘飞扬则说明水灰比过小，应加大水量：当喷射灰体面表直皱拉毛，滑动以致流淌 则水灰比过大，应减少水量；当喷射灰体表面粘粘糊糊，表面平整，呈现一层水亮光泽，骨料分布均匀，回弹量小，则为适宜之水灰比。

B、喷射混凝土的顺序是：自下而上逐次喷射，先喷凹处和孔洞，后喷平处。

C、混凝土一般一次喷射达设计厚度，两次喷射间隔时间以上次喷射灰体达到初凝为宜。

⑦ 当固定锚杆之砂浆强度达70%且初喷混凝土凝固后，将预制镀锌铁丝框条架按设计要求安装在边坡锚杆上，绑扎焊接牢固后立即安装绑扎镀锌铁丝网。

某局综合楼工程安全施工组织设计⑧ 喷射剩余部分厚度的混凝土。

A、当喷射作业完成后，立即用茅草或草袋将灰体覆盖，为防止茅草或草袋被风吹走或下滑，应在其上铺盖厚1～2cm细土。