无粘结预应力技术施工方案

1 无粘结预应力技术施工方案

1.1应用部位

无粘结预应力技术在本标段主要应用在车站中部轨排孔段的预应力锚索支护。

1.2预应力锚索的构造

预应力锚索由锚固段、自由段、锚具三部分组成，在锚固段每米架设一架线环，两架线环中间设箍筋环，钢绞线束中间设两根注浆管，一根为一次常压注浆管，一根为二次高压注浆管。详见图1预应力锚索结构示意图。

图1 预应力锚索结构示意图

1.3 材料要求

（1）预应力锚索：一般使用的钢绞线采用高强度（1860MPa）低松弛无粘结钢绞线，其性能指标应符合中华人民共和国建筑工业行业《无粘结预应力钢绞线》JG161-2004。钢绞线在运输中应防止磨损。

（2）水泥：采用425号普通硅酸盐水泥。

（3）锚具：采用YLM15-2、YLM15-3、YLM15-5系列锚具，锚固性能的质量检验和合格验收应符合现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GT/T14370及国家现行标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85规定。

（4）防腐润滑脂：符合《无粘结预应力筋专用防腐润滑脂》产品标准

（5）套管：高密度聚乙烯护套：不小于1.0mm。

（6）千斤顶：穿心式液压YDCW1000-200型千斤顶

1.4 施工工艺

1.4.1 工艺流程

图1 锚索施工工艺流程图

1.4.2施工工艺

⑴施工准备

包括调试机械，测放钻孔孔位，安装钻机，钻机定位，岗前交底、培训等工作。

⑵钻进

锚索施工紧接基坑土方开挖进行，基坑土方开挖采取分层开挖，当每层土方开挖至锚索孔位下0.5m高程时，平整开挖面后进行锚索施工。钻孔前，根据设计要求，定出孔位，做出标记，钻孔直径150mm，锚索水平方向孔距误差不大于100mm，垂直方向孔距误差不大于50mm。

钻孔孔深不小于设计尺寸，不大于设计长度的1%，钻孔底部的偏斜尺寸不大于锚索长度的2%，在钻孔过程中需用钻孔测斜仪控制钻孔方向。

调整钻机角度，上钻具。在钻进一定深度后，将钻具提离孔底，待钻渣排出后再继续钻进。

加接钻杆，钻进一根钻杆后，动力头停止钻进和旋转，停止往孔内送风，然后加接钻杆；钻到设计深度后，逐根拔出钻杆和钻具，将冲击器清洗好备用。

⑶锚索的组装

锚索选用低松弛预应力钢绞线，每根锚索由3至5束7φ5钢绞线组成。钢绞线严格按设计尺寸下料，采用305mm砂轮切割机切断，每股长度误差不大于50mm。将自由段与锚固段分别作出标记，在锚固段范围内的锚索每隔1m穿一个架线环，两架线环之间扎一道箍筋环。自由段的钢绞线放入套管内并涂防腐润滑油，在锚固端头部安好导向帽后，平顺放好待用。

⑷锚索的安放

锚索放入钻孔之前，先确认锚索与孔位一致，将注浆管与锚索绑在一起一同放入钻孔中，注浆管底口距孔底50cm左右；注浆管1（常压注浆管）底口用黑胶布封住，注浆管2（高压注浆管）底口封堵严密，锚固段做成花管（孔眼φ6～φ8，间距0.5m）孔眼用黑胶布封口。

杆体放入角度与钻孔角度保持一致，放送用力均匀，避免左右摇摆，检查止浆密封装臵定位是否准确，损坏者进行更换，经常检查排气管是否畅通。

⑸注浆

锚索安放后，用注浆管1进行一次常压注浆，注浆材料采用水泥砂浆或水泥浆，水泥采用425号普通硅酸盐水泥。待一次注浆体初凝后，立即用注浆管2进行二次高压注浆，注浆材料采用纯水泥浆（水灰比为0.45～0.5）。

二次注浆时间根据注浆工艺通过试验确定。

为了提高浆体的早期强度，加入适量的早强剂。锚固段注浆采用孔底返浆法，将注浆管插入到距孔底50cm处，用压浆机将水泥（砂）浆通入注浆管注入孔底，水泥（砂）浆从钻孔底口向外依次充满并将孔内空气压出，而水泥浆则由孔眼处挤出并冲破第一次注浆体。

⑹锚索张拉

张拉锁定是预应力锚固的关键工序,主要包括张拉设备配套标定、设备组装、张拉和锁定荷载等内容。张拉设备采用预应力穿心式液压YDCW1000-200型千斤顶,锚具采用YLM15-2、YLM15-3、YLM15-5系列锚具,提供动力来源YBZ2-50高压

油泵。

锚索张拉前，在钻孔灌注桩桩身设计高程处安设围檩三角支架，将格构式工字钢围檩安放在三角支架上临时固定，围檩与桩间无法密贴处的空隙，用C25细石混凝土填充，用M25膨胀螺栓将围檩固定牢固，并将锚索自由端穿过钢围檩用钢垫块和锚具临时固定于工字钢围檩上，并保证钢垫块的上表面与锚索垂直。

当锚固体强度大于15.0MPa后，进行锚索张拉。锚索张拉前，先对张拉设备进行标定。正式张拉前，取设计值的0.1～0.2倍，进行一次预张拉，使其各部分接触紧密，锚索杆体完全平直。

分级进行张拉，分级应力分别为设计应力的10%、20%、100%、105%，每级持荷5min，并记录钢绞线的伸长量，检测指标合格后及时进行锁定。

对锚索张拉的质量采用控制张拉力和伸长量双项指标控制,锚索拉力用钢弦式锚索应力计测量，对每一级张拉进行钢绞线伸长量的记录，计算出实际伸长量L(L=L100-L10+L20-L10),保证理论伸长量和实际伸长量之差≤6%。张拉锁定经验收合格后，将张拉段多余束体切除。

⑺记录

记录包括锚索长度、倾角、注浆量、注浆压力、预应力以及锚索各段的长度等，在锚索施工过程中进行详细的记录。

⑻外部保护

封孔注浆后，从锚具量起留50mm钢绞线，其余的部分截去，在其外部包裹沥青进行保护密封。

(9)施工注意事项

①钢绞线无损伤，并进行调直、除锈，同一孔的钢绞线等长，切断后的钢绞线两端用铁丝捆扎牢固。

②钢绞线的选择试验（选择试验、验收试验），质量的要求以及锚索的张拉等，严格按有关规范、规程进行，防止盲目操作，以免发生危险。

③锚孔内的水泥浆进行足够时间的养护，在养护期内避免移动锚索。

1.5 安全措施

1.5.1 施工前进行技术安全交底，施工中应明确分工，统一指挥。

1.5.2 上岗前要做好安全检查工作，由班组长负责，责任到人，互相监督，施工人员进入现场应戴好安全帽，操作人员应精力集中，遵守有关安全操作规程。

1.5.3机械、电器设备应专人操作。

1.5.4 电（气）焊操作工应有操作证。

1.5.5 风动钻机管路连接应牢靠，避免脱开甩出伤人。

1.5.6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。

1.5.7注浆管路应畅通，不得有堵塞现象，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。

1.5.8张拉过程中，人员站在侧面作业，严禁站在钢绞线和千斤顶后面进行作业。

2、无粘结预应力技术应用总结

2.1 工程概述

本工程在车站基坑开挖过程中采用了无粘结预应力锚索技术。倾角为下倾15度和25度交错布臵。

2.2施工工艺

预应力锚索技术主要是依靠锚固段预应力钢绞线与浆体相接触界面上的粘结应力提供的锚固力，通过自由段传递到腰梁及防护桩上并实现受力平衡，使防护桩背后的土体结构呈密实压缩状态，另一方面由于锚索施加的预应力作用改变了破裂面土体的应力状态，从而保证开挖基坑边坡土体的自稳能力。施工过程中应注意以下几点:

2.2.1施工准备

（1）锚索施工应按规范要求先进行现场试验，检验施工工艺和测试张拉锁定后应力衰变规律，提拱超张拉或补偿张拉依据，以便指导正常施工。通过室内试验，结合设计图纸要求，筛选2～3种砂浆配合比并编写试验大纲报批进行生产性试验。

（2）对张拉机具、设备和仪表进行配套标定，报监理人审批；根据监理人指令，选择有代表性的锚索进行现场生产性试验；整理试验报告报送监理、设计单位审批。

（3）测量放线：控制测量由专业测量工程师采用莱卡（Leica）TCA-2003全站仪作导线控制网。根据设计图纸，施工测量放样采用全站仪进行，并由经验丰富的测量专业人员负责进行，测量仪器必须经过国家认可的检验机关鉴定后方可使用。测量确定孔位及方向线后，用红油漆在施工现场作好明显的标记，并向现场技术员作好交底工作。

（4）制定预应力锚索制作、安装的安全操作规程，报送监理人审批；搭设满足施工要求，安全可靠的施工排架。搭设要牢靠，并经监理和安全部门验收方可使用。

2.2.2 钻孔

（1）施工时根据设计要求，不同的锚索选用不同直径的钻头。施工排架搭设要牢固，钻机定位准确，水平孔须用2mm/m精度的水平尺校核钻机钻杆水平，测量仪测定钻进方向角。调整好孔向再牢靠固定钻机。确保在钻孔过程中钻杆与

锚索倾角方向一致，并控制在同一轴线上。

（2）开孔钻进要低转速，低压推进，当成孔约50cm，需再次校核孔向，及时调整钻机。在钻进过程中若孔深已达到预定施工图所示的深度，及时报请监理人验收。

（3）倾斜孔在钻进时采用导向仪控制斜度，及时测斜、纠偏。钻孔结束后，应测量孔斜、方位角及孔深，不符合设计要求的孔作废孔处理，并全孔灌注M25水泥砂浆回填后重钻。

2.2.3 锚索制作

（1）进场钢绞线必须有供货方的产品质量保证单，并经抽检合格后方可使用。

（2）锚索下料长度为锚索设计长度、支座垫板高度、千斤顶长度、工具锚和工作锚的厚度以及张拉操作余量的总和。

（3）无粘结端头锚钢绞线内锚段需在加工厂按设计长度用喷射热水溶解脱脂；在内锚固段与自由张拉段相连部位，钢绞线PE套管用环氧砂浆封口，以免灌浆时浆液浸入。

（4）锚索的钢绞线应按设计图纸要求进行绑扎制作成束。对于无粘结端头锚索，内锚固段需组装成枣核状，量出内锚固段的长度并作出标记，在此范围内穿对中隔离支架，间距2.0m，两对中隔离支架之间扎胶带一道。

（5）编制锚索中，钢绞线在隔离架上的孔位要一一对应；编制好的整束钢绞线停放时间宜尽量短，以防污染；锚索捆扎完毕，应采取保护措施防止钢绞线锈蚀，运输过程中应防止锚索发生弯曲、扭转和损伤。

（6）自由段钢绞线用套管穿套，内涂防腐润滑油。

2.2.4 锚索安装

（1）锚索安装前，要核对锚索编号是否与孔号一致，确认无误后，即可着手安装锚索。

（2）下索牵引力点作变动时，要对外露索体用软绳作可靠临时加固，避免索体变形（或滑脱）、损坏，要始终保持索体的整体性。

2.2.5锚固法注浆

（1）一次注浆注浆管必须插至距孔底50cm处，水泥浆由注浆管1（常压注浆管）孔底注入，空气由锚索孔排出。将注浆管与锚索绑在一起一同放入钻孔中，

注浆管底口距孔底50cm左右；注浆管1（常压注浆管）底口用黑胶布封住，注浆管2（高压注浆管）底口封堵严密，锚固段做成花管（孔眼φ6～φ8，间距0.5m）孔眼用黑胶布封口。

（2）注浆时严格控制水泥浆比例与注浆压力

（3）二次注浆时间根据注浆工艺通过试验确定。为了提高浆体的早期强度，加入适量的早强剂。

（4）锚固段注浆采用孔底返浆法，当灌浆量大于理论吸浆量，回浆量比重不小于进浆量，稳压30min，孔内不再吸浆，即进、排浆量一致，方可结束。

（5）锚固段灌浆压力0.3MPa～0.5MPa，排气管回浓浆后即以0.5MPa的压力闭浆，闭浆时间30min。自由段灌浆压力不小于0.8MPa。

2.2.6 制作张拉底座

张拉底座必须严格按照设计图纸要求进行工字钢以及张拉垫板的制作和安装，使底座上表面与锚索轴线垂直。

2.2.7 锚索的张拉和锁定

（1）张拉锚索前需对张拉设备进行标定，通过试验绘出千斤顶出力和压力表指示的压强曲线，作为锚索张拉时的依据，同时使用中不得调换压力表。压力表损坏或拆装千斤顶后，要重新标定。

（2）锚固体强度达到设计要求的张拉强度后，方可进行锚索张拉锁定。

（3）张拉完成后，截断多余钢绞线，并对预留5cm钢绞线用沥青保护。

2.3 质量保证措施

2.3.1 在进行预应力锚索施工过程中必须切实注意以下几点：

（1）钻孔必须严格控制成孔误差。

（2）锚索制作时，应防止锚索扭压、弯曲，以尽量减少次应力产生；认真做好锚索自由段的防腐，按设计涂防腐油并加塑料套管；对于锚固段则必须进行脱油处理，以增强锚索与砂浆的黏结力。

（3）锚梁是锚索张拉的直接受力构件，所以应保证垫块的承压面平整，并与锚索的轴线方向垂直。

2.3.2 质量标准及检验项目

（1）锚固板表面平整光洁，无蜂窝麻面。

（2）封头混凝土牢固，锚头不外露。

（3）锚索长度、倾角、注浆量、注浆压力、预应力以及锚索各段的长度等，在锚索施工过程中进行详细的记录，可以进一步揭示地层本质、地层缺陷、发现施工中存在的问题或进行工程质量分析等。

2.4 应用体会

无粘结预应力技术在本车站基坑开挖支护中应用，取得了良好的效果，为基坑稳定提供了安全保障，为整个工程提供了工期保证。在基坑开挖过程中通过对基坑周边土体的监测数据分析，基坑沉降及收敛稳定。