边坡预应力锚索施工的质量分析及预防措施.docx
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边坡预应力锚索施工的质量分析及预防措施
中央广播电视大学
学位毕业设计（论文）
题目：
边坡预应力锚索施工的质量分析及预防措施
姓名：
李承班教育层次：
本科
学号：
1521001205442省级电大：
沈阳广播电视大学
专业：
土木工程分校：
指导老师：
佟老师教学点：
沈阳成教部
学位设计（论文）任务书
设计（论文）题目
边坡预应力锚索施工的质量分析及预防措施
内容及要求：
1、简述锚索施工的特点、锚索施工的影响因素；
2、锚索施工中的质量通病，通过分析、提出预防措施；
3、通过人机料、工艺、环境分析，提出预防措施。
参考资料：
[1]冯宝珍.浅谈预应力锚索张拉力的提高[B]广东水利水电，2015年6月增刊，36-38.
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指导教师签字
年月日
分校负责人签字
年月日
学院负责人签字
年月日
中文摘要
预应力锚索属于岩土锚固的一种，是通过埋设在地层中的锚索，将结构物与地层紧紧地联锁在一起，依赖锚索与周围地层的摩阻力传递结构物的拉力或使地层自身得到加固，以保持结构物和岩土体的稳定。
框架式预应力锚索加固技术是一门新型的结构物加固技术，这项技术是把预应力锚索的锚锭直接固定于框架结构上，使框架、预应力锚索和地基共同承担加固结构物的荷载。
它是通过钢筋混凝土框架将锚索巨大的锚固力传递给坡体，改变坡体应力状态，调用坡体自稳能力的一种主动加固方法。
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。
通过对中石化云南昭通石油分公司绥江华峰大坪加油站边坡支护无粘结预应力锚索施工，对无粘结预应力锚索施工过程中发现的质量通病，对质量通病分析其发生的原因及影响因素，提出一些针对性的防治措施；通过对人机料、自然环境、施工工艺的分析，查找影响锚索预应力的要因，制定一些针对性对策，提高锚索施工质量。
希望通过对此次探讨对在今后的锚索施工与项目管理提供一点点参考，对实际的项目管理和施工中遇到的问题有一点的现实指导意义。
关键词：
无粘结预应力锚索；质量通病；锚索施工质量；防治措施
ABSTRACT
Qualityanalysisandpreventivemeasuresfortheconstructionofprestressedanchorcableinslope
Aprestressedanchorbelongstogeotechnicalanchor,isburiedinthestratumthroughtheanchor,thestructureandformationoftightlyinterlockingtogether,relyonfrictionanchorandformationaroundthetransferstructureoritsformationtensilereinforcement,inordertomaintainthestructureandstabilityofrockandsoilbody.Frametypeprestressedreinforcementtechnologyisanewtechnologyofstrengtheningstructures,thistechniqueistheprestressedcableanchorisdirectlyfixedontheframestructure,theframeandprestressedanchorcableandfoundationreinforcementstructuretobearload.Itisthroughthereinforcedconcreteframeanchorcablewillpasstheenormouschangeofslope,theslopestressstate,anactivereinforcementmethodoftheslopestabilityofthecall.Nonbondingprestressedanchorcableisastrongtechnicalproject,theconstructionprocessismore,thetechnicaldifficultyisbigger,theconstructionenvironmentandtheconditionisrelativelycomplex.
AccordingtoSinopecYunnanZhaotongoilcompanySuijiangHuafengDapinggasstationslopesupportingunbondedprestressedanchorcableconstruction,thequalityproblemsfoundinunbondedprestressedanchorcableintheconstructionprocess,thecausesandinfluencingfactorsanalysisofqualitydefectsandpreventionmeasuresareputforwardtosomeoftheneedle;throughtheanalysisofthehumanandnaturalmaterialtheenvironment,theconstructiontechnologyofprestressedanchorcabletofindeffect,makesomesuggestionstoimprovetheconstructionquality,anchor.Hopethatthroughthediscussiononthefutureofthecableconstructionandprojectmanagementtoprovidealittlereferencetotheactualprojectmanagementandconstructionproblemsencounteredinthepracticalsignificance.
KEYWORDS：
Nonbondingprestressedanchorcable；Qualitycommondiseases；Constructionqualityofanchorcable；Preventionandcontrolmeasures
中文摘要.........................................i
ABSTRACT......................................ii
1概述..........................................1
2预应力锚索施工工序质量通病的分析及预防措施....2
2.1预应力锚索作用机理........................2
2.1.1作用机理..............................2
2.1.2锚固系统的对比........................3
2.1.3锚索的结构............................4
2.2施工工序中质量通病.........................4
2.2.1边坡开挖放线定位....................5
2.2.2钻机就位............................6
2.2.3钻孔................................6
2.2.4锚索制作与安装......................9
2.2.5压力注浆...........................10
2.2.6框架梁浇筑.........................10
2.2.7锚索张拉...........................12
2.2.8封锚...............................13
2.2.9施工地质情况监测...................15
2.3施工质量通病分析...........................15
2.4施工质量通病防止措施.......................16
3锚索预应力影响因素及预防措施..................22
3.1人机料、环境、工艺对锚索预应力的影响......22
3.2人机料、环境、工艺对锚索预应力影响的要因..23
3.2.1人...................................24
3.2.2机械.................................25
3.2.3材料.................................27
3.2.4工艺.................................28
3.2.5环境.................................30
3.3提高锚索预应力的措施.......................32
3.3.1锚索材料的优选........................32
3.3.2注重岩体条件的选择....................32
3.3.3设计时避免张拉力过大..................33
3.3.4采用超张拉............................33
3.3.5定期监测补拉..........................33
3.3.6同步张拉..............................33
3.3.7避免爆破和大的振动....................33
3.3.8采用格构锚固..........................33
3.3.9避免群锚效应..........................34
4结束语........................................34
参考文献.........................................35
1概述
无粘结预应力锚索在对高边坡进行加固时，应用的极为普遍。
无粘结预应力锚索施工也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工程。
锚索施工特点：
1、施工适应性强，几乎不受地形、地质条件限制，能及时、有效、因地制宜地加固边坡，并可与其他方法配合运用。
2、锚索施工机械大多为轻型机械，脚手架及扒道搭设方便易行。
3、造价低廉、施工简单、加固效果显著、适用面广等优点。
中国石油化工股份有限公司云南昭通石油分公司在昭通市绥江县田坝村，绥（绥江）水（水富）二级公路右侧新建加油站。
拟建场地位于斜坡地带，属构造侵蚀与剥蚀相间低山斜坡地貌。
场地东高西低，斜坡坡向约295°，坡度一般30-40°，表层分布第四系坡积松散堆积层，厚度变化较大，下伏基岩为侏罗系中统粉砂质泥岩，地层倾向280°～290°，倾角30-35°，与斜坡构成顺向坡，场地左侧有近南北向的绥水二级公路通过。
该场地后缘高程439m到445m,场平标高为420.55m，进行场平开挖后将在东侧、北侧和南侧、形成一高2～24.5米的边坡，本边坡支护工程主要保护场地下方的加油站，其损坏后破坏后果严重；场地勘察报告显示，本边坡主要为土岩混合型边坡；边坡高度根据规划最高达24.5米余，确定该边坡为二级边坡。
边坡支护工程主体工程分为四种，一为放坡工程，二为锚索+格构工程，三为挡
土墙工程，四为锚喷工程。
场地东侧主要采用放坡和锚索+格构工程，对于上部土体采用1:
0.2的放坡，并采用格构+锚索工程，锚索钻孔110mm，使用7束钢绞线的锚索，间距3米*3米，格构截面为0.5m*0.6，对于下部岩体，采用垂直开挖和格构锚索工程，锚索钻孔Φ110mm，使用7束钢绞线的锚索，间距3米*2.5米，格构横梁截面为0.5米*0.6米，纵梁截面为0.6米*0.7米，格构梁之间采用素喷封闭表面。
2预应力锚索施工工序质量通病的分析及预防措施
2.1预应力锚索作用机理
2.1.1作用机理
预应力锚索防护是利用一定强度的水泥砂浆在有效深度的锚孔底端与周边岩石形成具一定强度的锚固体，而后在锚索的预应力作用下，将不稳定的山体与稳定山体组成整体，确保边坡的稳定，不使滑移体裂缝进一步发展，从而达到防护目的。
预应力锚索加固是把破碎松散岩体锚固在地层深部稳固的岩体上，通过施加预应力，时锚固范围内的软弱岩体挤压密实，提高岩层间的正压力和摩擦力，阻止开裂松散岩体位移，从而达到加固边坡的目的。
锚索通过对部分坡体施加预应力，把坡体内部进行大范围加固。
预先主动对边坡松散岩层施加正压力，增大坡体对滑移面的正压力，增大了抗滑力，使坡体趋于稳定。
通过锚索孔的高压注浆，浆液能填充坡体内裂隙和空隙，提高了坡体内破碎岩体的强度，由于水泥浆的凝固作用使破碎的岩体连成整体，增强了坡体的整体稳定性。
2.1.2锚固系统的对比
锚索框架杆体按灌注浆浆体的受力方式可分为拉力型锚索和压力分散型锚索，拉力型锚索时靠浆体与钢绞线间的摩擦力来传力的，而压力分散型锚杆是靠钢质承载体来传力的。
拉力型锚索只有一个固定长度的锚固段，压力分散型锚索的锚固段是由几个单元的锚固段共同组成的，结构的不同导致传力机制的不同。
传统拉力型锚索在锚索体受荷时，不能将荷载均匀地分布与固定长度上，会产生严重的应力集中现象。
由于粘结应力分布的不均匀性，随着锚索上荷载的增大，在荷载传至固定长度最远端之前，在杆体与灌浆体或灌浆体与地层界面上就会发生粘结效应逐步弱化或脱开现象。
新型压力分散型锚固系统，在同一个钻孔中安装几个单元锚索，每个单元锚索有自己的杆体、自由长度和固定长度，而且承受的荷载也是通过各自的张拉千斤顶施加的，并通过预先的补偿张拉而使所有单元锚索始终承受相同的载荷。
使集中荷载分散为几个较小的荷载作用于固定端的不同部位，使粘结应力峰值大大降低，因单元锚索的固定长度很小，不会发生粘结效应逐步弱化，使粘结应力均匀地分布在整个固定长度上，最大限度地调用整个锚杆固定长度范围内的地层强度，锚索承载力可随固定长度的增加而成比例提高。
当锚杆固定段位于非均质地层中，可以合理调整单元锚索的固定长度，使不同的地层强度都得到充分的利用。
增强了锚索的安全系数。
2.1.3锚索的结构
锚索由钢绞线、导向帽、架结环、波纹管、锚垫板及锚头等部件组成，根据受力状态可分为三段。
1.锚固段：
其作用时依靠浆体与周围岩土之间的摩擦力来提供锚固力；2.自由锻：
主要起传力作用，长度与破碎岩层或滑体厚度有关；3.张拉段：
指锚头以外部分，为锚索张拉锁定施加预应力而预留的，张拉锁定后割断钢绞线。
2.2锚索施工工序中质量通病
中石化云南昭通石油分公司绥江华峰大坪加油站（田坝还建）边坡支护工程设计要求对边坡进行分段开挖，边坡支护采用边开挖边支护的方式，开挖高度按设计标高高程执行，整个边坡支护分四次完成。
尽量避免全断面开挖，达到控制高程后，立即进行框格锚索支护，支护完成一周后方可进行下一控制高程开挖。
根据中石化云南昭通石油分公司绥江华峰大坪加油站（田坝还建）边坡支护工程施工现场实际情况，项目部制定了边坡支护工程施工工艺流程：
边坡开挖放线定位钻机就位钻孔锚索制作与安装压力注浆框架梁浇筑锚索张拉封锚边坡开挖
在锚索施工过程中，对锚索施工工序的检查中，发现施工中出现的以下几点问题：
（1）孔2-5、孔4-12出现钻进倾斜角的偏差。
（2）孔6-8出现钻机位移。
（3）第二次开挖后，脚手架搭设稳定性不足。
（4）孔3-8、孔3-10、孔4-9、孔6-11内有泥砂、积水。
（5）孔3-5、孔3-6锚索长度过长或过短。
（6）孔2-2、孔2-3水灰比不正确、注浆不满。
（7）孔2-9、孔3-2、孔4-8锚索张拉不到位。
为了发现施工中出现的上述施工质量问题，对锚索施工的工序进行基本的了解，以分析施工中易出现的质量问题。
2.2.1边坡开挖放线定位
按设计要求，对边坡进行1:
0.2的放坡（如图1）。
锚索孔点定位采用全站仪或经纬仪测量，在岩面标出孔位。
孔位误差控制在10cm以内。
再用方向架放出锚索方向角，用测角仪调整倾角至满意要求。
边坡按四次开挖，第一次开挖标高437.75；第二次开挖标高432.85；第三次开挖标高427.85；第四次场平标高420.55。
图1：
边坡放坡
2.2.2钻机就位
放线定位完成后，在脚手架上安装钻机机座及钻机。
复核孔口坐标、方位和倾斜角，确认无误后，将所有紧固件再次加固，安上冲击器和钻头，接上风管即可开钻。
2.2.3钻孔
锚孔下倾与水平夹角为15°，允许误差±1°。
为清除钻孔及孔壁上附着的粉尘、泥屑，钻孔完成后必须使用高压空气将孔中的岩粉及水全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩体的粘结强度，保证孔内干燥和孔壁的干净粗糙；锚索钻孔要求干钻，禁止开水钻，以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。
在钻进过程中采用分段测孔斜，进行及时纠偏措施，在钻进过程孔内干燥和孔壁的干净粗糙；锚索钻孔要求干钻，禁止开水钻，以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。
在钻进过程中采用分段测孔斜，进行及时纠偏措施，在钻进过程中应对每孔底层变化（岩粉情况）、进尺速度、地下水情况以及一些特殊情况进行记录（表1）。
因地质缺陷、废孔重造等原因调整孔位，在0.5m内需经监理工程师同意，超过0.5m需经设计认可。
如遇塌孔时应进行灌浆固壁处理；如有地下水从孔口溢出，采用固结注浆，以免锚固段注浆流失或强度降低；如遇地层松散、破碎，采用跟套管钻进技术（图2），以使钻孔完整不坍。
YQE100型钻机适合前期地质情况稳定的锚索孔钻进施工。
在前期施工中第一层到第二层钻孔时地质结构相对稳定，如孔1-1至孔1-10，孔2-1至孔2-12。
GXY-1立式钻机适用于后期的地质情况复杂，且需进行跟管钻进的锚索施工。
从第三层开始，地质结构相对复杂，在钻孔中出现了塌孔现象孔如孔3-6、3-7、3-10，地下水从孔口溢出现象如孔3-4、4-8、4-12、5-7、5-9，地质缺陷废孔重造如孔3-8、4-6。
出现上述情况，需改进施工工艺采用套管钻进技术。
图2：
GXY-1立式钻机进行套管钻进
表1：
锚索钻孔记录表
锚索钻孔记录表
工程名称：
中石化云南昭通石油分公司绥江华峰大坪加油站（田坝还
建）边坡支护工程
建设单位：
中石化云南昭通石油分公司
施工单位：
中石化第四建设有限公司
日期：
2012年12月06日
钻孔编
钻孔情况
5-7
5-8
钻孔深度（m）
55
58
施工单位：
项目负责人：
钻孔直径（mm）
130
130
钻孔倾角（0）
15
15
钻孔方位角（0）
加套管长度（m）
46
加套管直径（mm）
130
130
监理单位：
监理单位现场代表：
建设单位：
建设单位现场代表：
地下水位（m）
冲洗方法
高压
高压
冲洗介质
空气
空气
钻
孔
时（分）
间
开始时间
08:
30
08:
30
结束时间
12:
12
15:
21
累计时间
222
411
地质情况描述
土层0-10m
夹石层10-34m
粉砂质岩34-43m
页岩43-55m
土层0-11m
夹石层11-33m
粉砂质岩33-46m
页岩46-58m
清孔情况描述
孔内干净、无积水
孔内干净、无积水
记录人：
简报虎
2.2.4锚索制作与安装
预应力锚索由锚头、锚索体、内锚固段3个部分组成，综合考虑地质情况、施工条件、加固深度等条件，锚索长度=锚固段长度+自由段长度+张拉段长度。
锚索下料采用砂轮切割，对有死弯、机械损伤的部分应剔除。
锚固段必须除锈、去油污（图4），自由锻除锈后，涂抹黄油并立即外套波纹管，两头用铁丝扎紧，并用电工胶布缠封，以防止注浆时浆液进入波纹管内，按设计图纸编制锚索（图3），在锚索末端安装导向帽后编号（图5）。
图3：
锚索大样图
图4：
锚索清洗图5：
锚索编制
2.2.5压力注浆
水泥砂浆搅拌要均匀，采用从孔底到孔口排气返浆式注浆，必须将锚索孔灌满，不能留有空隙。
由于水泥浆具有收缩性，注浆后必须进行补浆，直到灌满为止，锚索注浆并填写注浆表（表2）。
图6：
承台大样
2.2.6框架梁浇筑
外锚墩混凝土浇筑前，先清除孔口周围及建基面上的碎石及泥土，然后绑扎钢筋、立模板，并同时安装定向肋、定位管及固定锚垫板。
锚垫板可作为外锚墩端面模板固定在定位管端部，锚垫板必须与定位管轴线垂直（图6）。
表2：
锚索注浆施工记录表
锚索注浆施工记录表
施工单位：
中石化第四建设有限公司合同号：
监理单位：
云南益翔工程建设监理有限公司编号：
工程名称：
中石化云南昭通石油分公司绥江华峰大坪加油站（田坝还建）边坡支护工程
施工时间：
2012年12月16日
注浆设备：
注浆机
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