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锚杆施工专项施工方案

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2020年4月19日
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国电长源堵河水电有限公司松树岭水电站
厂房后护坡危岩处理

预应力锚索专项施工方案

武汉长江科创科技发展有限公司
松树岭水电站危岩处理工程项目经理部

.8.8

批 准：韩 炜

校 核：范冬冬

编 写：刘 佳 田生庆

锚杆施工
锚杆施工工艺流程图见图1-3。
施工准备
钻孔
清孔
安装锚杆
孔内注浆
拉拔试验
锚杆加工运输
浆液制备
验收
钻孔验收

图1- 3锚杆施工工艺流程图

材料
（1）锚杆的材料应按施工图纸的要求，对于普通注浆锚杆和张拉锚杆，选用Ⅲ级螺纹钢筋或变形钢筋。
（2）水泥：采用强度等级不低于42.5MPa的普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。
（3）水：拌制砂浆的用水质量应满足DL/T5144- 有关条款的规定。
（4）砂：采用最大粒径小于2.5mm的中细砂。
（5）外加剂：速凝剂和其它外加剂的品质，应符合GB8076- 的规定。
锚杆孔的钻孔
（1）锚杆孔的开孔应按施工图纸布置的钻孔位置进行，其孔位偏差应不大于100mm。
（2）各种锚杆的角度偏差应符合施工图纸的要求。施工图纸未作规定时，其系统锚杆的孔轴方向应垂直于开挖面；局部加固锚杆的孔轴方向一般与可能滑动方向相反，并与可能滑动面的倾向成约45°的交角。
（3）注浆锚杆的钻孔孔径应满足施工图纸要求。按照招标技术文件规定，采用“先安装锚杆后注浆”的施工方法，其钻头直径应比锚杆直径大25mm以上。
（4）锚杆孔深度必须达到施工图纸的规定，孔深偏差值不大于50mm。
锚杆的安装和注浆
1）砂浆强度等级应满足施工图纸要求。水泥砂浆配合比，应在以下规定的范围内经过试验选定：
水泥：砂=1:1～1:2（重量比）；
水泥：水=1:0.38～1:0.45。
2）锚杆安装前，应进行调直、除锈和除油污处理，孔内的积水和岩粉应吹洗干净。
3）使用注浆器注浆前，应用水或高水灰比的砂浆滑润管路。
4）锚杆安装采用“先插锚杆后注浆”的程序时，对于俯孔，先插入锚杆和注浆管，锚杆应插入孔底并对中，注浆管应插至距孔底50～100mm，注浆时，孔口溢出浓浆后缓慢将注浆管拔出；对于仰孔，需设置排气管，排气管应插至距孔底30～50mm，注浆管布置于孔口（插入锚杆孔内的长度不宜小于200mm），孔口封堵，注浆时，排气管排出浓浆后停止注浆，并闭浆至浆液初凝。
5）锚杆安装后五天内，不得敲击、碰撞、拉拔锚杆和悬挂重物。

预应力锚索施工
预应力锚索施工工艺流程图见图1-4。

图1- 1锚索工艺流程图

施工准备
钢绞线检查下料
钻机就位固定
钢绞线运输
钻孔
锚索制作
孔道验收
附件加工
锚索安装
锚固段灌浆
张拉锚固
封孔回填灌浆
补偿张拉
锚头保护

浆材制作
混凝土拌制

材料及试验
（1）锚索用钢绞线为带PE套管的无粘结预应力钢绞线，预应力钢绞线采用1860级高强度低松弛钢绞线，应符合JIS G3536- 、GB5223- 和JG161- 的有关规定。
（2）预应力锚索使用的锚具应符合GB/T14370- 的有关规定。
（3）灌浆管、排气管均采用PE塑料管，要求管路系统耐压值不低于设计灌浆压力的1.5倍，且不低于0.5MPa；隔离支架、对中支架和导向帽采用工厂加工的PE塑料制品。
波纹管采用HDPE（高密度PE）单壁双波纹套管，波纹管壁厚不小于1.0mm±0.1mm，波纹间距12mm±1mm，齿高不小于7.5mm±0.1mm，严禁采用带色的再生料生产的波纹管，以保证波纹管的质量。波纹管主要性能参数应符合以下要求：
密度：≥0.93kg/m3；
抗拉强度（23℃、试验速度50mm/min）：≥25MPa；
硬度（肖氏D级）：≥65；
抗环境应力裂纹：200h无裂纹。
（4）水泥：注浆用水泥应采用强度等级42.5MPa的高抗硫酸盐硅酸盐水泥；边坡锚索锚墩用水泥应采用强度等级42.5MPa的普通硅酸盐水泥。
（5）砂：采用最大粒径小于2.5mm的中细砂。
（6）外加剂：注浆水泥砂浆中添加的速凝剂和其它外加剂，其品质应符合GB8076- 的规定，用量应根据配合比试验确定。
（7）预应力锚索施工前，承包人应按监理人指示先进行锚索张拉试验，张拉次序应严格按施工图纸进行，试验锚索的数量和位置由监理人确定。
（8）进行锚索试验时，应认真记录压力传感器和千斤顶的读数，以及试验锚索在不同张拉吨位的伸长值，记录成果应提交监理人。进行试验性张拉时，应有监理人在场。
预应力锚索的造孔和保护
（1）预应力锚索钻孔的位置、方向、孔径及孔深，应符合施工图纸要求。钻孔的开孔偏差不得超过10cm，孔斜度不得大于孔深的2%，方位角允许偏差为3°，钻孔孔径不应小于施工图纸和厂家产品说明书规定的要求，终孔有效孔深不得欠深，且不大于设计深度40cm。
（2）钻孔机具应经监理人批准，所选钻机应适合打各种角度的孔，钻孔深度应满足施工图纸的要求，钻头应选用硬质合金钢钻头或金刚石钻头。
（3）预应力锚索的锚固端应位于稳定的基岩中，若孔深已达到预定施工图纸所示的深度，而仍处于破碎带或断层等软弱岩层时，应延长孔深，继续钻进，直至监理人认可为止。
（4）在堆积体、崩积层边坡的松散体中钻孔应采取套管跟进保护钻孔。待堆积体、崩积层边坡的松散体中套管保护钻孔钻到设计孔深并用高压风彻底吹净钻孔后，在套管内放入保护管，才能将套管拔出。保护管接头外表面涂刷防腐蚀涂料，涂刷前将铁锈、氧化皮、油污、灰尘、水分等污物清除干净。在安装锚索前，应将钻孔孔口堵塞保护。
（5）对于破碎带或渗水量较大的钻孔，在安装锚索前，应按监理人指示对锚孔采取固结灌浆处理。
（6）承包人应记录每一钻孔的尺寸、钻进速度和岩芯记录等数据。
预应力锚索的制作与安装
锚索制作：
（1）钢绞线下料：钢绞线切断采用砂轮机，要求切口整齐无散头现象，下料长度应考虑到混凝土锚墩（垫座）厚度、钢垫板厚度、千斤顶长度、工具锚和工作锚的厚度要求，并适当留有余度。钢绞线在全长范围内不允许有接头或连接器。每根钢绞线都应完整无损，没有裂隙、疤痕、伤痕和其它缺陷，且表面不能有油污、润滑剂和污垢。
（2）锚固段去皮洗油：锚固段钢绞线按设计锚固段长度去皮洗油，误差应在1cm以内，由于钢绞线长度下料误差，去皮洗油长度应以最短一根为准。采用电工刀锯口，人工拉拔方法去皮，洗油时采用专用工具将钢绞线松开，用汽油人工逐根清洗，干净棉纱擦干，保证钢丝上无油膜存在，以确保钢绞线与水泥胶结体之间有牢固的粘结力。
（3）编号标识：将钢绞线和进、回浆管、排气管平行摊于木制工作台上，对钢绞线和不同的管道进行编号，并在外端用不同颜色或挂牌区别。
（4）编制锚索体：将进、回浆管、排气管内圈钢绞线、外圈钢绞线捆扎成一束。钢绞线之间、钢绞线与各管道之间用隔离支架分离，内锚段隔离支架间距1m，两对隔离支架间绑扎一道无锌铅丝成枣核状。自由段和外锚段隔离支架间距2m，绑扎时应保证钢绞线平行不得交叉。
灌浆管要平顺，不得弯曲、破损，已安装的灌浆管在灌浆前应检查其是否通畅，不通畅的要更换。管道安装检查完毕，管口临时封闭，并挂牌编号。
（5）安装波纹管：将钢绞线束装入波纹管内，波纹管靠近内锚固段顶端安装PE塑料导向帽。导向帽末端可根据设计要求预留出浆孔。灌浆管及排气管的按设计图纸要求布置，以保证波纹管内外灌浆及排气要求。
（6）波纹管封堵器制作：为保证波纹管内灌浆质量，根据设计要求在波纹管内设置封堵器，封堵器由波纹管、隔离及对中支架、石棉、锚索体、灌浆管、捆扎铅丝等组成。封堵器的位置及制作严格按图纸要求。
（7）安装对中支架：在波纹管外侧安置成型的对中支架，对中支架间距在内锚固段为1.0m，自由段为2.0m，位置和隔离支架对齐，对中支架与锚索体之间应牢固绑扎，防止锚索入孔时对中支架与锚索体产生相对滑动。
（8）对制作好的锚索应妥善存放，应采取保护措施防止钢丝或钢绞线锈蚀。运输过程中应防止锚索发生弯曲、扭转和损伤。并登记、挂牌标明锚索编号、长度等。存放点要求防潮、防水、防锈、防腐蚀、防污染。对存放时间较长的锚索在使用前要进行严格的检查。
安 装：
（1）穿索时锚索曲率半径不宜小于3m。
（2）对钻孔进行通孔检查，孔中塌孔、掉块应清理干净，不得欠深。
（3）锚索入孔时，应一次穿索到位，不得重复的抽动、扭转锚索体，且送入孔道的速度应均匀，防止损坏锚索体，防止锚索体整体扭转。
（4）穿索中不得损坏锚索结构，否则应予更换。
（5）锚索安装完毕后，应对外露钢绞线进行临时防护。
锚索孔的灌浆
（1）在垫墩（锚墩）拆模板后，即可进行锚索灌浆，灌浆工作开始前，应经过灌浆管送入压缩空气，将钻孔孔道的积水排干。
（2）在钢垫板上用螺钉固定灌浆定制锚板，锚板上开孔孔位与锚索张拉时的工作锚具一致。
（3）在定制锚板、钢垫板、外露钢绞线PE护套表面均涂抹一层润滑油，以便于灌浆后剥离表面粘结的水泥结石。
（4）利用钢垫板加工过程中已钻设的6个M12螺栓孔(深30mm或0.8倍垫板厚度)固定灌浆钢罩，灌浆管与排气管伸出灌浆钢罩，钢罩朝上的一侧开设一个φ18mm（或设计图纸规定直径）的出浆管，钢罩与钢垫板之间应设置橡胶垫圈，防止灌浆时漏浆。
（5）灌浆水泥采用42.5级中抗硫酸盐硅酸盐水泥，水泥浆强度等级为M35(7d)。灌浆采用水泥浓浆灌注，水泥浆水灰比为0.4:1，具体配比及外加剂掺量应经过试验确定，试验成果应报监理人批准，同时抄送设计。
（6）灌浆时灌浆管进浆，排气管上安装压力表，采用有压循环灌浆法。开始灌浆时，敞开排气管，以排出气体、水和稀浆，回浓浆时逐步关闭排气阀，使回浆压力达到0.4MPa，吸浆率小于1L/min时，再屏浆30min即可结束。
（7）一个内锚段的灌浆应连续不断灌满，原则上控制在4小时以内灌完，不允许中途停灌。
（8）内锚段的灌浆应在锚索入孔后24小时内完成。灌浆完成后，7天内不得扰动锚索。
（9）灌浆结束，浆体终凝后再卸下灌浆钢罩、定制锚板，并应对其冲洗干净，以便再次使用。
锚索张拉锚固
（1）当内锚段灌浆达到设计强度，即可进行张拉。张拉前要计算每根锚索的理论伸长值。
（2）张拉设备的率定
为保证张拉控制力的准确性，在张拉作业前需对张拉设备系统（包括千斤顶、油管、压力表等）进行“油压值-张拉力”的率定，并经监理人批准后方可使用。
（3）锚索张拉操作
1）安装测力计（适用于需进行应力监测的锚索）。
2）安装锚板、夹片、限位板、千斤顶及工具锚。安装前锚板上的锥形孔及夹片表面应保持清洁，为便于卸下工具锚，工具夹片可涂抹少量润滑剂。工具锥板上孔的排列位置需与前端工作锚的孔位一致，不允许在千斤顶的穿心孔中钢绞线发生交叉现象。
3）锚索正式张拉前，先对每股钢绞线施加30kN的张拉荷载进行预张拉，以使锚索各钢绞线受力均匀、完全平直，并将该荷载锁定在锚板上。再将所有钢绞线一起张拉至超张拉荷载。张拉控制以拉力为主，辅以伸长值校验。
4）张拉过程中，当达到每一级的控制张拉力后稳定5min即可进行下一级张拉，达到最后一级张拉力后稳定30min，即可锁定。锁定后48h内，若预应力损失超过设计张拉力的10％时，应进行补偿张拉。 kN级预应力锚索张拉力分级：350kN、550kN、750kN、1050kN、1250kN、1450kN、1650kN、1850kN、 kN。
5）张拉时应记录每一级荷载伸长值和稳压时的变形量，且与理论伸长值进行比较，如果实测伸长值大于计算值的10%或小于5%，应查明原因并作相应的处理。
6）加荷、卸荷速率应平稳。张拉时，升荷速率每分钟不宜超过设计应力的1/10，卸荷速率每分钟不超过设计应力的1/5。
7）锚索张拉时，应采取措施，尽量避免邻近已锁定锚索产生应力松弛。
8）锚索张拉时应通知监理人到场，并及时准确记录油压表编号、读数、千斤顶伸长值、夹片外露长度等。
9）根据设计文件或监理人的指示进行试验束的张拉，试验束的数量和位置由监理人确定。在进行锚索试验时，应认真记录压力传感器的读数、千斤顶的读数以及试验束在不同张拉吨位时的伸长值，记录成果应及时报送监理人，每次进行试验束张拉，必须有监理人在场时进行。
10）张拉检验标准
a. 到达控制拉力，未发生断丝和滑丝，视为合格锚索。
b. 达到控制拉力，断丝不超过2根，且油压不下降，视为基本合格。
c. 如发生滑丝，要卸荷检查原因后重装夹片张拉。
d. 以下锚索为不合格锚索
① 断丝超过2根。
② 断丝1根，但千斤顶油压控制拉力下降超过5％。
③ 未达到控制拉力。
锚索锚头保护
（1）张拉（含补偿张拉）完成后，除用于安全监测的锚索外，锚具外的钢绞束除留存15cm外，其余部分应用砂轮切割机截去，锚头作永久的防锈保护。
（2）按施工图纸要求对锚头用混凝土封闭保护。混凝土浇筑前，应将锚具、钢绞线外露头、钢垫板表面水泥浆及锈蚀等清理干净，并将锚墩混凝土与锚头保护混凝土结合面凿毛，涂刷一道环氧基液，环氧基液配比可参见表6-17。外锚头保护混凝土为一级配C20(28d)。
7.3.7 质量检查
预应力锚索施工过程中，会同监理人进行以下项目的质量检查和检验：
（1）每批钢丝和钢绞线到货后的材质检验。
（2）预应力锚索安装入孔前，每个锚索孔应进行钻孔规格的检测和清孔质量的检查，并进行每根锚索的制作质量检查。
（3）锚固段灌浆前，抽样检验浆液试验成果，并对现场灌浆工艺进行逐项检查。
（4）预应力锚索张拉工作结束后，应对每根锚索的张拉应力和补偿张拉效果进行检查。
喷射混凝土
喷射混凝土施工工艺流程图见图1-5。

图1- 5喷砼施工工艺流程图
材料
（1）水泥：优先选用符合国家标准的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，当有防腐或特殊要求时，经监理人批准，可采用特种水泥。水泥强度等级应不低于42.5MPa。进场水泥应有生产厂家的质量证明书。
（2）骨料：细骨料应采用坚硬耐久的粗、中砂，砂的细度模数应大于2.5；粗骨料应采用耐久的卵石或碎石，其中砂的含水率一般以5%～7%为宜，喷射混凝土的骨料级配，应满足DL/T5181- 第7.1节的有关规定。回弹的骨料不能重复使用。
（3）水：应遵守DL/T5144- 有关条款的规定。
（4）外加剂：施工中可使用速凝、早强剂、减水等外加剂，其质量应符合GB8076- 和施工图纸要求，并有生产厂家的质量证明书，但速凝剂不得含氯。喷射混凝土的外加剂，应进行与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结试验。掺速凝剂的喷射混凝土初凝时间应不大于5min，终凝时间应不大于10min。
（5）钢筋（丝网：应采用屈服强度不低于235MPa热轧Ⅰ级光面钢筋，其质量应符合GB1499.1- 的有关规定。
配合比
（1）喷射混凝土配合比，应按施工图纸要求，经过室内试验和现场试验选定，试验成果应报送监理人批准。
（2）速凝剂的掺量应经过现场试验确定，喷射混凝土的初凝和终凝时间，应满足施工图纸和现场喷射工艺的要求。
配料、拌和及运输
（1）称量允许偏差
拌制混合料的称量允许偏差应符合下列规定：
水泥和速凝剂 ±2％
砂、石 ±3％
（2）搅拌时间
混合料搅拌时间应遵守下列规定：
1）采用容量小于400L的强制式搅拌机拌料时，搅拌时间不得少于60s；
2）采用自落式或滚筒式搅拌机拌料时，搅拌时间不得少于120s；
3）采用人工拌料时，拌料次数不少于三次，且混合料的颜色应均一；
4）混合料掺有外加剂时，搅拌时间应适当延长。
（3）运输和存放
1）运输存放混合料，应严防雨淋、滴水及混入大块石等杂物，装入喷射机前应过筛。
2）干混合料应随拌随用。无速凝剂掺入的混合料，存放时间不应超过2h；干混合料掺入速凝剂后，存放时间不应超过20min。
喷射混凝土准备工作
（1）在喷射混凝土前，对喷射面进行检查，并做好以下准备工作：
1）安设工作平台，保证作业区具有良好的通风和充分的照明设施；
2清除开挖面的浮石，清除墙脚的石渣和堆积物；
3）处理光滑岩面；
4）用高压风水枪冲洗喷面，对遇水易潮解的泥化岩层，应采用高压风清扫岩面；
5）埋设控制喷射混凝土厚度的标志。
（2）喷射作业前，应对施工机械设备，风、水管路和输电线路等进行全面检查和试运行。
（3）对受喷面漏水或渗水严重的喷射作业面埋设导管排水。
喷射混凝土施工
（1）喷射混凝土作业应分段分片依次进行，喷射顺序自下而上，素喷混凝土一次喷射厚度按DL/T5181- 表7.5.3的规定数据选用。
（2）分层喷射时，后一层应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再行喷射，应先用风水清洗喷层面。
（3）喷射机作业应严格执行喷射机的操作规程，应连续向喷射机供料，保持喷射机工作风压稳定。完成或因故中断喷射作业时，应清除喷射机和输料管内的积料，并冲洗干净。
（4）喷射混凝土养护：喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护；养护时间不得少于7天，重要工程不得少于14天；气温低于+5℃时，不得喷水养护；当喷射混凝土周围的空气湿度达到或超过85％时，经监理人同意，可准予自然养护。
（5）冬季施工喷射作业区的气温不应低于+5℃；混合料进入喷射机的温度不应低于+5℃。普通硅酸盐水泥或矿渣水泥配制的喷射混凝土分别低于设计强度30％和40％时，不得受冻。
钢筋网喷射混凝土施工
（1）钢筋网的钢筋规格和质量、网格尺寸均应满足施工图纸的要求。钢筋使用前应除锈、除污处理。钢筋网应沿开挖面铺设，并应与锚杆（或钢筋）连接牢固。
（2）钢筋（丝）网应沿开挖面铺设，宜在岩面喷射一层混凝土后铺设。钢筋网与壁面距离3~5cm。捆扎要牢固，在有锚杆的部位宜用焊接法把钢筋网与锚杆联接在一起。
（3）钢筋（丝）网喷射混凝土支护厚度应满足设计要求和监理人的指示。
喷射混凝土的质量检查
（1）材料质量检查：按有关规定，进行喷射混凝土材料、配合比，以及抗压强度的抽样检验，并将检验成果提交监理人。应达到下列要求：
1）水泥和速凝剂等外加剂应符合国家或行业标准的规定，并应有出厂合格证书；砂石料的质量应符合施工图纸的要求。每批原材料进厂后均应进行抽样检查。
2）喷射混凝土的材料配合比，每班作业应至少抽检两次，抽检记录应提交监理人。
3）喷射混凝土的强度抽检试件必须在喷射作业过程中抽样，或在喷射混凝土达到一定强度后，在指定部位钻取芯样。喷射混凝土抗压强度应符合DL/T5181- 第10.2.4条的规定。对重要工程，还应测定其抗拉强度、围岩黏结强度和抗渗性能等。
（2）喷层厚度检查：应按DL/T5181- 第10.2.6条中的规定进行喷层厚度检查。检查记录应提交监理人。
（3）喷射外观质量检查：经监理人检查，发现喷射混凝土的鼓皮、剥落、强度偏低或有其它缺陷的部位，及时予以清理和修补。