水磨钻实施效果报告.docx
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水磨钻实施效果报告
项目编号
技术创新项目实施效果报告
项目名称：
水磨钻的施工技术研究
承担单位：
路桥第二工程
起止时间：
2018年1月—2018年12月
路桥第二工程
2018年12月
一、项目概况：
阳蟒高速公路ZBLJ第一合同段主线起讫桩号：
K0+000-K17+200，全长17.2km。
全线包括西河枢纽（K0+000-K0+940）、阳城南互通（K12+270-K14+300）、蟒河服务区。
路线经过4个乡镇16个行政村。
主要工程量有：
路基工程：
挖土方200.79万方，挖石方538.8万方，填土方135.75万方，填石方184.65万方，防排工程38.05万方；
桥梁工程：
桥梁25座，其中主线大桥7座，分离式立交桥5座，天桥2座，阳城南互通匝道桥4座，西河枢纽匝道桥7座。
涵洞工程：
主线61道。
其中盖板涵48道，圆管涵1道，箱涵3道，拱涵9道。
二、主要研发容
施工现场受地形限制，大型设备无法运至墩位，无法布设泥浆池等设施。
居民区、工业区、管线布设地等对振动和噪声干扰有严格要求的地段。
水磨钻场地适应性高,环境影响低（主要指污水和泥浆）、噪声小、对周边建筑物震动和扰动小,不受火工品供应限制,施工本身对地质条件适应性高、进度稳定、安全性好。
三、取得的效果
我项目部在获泽河大桥桩基施工中采用水磨钻，业主及监理等单位对工程质量进行检查，得到相关人员的肯定，为企业树立良好的形象，提高企业知名度；在无爆破震动，无冲击波、小噪音污染的情况下得到当地政府好评。
同时提高技术人员的技术指导能力与技术工人的操作水平；提升项目部的整体管理能力，增强企业的竞争力，为项目下一步的规管理奠定良好的基础。
四、项目在实施过程中存在的主要问题及原因分析
五、对策和建议
六、负责单位审查意见
（盖章）
审查日期：
年月日
七、技术中心审查意见
（盖章）
审查日期：
年月日
CO2气体保护焊的技术及应用
实施效果报告
CO2气体保护焊的技术及应用实施效果报告
一、前言
随着近些年我国公路建设事业的快速发展，尤其是熔化及气体保护焊发展十分迅速，本文结合CO2气体保护焊施工工艺在阳蟒高速公路钢筋焊接的应用,对其进行总结论证，类似工程可参考借鉴。
二、特点
CO2气体保护焊工作效率高，是手工焊接的1-3倍，最高可达到4倍，其生产成本低，是手工焊的50％，熔透性好，焊缝抗裂性号，由于养护作用，大大降低了焊缝中氢的含量（氢是造成焊缝裂纹的主要原因之一），CO2气体保护焊焊接变形小，由于保护气体的压缩，降低了焊接热输入，降低了焊接变形。
三、适用围
高边坡预应力锚索框架梁适用于构造发育的岩质路堑边坡、顺层及滑坡地段、软硬质岩互层路堑高边坡地段等相同地质条件、相同加固机理的预应力锚索框架梁施工作业指导。
四、工艺原理
锚索框架梁加固法原理锚索框架梁作为一种主动加固滑坡体的方法,是通过充分调动岩体的自身强度,将滑坡体形成的滑坡推力通过锚索框架梁结构体传到滑床稳定岩层中,从而改变滑坡体的应力状态,达到边坡稳定的目的。
锚索框架梁结构体主要由锚索和框架梁两部分组成, 其中锚索提供的巨大锚固力（即锚固段的极限抗拔力） ，框架梁将预应力锚索提供的锚索拉力分散到滑坡体岩（土）体中,以抵抗滑坡体滑坡推力,从而改变滑坡体的应力分布。
4.1 锚索（如图4-1） 锚索的作用原理可从锚索的受力状态进行分析，如图4-2将锚固段的砂浆作为自由体,在锚固段受力时,拉力（T）首先通过钢绞线周边的砂浆握裹力μ传递到砂浆中,然后再通过锚固段钻孔周边的地层摩阻力传递到锚固的稳定地层中,因此锚索体除自身需要足够的截面积承受拉力外,还要受以下条件制约：
（1）锚固段的砂浆对于钢绞线的握裹力需能承受的极限拉力：
（2）锚固段地层对于砂浆的摩擦力需能承受的极限拉力：
（3）锚固段地层在最不利的条件下仍能保持整体稳定性。
图4-1
图4-2
4.2 框架梁（如图4-3） 框架梁的受力一般按纵梁和横梁之间为铰支连接的假设,对纵梁和横梁单独分析,其受力模式如图4-4所示,作用在框架梁上的主要外力为锚索拉力和梁下岩（土）体的压力,但梁下岩（土）体的压力在锚索拉阶段和工作阶段力的性质不同,拉阶段地基反力主要是由梁主动压岩（土）体而产生的被动压力；工作状态,由于随着滑坡体的滑移变形,所以地基反力主要是由梁下滑坡体变形形成主动压力,工作阶段的框架梁按连续梁来计算。
预应力锚索穿过边坡滑动面的预应力锚索，外端固定于坡面，另一端锚固在滑动面以的稳定岩体中。
锚索的预应力使不稳定滑体处于较高围压的三向应力状态，岩体强度和变形特性比在单轴压力及低围压条件下好得多；结构面处于压紧状态使结构面对岩体变形的消极影响减弱，显著提高了岩体的整体性；锚索的锚固力直接改变了滑面上的应力状态和滑动稳定条件。
如图4-5，锚索受力情况图：
由图4-5可知，由预应力锚索的锚固力所增加的抗滑阻力增量Ptf为：
Ptf=Ptntanφ+Ptv=Pt【sin（α+β）tanφ+cos（α+β）】
式中：
Ptf——锚索设计拉力值；
Ptn、Ptv——分别为Pt垂直于滑面方向的分力和沿滑面的分力；
α——滑动面倾角；
β——锚索与水平方向的夹角；
φ——滑动面的摩擦角。
由上式可知，预应力锚索一方面可直接在滑面上产生抗滑阻力Ptv，另一方面可通过增大滑动面上的正应力来增大抗滑摩擦阻力。
总之，预应力锚索通过提高边坡岩体的整体性和增加滑面上抗滑阻力来加固岩体，促使其稳定。
五、施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
预应力锚索框架梁施工主要有三道工序：
钻孔、框架梁施工和拉注浆。
预应力锚索框架梁施工工艺流程图如图5-1。
注浆封锚
补偿张拉
图5-1施工工艺流程
5.2.1操作要点特点如下：
5.2.1.1钻孔
①锚孔测放
根据各工点实际开挖坡面图，按设计间距及尺寸将锚孔位置准确测放在坡面上，孔位误差不得超过±10mm。
如遇既有刷方坡面不平顺或特殊困难场地时，需经设计监理单位认可，在确保坡体稳定和结构安全的前提下，适当放宽定位精度或调整锚孔定位间距。
②钻孔设备
为提高钻孔的效率和保证钻孔质量，一般采用潜孔冲击式钻机。
该钻机所配钻杆是统一规格，按锚索设计长度将钻孔所需钻杆摆放整齐，钻杆用完，孔深也恰好到位。
③钻机就位锚孔钻进施工
搭设满足相应承载能力和稳固条件的脚手架，根据坡面上已测放好的孔位，准确安装固定钻机，并严格进行机位调整，应达到“正、平、稳、固”的要求，确保钻机受力后不摇摆、不移位。
钻机安装好后，应进行全面质量检查，并用测量方法检查钻机方位、倾角、水平度和开孔钻头落点差，确保锚孔开钻就位纵横误差满足规要求。
④钻进方式
钻孔要求风动钻进，禁止水冲钻进，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。
钻孔速度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，造成下锚困难或其它意外事故。
⑤钻进过程
钻进过程中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做好现场施工记录。
钻孔过程中往往会遇到渗水和塌孔，应及时妥善处理。
卡钻的情况，必要时采用套管钻进技术。
钻孔过程中还应及时测量孔深和倾斜情况，发现倾斜应及时纠正。
做好岩芯的舍取工作，以求及时了解地质情况。
⑥孔径孔深
钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值。
为确保锚孔直径，要际使用钻头直径不得小于设计孔径。
为确保锚孔深度，要际钻孔深度大于设计深度0.2m以上。
5.2.1.2锚孔清理
钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻1~2分钟，防止孔底尘灭、达不到设计孔径。
在钻孔完成后，使用高压风（风压0.2~0.4MPa）将孔岩粉和积水全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩体的粘结强度。
除相对坚硬完整的岩体外，不得采用高压水冲洗。
若遇锚孔中有承压水流出，待水压、水量变小后方可安放锚索及注浆，必要时在周围适当部位设置排水孔处理。
如果设计要求处理锚孔部积聚水体，可采用灌浆封堵二次钻进等方法处理。
5.2.1.3锚孔检验
钻孔结束并经监理工程师检验合格后，进行下道工序。
孔径、孔深检查一般采用与设计孔径相同的钻头和标准钻杆在监理旁站的条件下验孔，要求验孔过程中钻头平顺推进，不产生冲击或抖动，钻具验送长度满足设计锚孔深度，退钻要求顺畅，用高压风吹验不存明显飞溅尘碴及水体现象。
同时要求复查锚孔孔位、倾角和方位，全部锚孔施工分项工作合格后，即可认为锚孔钻造检验合格。
5.2.1.4锚索体制作及安装
安装前，要确保每根钢绞线顺直，不扭不叉，排列均匀，除锈、除油污，对有死弯、机械损伤及严重锈蚀的剔出。
锚索长度是从钻孔孔口算起，因此钢绞线下料长度应为锚索设计长度、锚头高度、千斤顶长度、工具锚和工作锚的厚度以及拉操作余量的总和。
正常情况下，钢绞线截断余量取50mm。
钢绞线锚固段沿锚索体轴线方向每1.0~1.5m设置一架线环，保证锚索体保护层厚度不小于20mm。
锚索自由段要涂强力防腐涂料，锚索束每隔1.0米用细铁丝绑扎，涂刷防锈油，并将单根钢绞线套一根PVC塑料防护管，两端10~20cm围注满黄油，外绕工程胶布封闭固定。
安装锚索体前再次认真核对锚孔编号，确认无误后再用高压风吹孔，人工缓缓将锚索体放入孔，用钢尺量出孔外露出的钢绞线长度，计算孔锚索长度（误差控制在50mm围），确保锚固长度。
锚索外露段长度必须满足要求。
5.2.1.5锚固注浆
注浆采用M40水泥砂浆或水泥净浆，经试验比选后确定施工配合比，注浆压力（出浆口）为1.0~1.5MPa，在山下注浆时考虑高程差压力损失（0.13~0.13）MPa/10m。
注浆前浆液应充分搅拌,现搅现用,注浆时，钢管与注浆管连接使用螺旋接口，保证注浆压力。
当孔浆液初凝后应及时进行二次注浆以保证注浆饱满，实际注浆量一般要大于理论的注浆量，注浆采用孔底注浆工艺，以孔口浆液溢出浓浆作为注浆结束的标准。
如一次注不满或注浆凝固后产生收缩，孔口要补充注浆，直至注满为止。
注浆结束后，将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净。
施工过程中，做好注浆记录。
5.2.1.6锚索框架梁的制作及施工
锚索框架梁为受压构件，它把锚具的集中荷载传递到岩面。
此外，由于一般情况下孔中岩面不会与锚索轴线垂直，所以锚索框架梁还有调整岩面受力方向的作用。
为了使锚索框架梁边面与锚索轴线垂直，预先将一根外径与钻头直径相同的薄壁钢管和垫板正交焊牢，浇筑锚索框架梁前将钢管的另一端插入钻孔即可。
如图5-2。
梁体位置、间距、尺寸应严格按设计要求在刷好的坡面上进行测放，然后开挖沟槽。
框架梁采用C25钢筋混凝土现场浇筑,浇筑前必须将0VM15-X型锚具中的螺旋钢筋、锚垫板固定在锚梁钢筋上预埋OVM锚垫板及预埋孔口PVC管。
每片框架梁（12m）应整体浇筑,一次完成,两片梁之间设置2cm的伸缩缝,缝用沥青麻筋填塞。
灌注前控制方向与锚孔方向一致，摆放平整，再同时进行浇灌、振捣，尤其在锚孔周围，应仔细振捣，保证质量。
浇注框架梁砼要自坡脚开始向坡顶浇注，严格控制砼坍落度，以免砼向下流动。
锚垫板安装必须与锚索垂直。
5.2.1.7锚索拉及锁定、封锚
锚孔注浆和框架梁砼强度达到设计强度的70%时才能拉，拉前必须对拉机具进行标定，避免出现应力误差；拉机具必须是配套产品。
锚索拉应分两次逐级拉，第一次拉值为总拉力的70%，两次拉间隔时间不宜少于3~5天。
为减少应力损失，总拉力应包括超拉值，自由段为土层时超拉值宜为15~25%，自由段为岩层时宜为10~15%。
拉中对锚索伸长值及受力必须作好记录，并核实实际伸长值与理论伸长值的误差。
各级拉力分别为设计拉力以25%倍数递增，每级间隔2~5分钟，最后一级间隔30分钟。
为验证预应力锚索设计，校验其施工工艺及工程质量，指导安全施工，应进行预应力锚索锚固试验。
锚固试验的数量按工作锚索的3%控制，设计有特殊要求时，可适当增加。
锚固试验的平均拉拨力，不应小于预应力锚索的超拉力。
如果平均拉拨力低于此值时，应再按3%的比例补充锚固试验的数量。
试验锚索必须在所有框架锚索全面实施前完成，以便设计人员决定是否进行调整。
六、材料与设备
6.1主要材料
锚索体一束由3根φ15.2钢绞线组成。
锚索材料一般选用高强度、低松弛预应力钢绞线，其技术标准为270级，直径φ=15.24mm，锚具采用0VM15型（包括配套的锚垫版、锚板、夹片和螺旋筋）。
锚索单梁采用HPB235及HRB335级钢筋，注浆采用M40的水泥砂浆，框架采用C30钢筋混凝土。
6.2主要设备
6.2.1.钻孔设备：
BH-12/7空压机；储气罐；QZJ-100B潜孔式冲击钻机；脚手架；YCM-100-200型千斤顶；YB4/500油泵；发电机；卷扬机；
6.2.2注浆设备：
100/15隔膜式单缸单作用往复泵或LB400×2螺杆泵注浆机；400型砂轮切割机；砂浆搅拌机；电焊机；混凝土搅拌机ZJ-250型。
七、质量控制
7.1所采用的施工标准及规
7.1.1《公路桥涵施工技术规》（JTG/TF50-2011）
7.1.2《公路工程质量检验评定标准》（土建部分）（JTGF80/1-2004）
7.1.3《预应力专用锚具、夹具和连接器应用技术规程》（GB/T14370）
7.2控制措施
7.2.1边坡的开挖严禁一次开挖到底，应开挖一级支护一级，然后再开挖下一级。
锚固的孔位应仔细布置，钻孔前需核对准确方可施钻；
7.2.2孔径、孔深不得小于设计值；
7.2.3预应力锚索锚固段长度必须符合设计要求或抗拔试验确定的调整长度；
7.2.4当地层有腐蚀性或地下水有侵蚀性时，应采用抗侵蚀水泥；
7.2.5锚孔注浆和锚梁混凝土达到设计强度的70%时才能进行拉，拉前必须对拉机具进行标定，重复三次取平均值，避免出现应力误差；
7.2.6拉试验结束后，即可对全部锚索进行拉。
在设计拉完成6～10d后再进行一次补偿拉。
补偿拉后，从锚具量起留50mm钢绞线，其余的部分截去，在其外部包覆厚度不小于50mm的水泥砂浆保护层，注意好进行成品的保护。
八、安全措施
施工前要对参与预应力锚索框架梁的施工人员进行岗位培训及施工前的技术交底，施工中应明确分工，统一指挥；
8.1对进场的材料钢绞线、锚具、水泥、钢筋等进行试验，不合格的产品不得使用。
8.2上岗前要做好安全检查工作，由班长负责，责任到人、互相监督，施工人员进行现场应戴好安全帽，操作人员应精神集中，遵守有关安全操作规程；
8.3对开挖的路基边坡进行修整使其符合设计坡面，并清除危石，使各种机械、机具应处于完好可靠状态时才可进行施工；机械、电器设备应专人操作，电（气）焊操作人员应有操作证；
8.4高空作业应设安全防护设施，在既有线附近作业时，应设行车安全防护；
8.5风动钻机管路连接应牢靠，避免脱开甩出伤人；
8.6切割钢绞线使用的砂轮切割机要设安全护罩，以免断片伤人；
8.7注浆管路应畅通，不得有堵管现象，避免浆液突然喷出伤人，注浆管路不使用时要及时注压清水冲洗干净；边坡加固工程钻孔通常是在脚手架上作业的，为确保脚手架绝对安全稳定，采用双排方式，间距1.2~1.3m，重力集中处增加斜向及横向支撑，并设置短锚桩，将脚手架锚固在稳定的岩壁上。
九、环保措施
9.1在运输、储存水泥和粉煤灰等飞扬物时，采取覆盖、密封、洒水等措施防止和减少扬尘。
车辆进出工地不得超限运输，防止沿途撒漏，如果撒落地面，应及时派人进行处理。
施工便道覆盖一层细石子作到浮土不露天。
9.2注意对施工废料的回收，费钢铁可按需要用作金属原材料。
9.3废弃的砂料及水泥袋等包装物及时整理，整齐堆放，严禁在现场焚烧任何废弃物及有毒废料，施工现场的生活营地使用清洁能源，保证炉炤烟尘符合标准，施工现场的生活垃圾应运至环保部门指定地点集中堆放。
9.4机械安装与拆除施工时应选用符合噪声排放标准要求的设备，作业时应避开休息时间；安装、拆卸与装卸应轻放，应符合噪声排放标准要求。
9.5所用机械设备应选用节能型的，以节约油料消耗，尾气排放要符合标准。
避免废油溢漏，对废油及油抹布、油手套按规定处理。
合理选用配套设备，节约电能消耗。
十、应用实例
本工程位于K10+890-K11+302段路基左侧高边坡挖方段处，长280米，此段挖方路基稳定性较差，存在不利于边坡稳定的软弱结构面的软质岩（砂岩、泥岩）边坡。
高边坡采用预应力锚索框架。
十一、年度计划安排
实施年限2017年1月-2018年7月
立项阶段：
2017年1月；可行性研究报告时间：
2017年2月；施工阶段：
2017年3月-2018年5月；实验验证阶段：
2018年5月-2018年6月；评估阶段：
2018年6月；整理上报阶段：
2018年7月。
十二、效益分析
本工艺在阳城至济源高速公路阳城至蟒河段ZBLJ1合同段路堑边坡加固施工中取得的良好效果，其施工简便，结构新颖，造价低，节约资源等优点，具有可观的经济效益和社会效益。
经济效益：
1.施工简便易行，技术风险低。
采用预应力锚索框架加固高边坡或防治高边坡病害，可遵循自上而下开挖一级加固一级的施工顺序，待上一级锚索进行初拉后再开挖和加固下一级边坡，对每一级边坡的施工，还可以进行分层和分段施工。
这样，大大减小了边坡施工本身对边坡体的扰动，避免因施工不当引起的边坡病害，这一点是其他支护形式无法比拟的。
2.外形美观、容易绿化。
支护形式造型很美观，并且在预应力锚索框架进行植被防护可以使坡面得到绿化，遮挡人工加固的痕迹，与周围的环境相协调。
同时坡面恢复植被后，可阻止坡面水土的流失，减少大气降水的下渗，使框架始终保持对坡面的预压应力。
施工简便易行，技术风险低，可节省工时30%，外形美观、容易绿化，可节省绿化维护投入25%，经济效益明显。
社会效益：
应用预应力锚索加固高边坡，有受力条件好，设计位置灵活和施工速度快等优点，并能根据边坡开挖情况动态调整预应力锚索设计参数，既有效保证了岩体的稳定性，又给施工及行车创造了安全条件。
该条高速公路应用高边坡动态设计原则，避免了边坡施工中及竣工后的行车安全隐患，取得了良好的社会效益。
十四、推广应用前景
近年来，随着我国交通事业的快速发展，桥梁工程是基础工程施工中常见的一道工序，预应力技术从工程应用开始至今半个多世纪，由于它所特有的优点，使其迅速发展，广泛地应用于桥梁、高速、铁路等领域从纵观看来，具有广阔的应用前景。
1、推广措施
（1）建立示项目
以阳城至济源高速公路阳城至蟒河段ZBLJ1合同段为示项目，总结预应力锚索框架梁施工，并作出经济效益和社会效益的对比。
（2）编制作业指导书，并在全公司推广应用
结合我公司项目建设具体情况，根据公司意见在后续的施工中能继续采用该工法。
（3）加强技术培训
①通过集中办班的形式，主要培训基层技人员，劳务队伍技术骨干。
②深入施工现场指导，开展实用操作技术培训。
（4）加大奖励机制
从转化或实施产生的经济效益中提取5－10％比例，作为该项成果推广发展专项基金。
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