锚索挡土墙预应力锚索施工方案.pdf
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1、跟管钻进及土工布包裹无粘结预应力跟管钻进及土工布包裹无粘结预应力锚索施工工法锚索施工工法预应力锚索施工技术目前主要应用于边坡治理工程,在水利水电、公路、铁路、矿山等施工领域均有广泛的应用。传统的锚索施工较多的应用于岩石边坡,在地质条件复杂的崩塌堆积体及深厚覆盖层的边坡中应用较少,究其主要原因有两个,一是锚索造孔困难,二是注浆困难,难以将锚索自由段注满。采用跟管钻进可有效解决锚索钻孔困难的问题,采用土工布包裹自由段进行注浆,有效地控制了浆液的扩散范围,成功地解决了自由段注浆难的问题。该项施工技术于xx 年成功的在 xx 水电站左岸 2#山梁抢险锚索中应用,同时该项施工技术是水利水电集团公司 20
2、06 年度科技进步特等奖700m 级高陡边坡及堆积体开挖与锚固施工技术研究的主要研究课题之一,获得了评审专家组的高度评价,认为总体上达到了国际领先水平,填补了我国大规模堆积体锚索施工的空白。1 1特点特点跟管钻进及土工布包裹无粘结预应力锚索施工具有以下特点:1)钻孔施工工艺复杂,技术难度大,对钻孔操作人员素质要求高.2)与传统的钻孔工艺相比,增加了套管护壁,解决了松散堆积体中易塌孔、成孔难的问题,提高了施工进度。3)对施工机具配置要求相对较高。4)采用土工布加细帆布制作止浆包,注浆时,浆液中的水分可以泌出,而水泥颗粒不能通过,从而形成对钢绞线的有效握裹及保护,同时控制了浆液的扩散范围,节约了水
3、泥用量,降低了成本。5)为松散覆盖层及崩塌堆积体边坡提供了一种成熟、快速的处理方法,具有较高的实际应用价值。2 2 适用范围适用范围本工法适用于地质结构复杂的崩塌堆积体及松散覆盖层锚索施工。3 3工艺原理工艺原理3 3。1 1 跟管钻孔跟管钻孔分为偏心跟管及同心跟管两种方式,二者在工艺原理上略有不同。偏心钻具主要由三部分组成,稳杆器、偏心钻头和中心钻头,其工作原理为:正常钻进时,通过冲击器的震动冲击作用,带动偏心钻具进行钻孔,钻进时由于离心力及摩擦力的作用,偏心轮朝外偏出从而达到扩大孔径的目的,再通过稳杆器的冲击带动套管跟进,钻孔产生的岩粉通过稳杆器上的键槽吹出孔内。钻孔结束时,通过反转,使偏
4、心轮收拢提出套管,套管留在孔内护壁而成孔.同心跟管:通过中心钻头及套在中心钻头外的同心套冲击破碎岩石造孔,同时利用同心套的扩孔作用将套管带入孔内,同心套内设键槽,到基岩后,中心钻头反转通过同心套中退出。同心跟管能较好的解决偏心跟管钻进时因地质结构复杂而造成的卡钻及孤石钻进问题,减小孔内事故发生的频率,更加有利于施工操作,提高钻孔工效。跟管结束后换用常规钻头钻至设计孔深。3.23.2 注浆技术注浆技术止浆包至少可以保证0。30.5MPa 的灌浆压力。用密度为400g/m长丝土工布外套细帆布包裹索体的办法制成止浆包。两者的特点:土工布有厚度,透水不透浆,但抗磨性能差;细帆布同样透水不透浆,且表面光
5、滑,抗磨性能良好.土工布、细帆布均用手提缝纫机缝制密实、牢固,包裹直径为孔径的 1。11。2 倍,止浆包两端止浆处的钢绞线、注浆管之间用土工布紧密包裹,而外层由土工布、细帆布组成的止浆套用铅丝绑扎牢固,以免在穿索过程中产生滑动,造成止浆包失效。在进行锚固段注浆时,浆液通过止浆包充浆管进入止浆包,使止浆包先行膨胀,达到止浆效果。由于堆积体物质存在疏松甚至架空,自由段注浆量大,且存在注不满的可能,质量无法保证。所以同样采用土工布外套细帆布包裹无粘结式锚索自由段,包裹长度可到自由段尾部,包裹直径也为孔径的1。11.2倍,且与止浆包土工布、细帆布连为一体,从而对锚索的自由段形成全长包裹,达到完全控制灌
6、浆扩散范围的目的。4 4。工艺流程。工艺流程该工法进行锚索施工时的工艺流程如图1 所示。钢绞线检测施工准备、测量放孔下 料钻孔锚索制作清孔锚索运输下索拔管灌浆材料检验内锚固段灌浆浆液制备配合立埋比件砼拌设模安计装制张拉台座砼浇筑试件制备、养护、检测机具标定、锚具检验张拉封孔灌浆外锚头保护图 1:锚索施工工艺流程图5.5.操作要点操作要点5 5。1 1 钻孔施工钻孔施工5.15.1。1 1 施工准备施工准备跟管钻进锚索施工均在边坡上进行,一般均需搭设施工平台,施工平台采用脚手架钢管搭设,其搭设必须满足安全施工需要及相关规范的要求,根据设计的孔位及钻孔方位,由测量放出孔位点。5 5。1 1。2 2
7、 钻孔方法钻孔方法将钻机对准孔位点,固定牢固,按设计的钻孔角度及方位进行跟管开孔,跟管的孔径管靴部位的穿过孔径不小于设计内锚段的孔径要求,套管跟进至基岩内,换用普通的全断面钻头继续钻进至终孔深度。跟管钻进有偏心跟管和同心跟管两种方法,是锚索钻孔施工过程中的难点和重点,其施工过程的主要要点如下。(1)偏心跟管钻进是目前进行堆积体锚索钻孔最常用的跟管钻进方法,偏心钻具主要由三部分组成,稳杆器、偏心钻头和中心钻头(如图 2 所示),对于一般常见的堆积体来说,偏心跟管钻孔工艺是一种比较成熟的跟管钻进方法,施工过程中应特别注意以下关键技术工艺的操作过程:冲击器稳杆器套管管靴偏心轮中心钻头图 2:偏心跟管
8、钻具结构图1)偏心跟管钻具在施工前应逐一检查冲击器、稳杆器、偏心钻头、中心钻头、套管、管靴,冲击器应工作正常,并加注机油润滑,偏心钻头应能灵活张开和收拢,张开时偏心锤头应大于套管靴外径,连接销及锁紧机构应牢固,钻杆与冲击器和冲击器与偏心钻具的连接应可靠,套管和套管靴无裂纹,凡有影响强度的缺陷不能使用.2)可先用同径常规钻头先造孔 1m 左右,给跟管钻进提供定位和导向作用.3)开钻前,将钻具组装好放入带有套管靴的套管内,让偏心锤头伸出套管靴,正转张开偏心锤头进行钻进。特别注意偏心跟管钻进时,在确认钻头到达孔底后,先回转,待正常后,再开风冲动钻进.4)钻进过程中,随着钻孔的延伸,边加钻杆边加接套管
9、。5)每钻进0.30。5m 应强风吹孔排粉一次,以保持孔内清洁。吹孔时,中心钻具和上提动距离应严加控制(以能实现强风吹孔为限),禁止在钻进过程中向上起拔中心钻具或来回倒杆。6)钻进结束或需更换中心钻具时,先将孔底残渣吹尽,脱开中心钻具的回转动力,停止回转,缓慢提升中心钻具至偏心钻头后背与套管靴前端接触为止,用管子钳卡持钻杆,作反时针方向回转,同时缓慢试提中心钻具,当中心钻具可顺利提升时,表明偏心钻头已顺利收拢,这时可按照常规方法提升中心钻具,直至全部提出中心钻具。7)有时会因孔底残留岩渣过多,偏心钻头回转部分被岩渣卡住而影响偏心钻头的收拢。当试提几次仍不能奏效时,应开动空压机重新对钻孔进行清洗
10、,并使用潜孔锤作短时间工作,然后再进行试提,如此做法直至提出中心钻具.8)跟管钻进至需要深度后,即可将跟管钻具提升出孔外。(2)同心跟管钻进偏心跟管钻具由于其结构上的特点,在钻进过程中极易卡钻,遇大孤石时由于围岩阻力的增大,极大地限制了偏心轮的扩孔效果,有时甚至偏心轮无法偏出,钻孔不进尺,即使缓慢进尺,所钻孔的断面形状也会呈椭圆形而非圆形,钻孔的有效孔径有随孔深增加而减小的趋势,这样一来,钻孔越深、阻力越大,一旦阻力超过套管及管脚的强度,极易导致套管或管靴接头处疲劳损伤而断裂、脱落。同心跟管钻具的基本结构如图 3 所示:冲击器套管管靴中心钻头同心套图 3:同心跟管钻具结构图同心跟管钻进的优点在
11、于:较好地解决了在孤石中跟管钻进困难的问题,同时由于是同心全断面钻进,卡钻事故发生的可能性会远小于偏心跟管钻进,冲击器的有效冲击频率会大大提高,能有效保证在孤石中钻进时的跟管速度,且由于有效钻孔孔径得到了充分的保证,跟管阻力也会大大减小,大大地增加了一次跟管钻进的深度,同时也使套管管靴等材料的使用寿命大大增加。无论采用何种方法进行跟管钻进,由于地质条件的复杂性,跟管材料的缺陷及人为因素的影响不可避免的会发生各种孔内事故,一般而言,地层中孤块石越多、结构越复杂、跟管深度越大发生孔内事故的可能性越大,各种常见的孔内事故及其处理方法如表1 所示。表 1:跟管钻进常见孔内事故及处理方法表事故类型原因a
12、、连接处强管靴及 套管度低,长时间事故预防措施采用精细焊接工艺,提高管靴连接出的焊接强度;注意操作,确保钻孔的精度;加套管时必操作应注意事项a、拧紧所有丝处理方法连同管靴套管从孔内扣连接部位 b、一起拔出,更换后重钻进时随时注意观察孔内情新跟进,若无效,则需重开孔断裂(脱开)锤 击 管 靴疲劳工作 b、钻孔 偏 斜 过大c、套管振松须拧紧丝扣连接部位况,一般情况下严禁反转 c、注意控制钻孔风压,严禁超高压风操作a、操作不当,钻头、钻杆或钻具 某部位断(破)裂掉于孔内钻 孔 时 风压过高 b、孔内卡 钻 时 处理不当 c、产品质 量 本 身有问题钻具卡于孔内,转不动或不能上下活动主 要 是 由于
13、地 质 原 因所致,钻孔成孔差,塌孔 严重或 灌 浆 处理后 扫 孔 进尺快 造 成 进风口 堵 死 而抱钻下钻时注意检查钻具;遇不良地层时要细心操作,卡钻时不能急于求成,应耐心通过卡钻部位,钻进时控制好钻进速度,控制好孔斜控制好钻进风压、遇孔内卡钻时耐心操作,多上下活动钻具;钻机一定要固稳,控制好钻孔偏斜用事故打捞工具(公锥、母锥)进行打捞;若偏心套破裂断于孔内,可用磁铁将碎块吸出;若在软层部位,打捞无效,可试用小钻头将掉于孔内的东西挤开。利用钻机的正反转功在不良部位,细心操作,注意控制钻压及钻进速度,若不跟管时多上下活动钻杆,预防卡钻,灌浆后待凝时间达到要求后再扫孔,扫孔时注意控制钻进速度
14、注意控制扫孔进尺速度,防止钻头通气阀堵死能来回活动钻具;用千斤顶顶松卡于孔内的钻具;用反打冲击器先振松埋于孔内的冲击器,尔后用千斤顶拔出,若无效,则应用反丝钻杆将孔内钻杆返出后重新开孔5.25.2 锚索制安锚索制安5 5。2.12.1 预应力锚索的制作预应力锚索的制作(1)在施工现场编搭设编锚锚平台。(2)下料:按设计施工图纸要求的尺寸或实际钻孔深度下料,采用砂轮片切割机切割下料,实际切割下料长度等于有效钻孔深度加张拉机具所需预留长度之和.(3)除去内锚固段范围内钢铰线外的 PE 塑料管并清除干净钢铰线上的油脂。将处理过的钢绞线按不同孔深分组顺直排列在制作平台上。按设计锚索结构图编制锚索,设置
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