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预应力锚杆加固边坡的作用机理及优越性

作者:admin 日期:2018-04-10 10:05 人气:
一、作用机理
  预应力锚杆加固边坡,实际上是通过对锚杆进行预张拉,主动对边坡施加一个作用力丁,使之在可能的滑动面上产生一个主动正压力rsina和切向力rc0sa,二者组成抗滑力P借此平衡下滑力咒。
  二、优越性
  预应力锚杆是主动受力结构,与常规的结构物相比,其优越性在于:
  (1)可以在坡面上形成一个双向受压力区,约束边坡变形;
  (2)可以部分改善岩体力学性质,提高软弱面上的抗剪强度。据有关资料介绍,某工点在使用锚杆之后,其软弱结构面上的c、妒值分别提高了16%和ll%。
 
  (3)预应力锚杆作为一个力系,其大小、方向、作用点均可自由选择,因而,可以充分发挥工程材料和岩土自身的强度。
  (4)锚杆受力可靠,当锚杆施加预应力锚固后,对被锚固的岩体或建筑物立即产生主动压力,发挥锚固效应。
  (5)采用锚杆可以使作用力均匀分布于需加固的边坡上,对地形、地质条件适应力强,施工条件易得到满足。
  (6)锚杆施工无需开挖、放炮,对岩土体基本不产生扰动破坏,能维持滑动面本身的力学性质不变,施工干扰少,安全易得到满足。
  三、锚杆制作与安装
  在锚杆制作上,棒式锚杆的制作十分简单,一般首先按要求的长度切割钢筋,并在外露端加工成螺纹以便安装螺母,然后在杆体上每隔l~3m安放隔离件以使杆体在孔中居中,最后对杆体按要求进行防腐处理,这样棒式锚杆的制作便完成。而对于多股钢绞线的锚杆制作较复杂,其锚固段的钢绞线呈波浪形,自由段的钢绞线必须进行严格的防腐处理。对于锚杆总的要求如下:
  (1)严格按照设计进行钢筋(或钢绞线)选材。对进场的钢筋或钢绞线必须验明其产地、生产日期、出厂日期、型号,并核实生产厂家的资质证书及其各项力学性能指标。同时须进行抽样检验,以确保其各项参数达到锚固施工要求。对于预应力锚固结构,优先选用高应力、低松
  弛的钢绞线,保证其与混凝土有足够的粘结力(握裹力),同时应保证预应力损失后仍能建立较高的预应力值。
  (2)严格按照设计长度进行下料。对进场钢筋经检验达到上述技术要求后,即可进行校直、除锈处理,然后,按照施工设计长度迸行断料,其长度误差不应大于50mm。一般实际长度应大于计算长度的0.3~0.5m,但不可下得过短,以致无法锁定或者给后续施工带来不便。
  四、注浆施工
  锚固的注浆是锚杆施工过程中的一个重要环节,注浆质量的好坏将直接影响锚杆的承载能力。锚孔一般采用水泥浆或水泥砂浆灌注,水泥砂浆的配合比、材料质量在很大程度上决定了锚杆的粘结强度和防腐效果。因此锚杆注浆施工应当严格把握水泥砂浆质量、浆液性能、注浆工艺以保证注浆质量。一般要求有:
  (1)按设计规定选择水泥浆体材料。水泥标号选用425号的新鲜普通硅酸盐水泥,对进场水泥应复查力学性能。搅拌浆液所用水中不含有影响水泥正常凝结、硬化的有害物质。选用砂料的含泥量按重量计不得大于3%,砂中有害物质(如云母、轻物质、有机物、硫化物等)含量应低于1%~2%,砂的粒径以细砂(平均粒径小于0.3ram)较好,但要求含水量不应大于3%。如果在施工中砂粒径过大或者水泥砂浆中放砂量过多,在注浆过程中很容易导致注浆管堵塞。J'l'/Jn剂的品种与用量由试验确定,一般情况下加速浆体凝固的水玻璃掺量为0.5%~3%;提高浆液扩散能力和可泵性的表面活性剂(或减水剂),如三乙醇胺等,其掺量为水泥用量的0.0296~0.05%。
  (2)注浆作业应连续紧凑,中途不得中断,使注浆工作在初始注入的浆液仍具塑性的时间内完成;在注浆过程中,边灌边提注浆管,保证注浆管管头插入浆液液面下50~80cm,严禁将导管拔出浆液面,以免出现断杆事故。实际注浆量不得少于设计锚杆的理论计算量,即注浆充盈系数不得小于1.0。
  (3)二次高压注浆形成连续球型锚杆的注浆还应注意:一次常压注浆作业应从孔底开始,直至孔口溢出浆液;对锚固体的二次高压注浆应在一次注浆形成的水泥结石体强度达到5.0MPa时进行,注浆压力和注浆时间可根据锚固体的体积确定,并分段依次由下至上进行。
  (4)框架梁制作。框架梁采用C25混凝土整体浇注。基础先铺垫2cm砂浆调平层,再进行钢筋制作安装,钢筋接头需错开,同一截面钢筋接头数不得超过钢筋总根数的1/2,且有焊接接头的截面之间的距离不得小于lm。如锚杆与竖梁箍筋相干扰,可局部调整箍筋的间距。砼浇筑,尤其在锚孔周围,钢筋较密集,一定要仔细振捣,保证质量。
  五、锚杆的张拉与锁定
  该锚杆加固边坡防护采用高强度、低松弛钢绞线,钢绞线标准强度为Rby:1860MPa。锚杆张拉控制力为520.8kN,超张拉1096。锚杆的张拉,其目的就是要通过张拉设备使锚杆杆体自由段产生弹性变形,从而对锚固结构施加所需求的预应力值。在张拉过程中应注重张拉设备选择、标定、安装、张拉荷载分级、锁定荷载以及量测精度等方面的质量控制,一般要求如下:
  (1)张拉设备要根据锚杆体的材料和锁定力的大小进行选择。选择时应考虑它的通用性能从而使得它具备除可能张拉配套锚具外,还能张拉尽可能多的其他系列锚具的通用性能,做到一项多用。
  (2)张拉前对张拉设备进行标定。对于1000kN以下的千斤顶,可用2000kN的压力机标定,标定的数据与理论值误差应小于2%。
  (3)安装锚夹具前,要对锚具进行逐个严格检查。锚具安装必须与孔道对中,夹片安装要整齐,裂缝要均匀,理顺注浆管后依次套入锚垫板、工作锚、限位板,在限位板上用千斤项预拉,每根预拉一定荷载后,再套入千斤顶、工具锚、工具夹片等。
  (4)张拉前,必须待锚固段、承压台(或梁)等构件的混凝土强度达到设计强度方能进行张拉,同时必须把承压支撑构件的面整平,将台座、锚具安装好,并保正和锚杆轴线方向垂直。
  (5)张拉应按一定程序和设计张拉速度(一般为40kN/min)进行。正式张拉前进行二次预张拉,张拉力为设计拉力的10%~20%。正式张拉荷载要分级逐步施加,不能一次加至锁定荷载。
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