预应力锚索施工有关问题的分析

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1、无粘结端头预应力锚索施工有关问题的分析及其处理摘要：无粘结预应力锚索是一项技术性很强的工程，施工工序较多，技术难度较大，施工环境和条件相对复杂，本文通过水布垭水利枢纽导流洞出口左岸防淘墙无粘结预应力锚索施工，对无粘结预应力锚索施工过程中出现有关问题的解决，为今后无粘结预应力锚索的施工提供经验和参考。关键词：水布垭水利枢纽导流洞出口防淘墙 无粘结预应力锚索 钢绞线 锚索灌浆 固结灌浆 锚墩 张拉1.概述1.1防淘墙简介水布垭水利枢纽导流洞出口防淘墙位于导流洞出口消力池尾坎及左侧边坡脚处，L0L1段轴线全长49.52m。防淘墙主要特点是：断面窄小，地下水位高，锚索施工工序多，施工相互干扰大，安全问

2、题突出，详见表-1。防淘墙主要特性表 表-1部位轴线长（m）分段高程（m）墙厚（m）LoL149.52213195；1951803.01.2预应力锚索设计导流洞出口左岸防淘墙L0L1段，设计布置2000KN级无粘结预应力锚索47根，分为A、B、C、D四种类型，锚索设计布置见附图-1，具体位置及工程量情况见表-2。 导流洞出口左岸锚索特性表 表-2部 位类型孔径（mm）孔深（m）倾角（）锚索总长（m）内锚段长（m）数量（索）196m213mA165538929.91017B165508723.81014186mC165488397.6108D165458373.6108合计四种23452424.

3、9470472主要技术要求2.1钻孔 钻孔孔径、孔深及倾角见表1，孔斜误差不大于钻孔长度的3。2.2孔道验收锚索孔道钻进终孔，对孔道冲洗和压水试验，压水试验合格验收后，方可穿索。2.3锚索制作2.3.1钢绞线钢绞线规格为1860MPa级，满足GB/T5224-95标准。2.3.2锚索集束每束锚索体由14根钢绞线集束而成，由波纹管、隔离支架、对中支架、石棉、灌浆管、环氧砂浆及捆扎铅丝等组成；长度为10m的内锚固段钢绞线去皮、洗油。锚索体的每根钢绞线和灌浆管之间用隔离支架分离，间距在1.5m3.0m，两对隔离支架间用无锌铅丝捆扎成枣核状，外套装波纹管，内锚固段顶端安装塑料导向帽。灌浆管伸出导向帽外

4、，预留进浆孔。在波纹管外侧安装成型的对中支架，间距为1.53.0m。在内锚固段与张拉段结合处设置封堵器，封堵器用塑料刮板将环氧砂浆挤压入波纹管内，待浆体凝固后，再用无锌铅丝将波纹管与锚索体牢固绑扎。2.4锚墩2.4.1金属构件外锚墩金属结构包括钢垫板、钢套管、垫座钢筋等；要求钢垫板与钢套管轴线垂直。安装钢结构时，插入孔内的钢套管轴线与钻孔轴线对中。2.4.2锚墩浇筑 锚墩砼浇筑前将孔口周围清理干净，验收后，浇筑C30（7d）的一级配砼。2.5锚索灌浆 锚索灌浆采用一次有压循环灌浆法，灌浆压力0.20.3Mpa，当吸浆量小于0.4Lmin时，屏浆30min即可结束。2.6锚索张拉 先对单根钢绞线

5、分别进行预紧，再将整索锚索体分级张拉至2250KN后，进行超载回油锁定。按以下拉力分级进行，逐根预紧 1000KN 1500KN 2000KN 2250KN（回油卸荷锁定）2.7锚索锚头保护锚索张拉锁定完毕，浇筑锚头封裹C30（一级配）砼。留15cm钢绞线头，其余部分用砂轮切割机截去，锚头作永久防锈处理， 3.预应力锚索施工3.1施工工艺施工工艺流程：见图-1。放样钻孔孔道验收锚索验收锚索制作穿索垫座砼锚索灌浆张拉锚固锚头处理封裹锚索施工工艺流程图 图-13.2施工方法3.2.1锚索孔道采用潜孔钻机潜孔锤造孔，中型空压机供风；钻孔时采用CQ型多点测斜仪进行分段和全孔测斜，控制孔道偏斜，及时纠偏

6、。3.2.2锚索制作锚索制作在专用加工平台上进行，锚索体与对应的孔道一致，并加以标识，严格保护。选用的钢绞线材料力学性能指标符合设计要求；采用砂轮机切断钢绞线下料，人工拉拔方法去皮，洗油、编制；人工杠抬法，将已验收编号的锚索体，下至对应的孔道内。3.2.3锚索灌浆灌浆材料：采用42.5级普通硅酸盐水泥。在制浆平台上，由高速制浆机制备水泥浆液，水灰比（重量比）为0.350.4：1，通过专用管道输送至灌浆机组。锚索灌浆：先对灌浆管路系统进行通水检查，用风吹干孔内积水，符合要求后，然后灌浆，压力为0.20.3Mpa，当吸浆量小于0.4Lmin时，屏浆30min结束。对锚索波纹管封堵器、灌浆管及排气管

7、进行通水检查，3.2.4锚墩浇筑锚墩金属构件在加工场加工，现场安装；锚墩砼为人工上料，机械搅拌，人工浇筑。3.2.5锚索张拉设备：电动油泵，空心张拉千斤顶，预紧千斤顶等使用的设备，均经过有关单位校核律定。锚索张拉：操作步骤为，安装测力计（适用于需进行应力监测的锚索）、工作锚具、限位板、夹片、千斤顶及工具锚，检查无误后，进行锚索张拉。先用预紧千斤顶用于单根钢绞线预紧，后用空心张拉千斤顶整索张拉。锚索张拉时，当达到每一级控制力后，稳压5min即进行下一级张拉，达最后一级张拉力后，稳压10min回油锁定。按设计要求安装了锚索测力计，对锚索应力进行监测，结果显示锚索应力有不同的降低，为确保张拉应力质量

8、，对部分锚索进行了二次补偿张拉。3.3施工经过导流洞出口左岸防淘墙2000KN级无粘结预应力锚索，于2002年5月17日开始进行锚索孔道的钻孔，依高程不同分为三层施工，先施工s196m，再s213m，后s186m的施工顺序；至2002年9月29日全部完工，4 施工中遇到的问题4.1地质缺陷锚索孔道造孔过程中，若遇塌孔、掉钻及岩溶洞穴等地质缺陷时，先进行灌浆处理，再扫孔，透水率满足q5Lu时，接着会同监理工程师、穿索。否则再进行灌浆处理、扫孔， 直至合格。由3SNS砂浆泵配合JJS-2B双层搅拌桶进行；压水压力为0.3MPa，达到标准后，会同监理工程师进行孔道验收、穿索；否则即进行地质缺陷灌浆处

9、理。共完成锚索地质缺陷灌浆16个孔，计17段次，灌浆总段长 692.4m，灌浆总耗水泥62665.62kg，注入水泥60721.21kg，单位注入量为87.7kg/m；扫孔进尺(168mm) 692.4m。特殊情况处理锚墩基础岩石固结灌浆：在B3-4#锚索张拉时，张拉力达到1500KN时，发现锚墩砼下方基础岩石两侧出现裂缝，向上伸展，并且张拉力衰减，钢绞线伸长值超长，说明墩头基础岩石变形；为此对该锚索停止张拉回油卸荷锁定，待墩头基础岩石处理后，再行张拉至设计吨位。为防类似情况发生，对部分锚索的锚墩基础岩石进行了固结灌浆处理，锚墩基岩固结灌浆详见表-4。灌浆处理后，锚索张拉时除B3-4#锚索基础

10、岩石再次出现裂缝外，其他锚墩情况正常。该索经多次补偿张拉至设计吨位。另外，为防止锚墩基础变形，对锚墩基础岩石条件较差的B3-7#、A3-8#两索的锚墩砼，作了扩大基础砼的处理。锚墩基岩固结灌浆情况一览表部位：s213m高程固结灌浆孔径56mm表-4锚墩编号固结灌浆总耗量(kg)注入量(kg)单位注入量(kg/m)孔数(个)孔深(m)灌段长(m)B3-4724.124.11285.361041.4643.21B3-5518.918.9265.9673.23.87A3-6621.421.424459.782.79B3-651818329.4104.925.83A3-7518.218.2317.21

11、13.466.23B3-762222392.84170.87.76A3-8619.919.91156.04800.8640.24合计40142.5142.53990.82364.4816.59s186m锚索张拉异常的处理：部分锚索张拉时发现其伸长值出现超长现象，特别是s186m锚索张拉异常情况较多，其张拉于灌浆10天后进行，对C1-1#、C1-6#、C1-7#三索张拉其伸长值均超过理论值，经研究考虑到孔内温度低，决定待灌浆21天后，再次张拉，仍有伸长值均超过理论值的情况，经设计、监理、建设、施工等单位多次召开专门会议，综合考虑地质条件较差，周边环境等因素对施工影响等因素，决定进行单控张拉至设计

12、吨位。施工时按要求将其全部张拉到2250KN的设计标准，详见表-5。根据s186m锚索测力计检测结果，应力损失较小，并稳定在2000KN以上，故该处锚索不在进行二次补偿张拉。导流洞出口防淘墙预应力锚索工程施工综合成果，详见表-6。导流洞出口防淘墙预应力锚索工程成果表 表-6部 位锚索根数（索）实测孔深（m）锚墩砼（m3）锚索长度（m）锚索灌浆量（kg）张拉总吨位(KN)总耗水泥NF21AEA196.0m16837.937.50851.9356190.35378.594823.9536104213.0m15775.213.63797.552155.40415.145210.6133750186.

13、0m14651.39.30771.726271.00182.082283.7031762合计452269.0330.432279.53.75975.8112318.26导流洞出口左侧边坡F3F50断层308.00上布置2000KN级无粘结锚索，于2002年10月1日开始进行锚索孔道的钻孔，预计至2002年10月20日可全部完工。 预应力锚索张拉伸长值情况统计表 表-5部 位编号孔深（m）索长（m）强度指标（MPa）最终补偿张拉备 注锚墩砼水泥浆张拉力（KN）理论值（mm）实际值（mm）A3-153.10 54.60 30.10 41.20 2250.00 207.10 216.00 B3-15

14、0.10 51.60 30.10 41.20 2250.00 192.90 202.00 A3-253.00 54.50 30.554.40 2250.00 207.10 211.00 B3-250.00 51.50 40.60 39.60 2250.00 192.90 198.00 A3-353.10 54.60 36.60 44.20 2250.00 207.10 209.50 B3-350.20 51.70 36.60 44.20 2250.00 192.90 196.00 213mA3-453.10 54.60 31.90 29.10 2250.00 207.10 206.00 B3-

15、450.10 51.50 34.10 50.30 2250.00 192.90 735.00 地基开裂A3-553.10 54.60 34.60 50.30 2250.00 207.10 211.00 B3-550.20 51.70 37.50 41.90 2250.00 192.90 201.00 A3-653.00 54.60 38.10 41.90 2250.00 207.10 214.00 B3-650.00 51.50 35.30 38.80 2250.00 192.90 193.00 A3-753.10 54.50 32.40 38.80 2250.00 207.10 4549.0

16、0 B3-750.10 51.60 30.00 37.20 2250.00 192.90 205.00 A3-853.00 54.50 39.60 37.20 2250.00 207.10 1299.00 A166.20 67.70 38.70 51.70 2302.40 298.87 299.18 B150.53 52.00 38.70 51.70 2302.40 217.55 213.58 A253.00 54.50 39.30 38.20 2250.00 203.80 209.20 B250.00 51.60 39.30 47.90 2250.00 189.50 191.20 A353.

17、10 54.60 32.50 46.30 2250.00 203.80 218.30 B350.10 51.60 30.70 49.10 2250.00 189.50 195.70 A453.20 54.60 32.10 48.20 2250.00 203.80 202.00 196mB450.10 51.50 32.20 51.30 2250.00 189.50 190.40 A553.20 54.60 43.50 35.30 2250.00 203.80 203.00 B550.10 51.60 46.70 56.20 2250.00 189.50 188.70 A653.20 54.70

18、 30.00 43.30 2250.00 203.80 204.00 B650.10 52.00 45.60 43.00 2250.00 189.50 188.80 A753.20 54.70 37.90 47.00 2250.00 203.80 203.70 B750.10 51.50 41.80 49.30 2250.00 189.50 187.20 A853.20 54.70 43.70 45.30 2250.00 203.80 206.60 A953.20 54.60 33.20 55.10 2250.00 203.80 210.00 C1-148.20 49.50 37.40 49.

19、90 2250.00 183.40 196.50 D1-145.20 46.50 33.10 44.70 2250.00 169.20 182.00 C1-248.10 49.60 35.90 50.30 2250.00 183.40 189.00 D1-245.10 46.60 30.60 58.60 2250.00 169.20 181.00 C1-348.20 49.50 33.10 44.70 2250.00 183.40 1255.00 186mD1-345.10 46.60 41.70 49.90 2250.00 169.20 176.40 C1-448.10 49.60 35.3

20、0 58.60 2250.00 183.40 181.50 D1-445.10 46.60 35.30 58.60 2250.00 169.20 175.00 C1-548.00 49.50 35.90 50.30 2250.00 183.40 193.00 D1-543.20 44.70 31.60 53.70 2250.00 169.20 176.00 C1-648.10 49.60 42.30 53.70 2302.40 183.40 714.32 D1-645.20 46.70 42.30 54.60 2302.40 169.20 743.72 C1-748.30 49.80 42.3

21、0 54.60 2302.40 183.40 1037.18 D1-745.40 46.90 42.30 54.60 2302.40 169.20 908.88 5.6.4施工质量、质量控制预应力锚索施工过程中，严格按ISO9002质量管理体系组织施工，钻孔、灌浆、锚索制作、张拉等各工序施工记录、资料齐全。始终坚持质量“三检”，作好施工全过程的监控，质检人员、监理工程师进行了全过程旁站监理。预应力锚索钢铰线等所有进场材料都有出厂材质证明书，并对钢铰线进行了抽样试验,其各项力学指标符合规范要求见表-3。预应力锚索施工遵照设计要求进行，各孔道钻孔参数、钢绞线下料、锚索编制、穿索、张拉垫座钢结构安装

22、和砼浇筑、锚索灌浆、张拉锚固和锚头处理等工序的施工均符合设计要求。施工时对各孔道的造孔、冲洗、压水；钢绞线下料、锚索编制、穿索、张拉垫座钢结构安装和砼浇筑、锚索灌浆、张拉锚固和锚头处理、终孔验收、等工艺进行了认真作业，对施工过程作了详细记录。对遇到的特殊情况作了详细的记录。上述每道工序须进行中间检查，并经监理工程师检查合格后，进行下道工序施工。各工艺流程均符合设计要求。质量评价单元工程质量评定：导流洞出口防淘墙预应力锚索工程施工结束后及会同监理进行了单元工程质量评定。合格率100%，优良率73.3%。最终评定结果为优良工程，详见表-7。 预应力锚索单元工程施工质量评定汇总表 表-7部 位数量(个)合格数(个)合格率(%)优良数(个)优良率(%)备注213m15151001280196m16161001381.3186m1414100857.1合计45451003373.3