预应力锚索框架梁施工技术

前言
预应力锚索框架梁加固技术是一种加固土体技术，目前在高路堑边坡加固工程中得到越来越广泛的应用。预应力锚索加固技术，施工简便，随边坡开挖逐次分段实施作业，自上而下分层施工，施工效率高。云桂铁路南盘江特大桥拱座边坡防护，采用预应力锚索框架梁施工。
1、工程概况
1.1.设计概况
南盘江大桥设计里程范围DK600＋568.51－DK601＋419.79，中心里程DK601＋088，全桥长852.43m，主桥采用1×416m上承式钢筋混凝土拱桥，引桥及拱上孔跨布置为3-42m连续梁+(60.9+104+60.9)m连续刚构+2联4-39.5m连续梁+2-60mT构+1-43m简支梁。
南宁侧拱座边坡防护设计情况为：从拱座顶面自下而上为5级防护工程，第二级边坡采用锚索框架梁内喷混植生护坡，胸坡坡率1:1.5。锚索框架梁节点间距为了4m×4m，锚索呈矩形布置，索孔为φ115mm，锚索长度26.5m，锚固段长10m，张拉段长15米，自由段长1.5m。
1.2.地形、地貌
锚索框架梁防护处地层主要为三叠系中统法郎组上段（T2fb）泥质页岩、泥岩夹粉砂岩及下段（T2fa）灰岩夹泥灰岩，据钻探揭示，地层中差异风化及泥化夹层现象严重，目前南盘江特大桥小里程端（南宁端）局部已开挖，开挖地表土层及部分基岩后，揭示多条卸荷裂隙（裂缝），张开型，裂隙面发育有圆粒状方解石晶体或钟乳石，部分裂隙充填有黏土，裂隙可见长度1～10m不等，张口0.1～0.5m，部分0.7～1.1m。
2、预应力锚索框架梁施工方案
2.1 施工工序
边坡施工顺序为：施工基坑边坡天沟自上而下分层开挖及时施作锚索框架进行坡面防护框架梁养护。
2.2 施工机具
风动潜孔钻机2台、12m3 空压机2台、UB3C型灰浆泵1台、穿心式千斤顶1台、OVM型锚具280套、电焊、氧气、张拉设备各1套。
2.3 预应力锚索框架梁工艺流程
预应力锚固是一项工序复杂、制约因素较多、难以补救的隐蔽工程。每道工序的质量好坏都将直接影响最终的锚固效果，因此就有必要建立健全质量保证体系，使得每一工序施工均在受控状态下。预应力锚索根据设计要求采用无水干钻作用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。
2.4 施工方法
（1）锚索孔的钻凿。根据设计要求的里程、标高定出孔位，钻机就位后重新复核孔位。钻孔采用风动潜孔锤冲击钻进工艺，不能采用水钻，所钻锚孔保持孔内清洁，孔壁无污物，以确保水泥浆体与岩体的粘结强度。钻孔深度：L=LS-Lz+Ld
其中：LS—设计锚索长度
Lz—自由段长度， 1.5m
Ld—导向锥及预留沉碴段长度，1.0m
钻孔深度不得小于L值，也不宜大于L值的1%。
按设计要求将锚孔位置准确测量后放在坡面上进行编号，孔位误差不得超过±0.02ｍ。
对以下一些特殊问题要作特殊处理：①塌孔与卡钻处理。解决此问题主要采取跟套管的钻进技术。由于双管同步推进，钻具外应有保护管，可以有效地防止因孔壁坍塌而造成的卡钻事故。②钻孔完成后，必须使用高风压将孔中岩粉全部清除出孔外，以免降低水泥浆与孔壁岩体的粘结强度。
（2）锚索制作安装。该工程锚索材料选用高强度、低松弛无粘结预应力钢绞线，一根锚索由六根φ15.2mm 的钢绞线组成，其标准强度不小于1860MPa。钢铰线使用前做好清污除锈。锚固段不要剥除塑料外皮并采用紧箍环和隔离架使之成为波纹状，设计长度10m，锚固段内的高压注浆管上打上十字型梅花眼，孔径为6mm，间距20～30cm；自由段设计长度15米，需剥除包裹在外的塑料外皮；张拉段长1.5m，需作防腐处理。锚索编排时要确保每根钢绞线都顺直排放不缠绕。锚索每隔1m设置一处定位支架，以保证钢绞线顺直、居中，保证锚索周边有一定的保护层厚度。安放锚索入孔到位后在孔中预埋注浆管。
（3）注浆
注浆采用静压注浆，注浆压力保持在0.3～0.6 MPa。当有稀水泥浆从锚索孔压出时，说明注浆已满。
（4）框架梁、锚墩施工
框架梁施工与一般钢筋砼施工工序大致相同，框架梁施工前应整平坡面，使之平整，以保证框架梁充分发挥作用。框架梁应做得顺直、美观，框架梁施工完毕要及时浇注锚墩。
（5）张拉与锁定。对预应力锚索的张拉要求，也不能等同于预应力混凝土。锚固段注浆和外锚墩浇注养护达到设计强度70%(一般15～20 天)后，方可进行预应力张拉锚固。张拉按3 级张拉，前2 级稳定时间为3～5 分钟，第3 级为20～30 分钟。采用锚具锁定后，若发现有明显预应力损失时，应进行补偿张拉。
（6）锚索防护。锚索张拉锁定后，即可通过预埋在锚墩内的二次注浆管对自由段进行注浆防护，注浆材料采用水灰比为0.5～0.6 的纯水泥浆，注浆压力≮0.8Mpa，待有浆液从排气管内溢出，即可缓缓减小压力停止注浆。张拉锁定后的端头钢绞线长度预留15cm 以上，将多余部分用砂轮片割掉，然后将钢绞线散开打弯，埋于C25 细石砼内，进行锚固。
3、质量控制
1. 锚位点放线，各方向允许误差均为±1cm。
2．脚手架的搭设必须稳定，对紧固件的紧固必须有人复核。
3．按设计孔口座标在脚手架上安装钻机专用钢管，将钻机放在专用钢管上，用全站仪按边坡方向放出基线，然后用方向架放出锚索方位角，测角仪调整倾角，到满足设计要求为止。将紧固件紧牢后，再核查一遍钻机孔位座标、方位及倾角，确认无误后，将所有紧固件再紧一遍使其误差不超过：倾角±0.5°，方位角±1°。
4．锚索孔径允许误差±2cm。
5．若遇坍孔，应立即停钻，进行固壁注浆处理，注浆24小时后重新扫孔钻进。
6．吹孔要干净彻底，孔中不得留有岩粉。
7．锚索的编制要确保每一根钢绞线始终均匀排列、平直、不扭不叉，锈、油污要除净，对有死弯、机械损伤及锈坑者应剔出。
8．锚索的长度要根据钻孔的实际深度确定，允许误差±2cm，并对锚索按孔号相应编号。
9．锚固段的定位架，应严格按设计要求安装在锚索上，绑扎铁丝既要能承受一定的拉力，又要保证锚索的自由拉伸。
10．锚索的张拉要在锚固段砂浆及锚墩混凝土达到设计强度后，方可进行。
11．张拉前张拉设备要标定，重复三次取平均值。各根钢纹线拉力不均匀系数在0.95--1.05之间，各根钢纹线的拉力差为±5%。
4、心得与体会
锚索斜托与钢管的定位在施工中尤为重要，如果钢管位置偏移，张拉时张拉侧压力对框架梁造成开裂损坏。
5、结束语
锚索框架梁在整治南盘江特大桥拱座土体卸荷裂隙中，取得了很好的效果，防护工程完成之后的两年之中，桥址处历经多次特大暴雨，通过监控量测数据显示，锚索框架梁处边坡均处于稳定状态，显示了锚索框架梁治理边坡病害强大的作用。