錨桿、錨索制作方法
(壹)錨桿制作方法
1.錨桿的組成
錨桿是受拉桿件的總稱。當與構造物***同作用而要采用錨桿作為加固或支撐的受力桿件時,從力的傳遞機理來看,錨桿由錨固體、拉桿及錨頭3個基本部分組成,其構造如圖5-14所示。
以主動滑動面為界,分為錨固段和非錨固段(圖5-15)。拉桿與錨固體的黏著部分為錨桿的錨固長度，其余部分為自由長度,其四周無摩阻力,僅起傳遞拉力的作用。
圖5-14 錨桿的構造
圖5-15 拉桿的長度
(1)錨頭
為構造物與拉桿的連接部分。由臺座、承壓墊板和緊固器等組成,通過橫梁及支架將來自構築物的力牢固地傳給拉桿。臺座用鋼板或混凝土做成,要求有足夠的強度和剛度。臨時性錨桿如用型鋼墊座,兩型鋼間隙應≤100mm,鋼筋混凝土墊座錨孔應≤120mm,混凝土強度等級應不小於C35。當構築物與拉桿方向不垂直時,需要用臺座作為拉桿受力調整的插座,並能固定拉桿位置,防止其橫向滑動和變位。承壓板壹般采用20～40mm厚的鋼板,用以使拉桿的集中力分散傳遞,並使緊固器與臺座面保持平順和緊密接觸。緊固器的作用是將拉桿與墊板、墊座、構築物貼緊並牢固連接。如拉桿的材料為粗鋼筋,壹般在拉桿的端部焊螺絲端桿,用螺母作為緊固器,必要時也可用焊接的方法;如拉桿用鋼絞線等,則應用錨具作為緊固器。
(2)拉桿
拉桿又稱錨拉桿。拉桿材料可用鋼筋、鋼管、鋼絲束或鋼絞線。壹般多采用鋼筋(或鋼管)做拉桿,有單桿和多桿之分。單桿多用熱軋螺紋粗鋼筋,直徑采用22～32mm,近年發展采用45SiMnV高強鋼材,直徑為25mm;多桿錨桿直徑為16mm,壹般為2～4根。錨桿的結構如圖5-16所示,承載力很高的土層錨桿多采用鋼絲束或鋼絞線。
圖5-16 錨桿結構
(3)錨固體
上層錨桿是通過錨固體與巖土之間的相互作用,將力傳給地層。錨固體是由水泥漿在壓力澆築下成型的。錨固體按力的傳遞方式又分摩擦型和承壓型。前者靠柱狀錨固體周表面與巖土層之間的摩擦抵抗力將來自拉桿的拉力傳遞給地層;後者錨固體有壹個支撐面,是依靠作用於錨固體的被動巖土壓力來支撐錨桿的拉力的。
2.錨桿的制作(組裝與安放)要求
砂漿錨桿可用粗鋼筋(光桿或螺紋鋼筋)、鋼絲束、鋼絞線等材料組裝成拉桿,也可將鉆孔用的鉆桿作為鋼拉桿。主要應根據錨桿的承載能力和可供應的材料情況來選擇。承載能力較小時,多用粗鋼筋;承載能力較大時,多用鋼絞線。如用鋼筋做拉桿,其單根強度不足時,可以將2根或3根點焊成束,並排在壹起使用。
(1)對壹次註漿的錨桿組裝要求
對於壹次註漿的錨桿,當采用粗鋼筋做錨桿桿體時,拉桿的組裝應符合以下規定:
1)組裝前,鋼筋應平直、除銹和除油,以保證砂漿與鋼筋間有足夠的裹握應力。
2)粗鋼筋拉桿如很長,為了安裝方便可分段制作拉桿,鋼筋接頭可采用對焊、搭接焊等方法進行連接。電焊要符合《JGJ18—2012 鋼筋焊接及驗收規範》的有關規定:例如,搭接焊的焊接長度為30d(d為鋼筋直徑),且接頭長度不宜小於300mm。鋼筋連接也可采用幫焊方法,幫焊長度按《GB50628-2010 鋼筋混凝土工程施工質量驗收規範》有關要求:采用2根幫條4條焊縫,幫條長不小於4d,焊縫高不小於7～8mm,焊縫寬不小於16mm。
3)若采用2根(或3根)並排鋼筋做拉桿時,應間隔2～3m點焊壹點,焊接長度按搭接焊要求執行。
4)對於10m以上錨桿,為了使拉桿安置在鉆孔中心,確保鋼筋保護層厚度,應沿桿體軸線方向每隔1～2m設置壹個對中支架(或撐筋環),支架外徑比錨孔直徑小10mm左右。為使拉桿插入時不刮孔壁的土體,土層錨桿的拉桿底端可焊錐形擋土板或圓弧形錨靴。
5)註漿管以及排氣管應與拉桿依壹定間隔捆紮在壹起,以便同時下入。
6)拉桿自由段應用塑料布或塑料管包裹,與錨固體連接處應采用鉛絲綁牢。整個拉桿亦應按防腐要求進行防腐處理。
7)若用精軋螺紋鋼筋(45SiMnV)的出廠產品,其鋼筋之間可用配套螺帽連接,不用焊接。
(2)對二次高壓註漿施工的錨桿組裝要求
采用二次高壓註漿施工的錨桿,拉桿的組裝還應符合下述規定:
1)組裝拉桿時,應同時安放兩根註漿管,並設置止漿密封裝置,如圖5-17所示。
圖5-17 二次高壓註漿拉桿組裝圖
2)止漿器應設置在自由段與錨固段的分界處,並具有良好的密封性能。宜用密封袋做止漿器,其兩端應牢固綁紮在拉桿桿體上,且被密封袋包裹的壹次註漿管應至少留有壹個出漿小孔,也可以用海帶或橡膠塞等作為止漿器。
3)第壹次灌漿用註漿管的底端,距拉桿底端0.2m左右,且管底出口處用黑膠布等封住,以防下入時孔壁土進入管口堵塞。
4)第二次灌漿用註漿管的管端,應距離錨拉桿末端0.8m左右,管底出口處亦用黑膠布封住,且從註漿管端50cm處開始向上每隔2m左右做出1m長的花管,花管的孔眼直徑8mm,每段5～10個孔眼,花管做幾段視錨固段長度而定。花管在第壹次註漿時起到排氣作用;第二次註漿時,就從花管的孔眼向錨固體噴射高壓水泥漿。組裝好的拉桿(包括註漿管)應在鉆孔結束後立即放入孔內。安放時,應防止桿體扭壓、彎曲,並確保拉桿處於鉆孔中心位置。拉桿插入孔內深度,不應小於錨桿長度的95%,註漿管頭部距孔底宜為50～100mm。桿體安放後不得任意敲擊,也不得懸掛重物。對於用鑿巖機鉆進的小直徑巖石錨桿,可以在灌入水泥砂漿後,再插入鋼拉桿。
3.錨桿布設
錨桿布設包括錨桿埋置深度、錨桿層數、錨桿的垂直間距和水平間距、錨桿的傾斜角、錨桿的長度、鉆孔直徑等。
(1)錨桿的埋置深度
應保證不使錨桿引起地面隆起和地面不出現地基的剪切破壞,最上層錨桿的上面需要有壹定的覆土厚度,壹般覆土厚度不小於4～5m。
(2)錨桿的層數和間距
應通過計算確定,壹般上下層間距為2～5m,錨桿的水平間距多為1～4.5m,為錨固體直徑的10倍。
(3)錨桿的傾角
為了受力和灌漿施工方便,不宜小於12.5°,壹般與水平成15°～25°傾斜角。
(4)錨桿的長度
根據需要而定,壹般要求超過擋墻支護背後的主動巖土壓力區或已有滑動面,並需在穩定地層中具有足夠的有效錨固長度。通常長度為15～25m,單桿錨桿最大長度不超過30m,錨固體長度壹般為5～7m,有效錨固長度不小於4m。在飽和軟黏土中錨桿固定段長度以20m左右合適。
(5)錨桿鉆孔直徑
壹般為90～130mm。用地質鉆機也可達146mm;用風動鑿巖機鉆孔,最大直徑為50mm左右。
錨桿設置時應註意以下幾點:
1)巖土層錨桿的允許拉力與巖土層的性質關系很大,在硬巖土層內最大拉力可達1500kN,在壹般黏性土或非黏性土中,單錨拉力約為300～600kN,因此錨桿的錨固層應盡量設置在良好的巖土層內。
2)錨桿設置前,應對地基層的構成、巖土的性質、地下水情況進行詳細勘察,不允許將錨固層設置在有機土層或液性指數IL＜0.9或液限ωL＞50%的黏土地基,或相對密度Dr＜0.3的松散地層內。
3)在允許情況下,盡可能采用群錨,避免使用單根錨桿。
4)各個部分的錨桿都不得密接或交叉設置。
5)錨桿要避開鄰近的地下構築物和管道以及其他障礙物。
6)巖土層錨桿非錨固段部分,要保證不與周圍巖土體黏結,並適當隔離,以便當巖土滑動時,能夠自由伸長,有利於錨固力均勻地傳給錨固段,而不影響錨桿的承載能力。
7)在有腐蝕性介質作用的巖土層內,錨桿應進行防腐。
4.土層錨桿的施工
(1)施工準備
1)根據地質勘查報告,摸清工程區域地質水文情況,為規劃設置土層錨桿提供科學依據,同時查明錨桿設計位置的地下障礙物情況以及鉆孔、排水對鄰近建(構)築物的影響。
2)編制施工組織設計,根據工程結構,地質、水文情況及施工機具、場地、技術條件制定施工方案,進行施工部署及平面布置,劃分區段;選定並準備鉆孔機具及配套和材料加工設備;委托安排錨桿及零件制作;進行技術培訓;提出保證質量、安全和節約的技術措施。
3)按設計地面標高進行場地平整,拆遷施工區域內的報廢建(構)築物、水、電、通信線路,挖除工程部位地面以下3m內的地下障礙物。
4)開挖邊坡,按錨桿尺寸進行鉆孔、穿筋、灌漿、張拉、錨錠等工藝試驗,並做抗拔試驗,檢驗錨桿質量,以取得必要的技術數據。
5)在施工區域內設置臨時設施,修建施工便道及排水溝,安裝臨時水電線路,搭設鉆機平臺,將施工機具設備運進現場並安裝維修試運轉,檢查機械、鉆具、工具等是否完好齊全。
6)進行技術交底,搞清錨桿排數、孔位高低、孔距、孔深、錨桿及錨固件形式,清點錨桿及錨固件數量。
7)進行施工放線,定出擋土墻、樁基線和各個錨桿孔的孔位,錨桿的傾斜角。
8)做好鉆桿用鋼筋、水泥、砂子等的備料工作,並將使用的水泥、砂子按設計規定配合比做砂漿強度試驗。錨桿對焊或幫條焊應做焊接強度試驗,驗證能否滿足設計要求。
(2)施工程序
土層錨桿施工程序為(水作業鉆進法):土方開挖→測量、放線定位→鉆機就位→接鉆桿→校正孔位→調整角度→打開水源→鉆孔→提出內鉆桿→沖洗→鉆至設計深度→反復提內鉆桿→插鋼筋(或鋼絞線)→壓力灌漿→養護→裸露主筋防銹→上橫梁(或預應力錨件)→焊錨具→張拉(僅用於預應力錨桿)→錨頭(錨具)鎖定。
土層錨桿幹作業施工程序與水作業鉆進法基本相同,只是鉆孔中不用水沖洗泥渣成孔,而是幹法使土體順螺桿挑出孔外成孔。
(二)錨索制作方法
1.錨索的結構
錨索的結構如圖5-18所示。壹束錨索主要由以下幾部分組成:鋼絞線(或鋼絲)、定位支撐環、限位器(或內錨頭)。
圖5-18 錨索結構示意圖
(1)鋼絞線
鋼絞線是錨索的主體部分,它承受全部拉力,壹束錨索根據設計承載力的大小,由壹定直徑的幾根鋼絞線組合而成,鋼絞線的規格如表5-6所示。
表5-6 鋼絞線基本參數表
註:未註括號直徑為《GB/T5224—2003預應力混凝土用鋼絞線》,註括號直徑為GB5224—1985標準。
(2)定位支撐環
用來分隔支撐鋼絞線和註漿管,應根據孔徑和鋼絞線根數制作。
(3)內錨頭
抵抗張拉力,將力傳遞給錨固段巖體。圖5-19所示為錨索與脹殼式錨頭組裝示意圖。
圖5-19 錨索與脹殼式錨頭組裝示意圖
2.錨索施工流程
錨索制作→錨索安裝→註漿→張拉→鎖定→補漿→封錨。
3.錨索的制作及要求
應按設計孔深要求並預留張拉段,按尺寸下料、平放、安裝、定位支撐環等。
(1)材料及檢驗
1)預應力鋼絞線進場時,應按現行國家標準《(GB/T5224—2003)預應力混凝土用鋼絞線》等的規定抽取試件做力學性能檢驗,其質量必須符合有關標準的規定。①檢查數量。按進場的批次和產品的抽樣檢驗方案確定。②檢驗方法。檢查產品合格證、出廠檢驗報告和進場復驗報告。
2)無黏結預應力鋼絞線的塗包質量應符合無黏結預應力鋼絞線標準的規定。①檢查數量。每60t為壹批,每批抽取壹組試件。②檢驗方法。觀察:無黏結預應力鋼絞線護套應光滑、無裂縫,無明顯褶皺。檢查:產品合格證、出廠檢驗報告和進場復驗報告。
(2)錨索下料
鋼絞線下料長度應符合錨索的設計尺寸及張拉工藝操作需要。計算公式如下:
L=s+h (5-3)
式中:L為鋼絞線下料長度(m);s為實測孔深長度(m);h為錨墊板外鋼絞線使用長度,包括工作錨板、限位板、工具錨板的厚度、張拉千斤頂長度和工具錨板外必要的安全長度之和(m)。
鋼絞線必須采用切割機下料,嚴禁使用電弧或乙炔焰切割。雷雨時不應進行室外作業。
設計長度相同的錨索,其鋼絞線下料長度應相同,其長度誤差不應大於±10mm。
(3)錨索制作
1)編束前對鋼絞線進行外觀檢查,要確保每根鋼絞線順直,不扭不叉,排列均勻,除銹除油汙,對有死彎、機械損壞及銹坑處應剔除。編束時,嚴格按照設計圖紙安裝,保證錨索的“平、直、順”。
2)錨索制作應在專用工作臺上進行,應具有良好的防雨、防汙染設施。
3)無黏結鋼絞線編索前,應將錨固段及錨頭FG套管剝去,使用清洗劑洗去油脂並套上止油護套,並對裸露鋼絞線進行防護。
4)錨索根據設計結構進行制作,隔離架應按設計要求設置,其間距允許偏差50mm。
5)錨索編制中鋼絞線應壹端對齊,排列平順,不得扭結,綁紮牢固,綁紮間距宜為2.0m。
6)導向帽應按設計要求制作,與索體連接應牢固可靠。
7)隔離架、導向帽和架線環應由鋼、塑料或其他對桿體無害的材料組成,不得使用木質隔離架。
8)錨索制成後,經檢驗合格應簽發合格證,並進行編號,掛標示牌,註明生產日期、使用部位、孔號。
合格錨索應按編號整齊、平順地存放在距地面20cm以上的支架或墊木上,不得疊壓存放。支架間距宜為1.0～1.5m,並進行臨時防護。錨索存放場地應幹燥、通風,不得接觸硫化物、氯化物、亞硫酸鹽、亞硝酸鹽等有害物質,並應避免雜散電流。
4.錨索安裝
(1)錨索安裝有關要求
1)無黏結鋼絞線若PE套管破損,必須修復合格後方能安裝。
2)核對錨索編號與孔號壹致,安裝時利用錨索的重力,人工與機械結合,平順緩緩推進,使之下滑到位,放後不得隨意敲擊,不得懸掛重物,註漿管與錨索壹同放入鉆孔。
3)施工現場待安裝的錨索,應按序號順直存放在距地面20cm以上的承索架(臺)上,並采取必要的防汙染措施。
4)錨索應壹次放置到位,避免在安裝過程中反復拖動索體。
5)錨索安裝完畢後,應對外露鋼絞線進行臨時防護。
(2)安裝機械式內錨頭
(3)防腐處理
非錨固的無黏結部分,除銹,塗潤滑油、瀝青,外套塑料管、接頭及端頭處用防水膠帶纏封,以免水及砂漿滲入。