3.安放拉杆
锚杆用的拉杆,常用的有钢管(钻杆用作拉杆)、粗钢筋、钢丝束和钢绞线。主要根据锚杆的承载能力和现有材料的情况来选择。承载能力较小时,多用粗钢筋;承载能力较大时,多用钢绞线。
(1)钢筋拉杆
钢筋拉杆由一根或数根粗钢筋组合而成,如为数根粗钢筋则需用绑扎或电焊连接成一体。其长度应按锚杆设计长度加上张拉长度(等于支撑围檩高度加锚座厚度加螺母高度)。
对有自由段的锚杆,钢筋拉杆的自由段要做好防腐和隔离处理。防腐层施工时,宜清除拉杆上的铁锈,再涂一度环氧防腐漆冷底子油,待其干燥后,再涂一度环氧玻璃铜(或玻璃聚氨酷预聚体等),待其固化后,再缠绕两层聚乙烯塑料薄膜。
锚杆的长度一般都在10m以上,有的达30m甚至更长。为了将拉杆安置在钻孔的中心,防止自由段产生过大的挠度和插入钻孔时不搅动土壁;对锚固段,还为了增加拉杆与锚固体的握裹力,所以在拉杆表面需设置定位器(或撑筋环)。
粗钢筋拉杆如过长,为了安装方便可分段制作,用对焊和搭接焊等方法进行连接,电焊要符合《钢筋焊接及验收规程》的有关规定。
(2)钢丝束拉杆
钢丝束拉杆可以制成通长一根,它的柔性较好,往钻孔中沉放较方便。但施工时应将灌浆管与钢丝束绑扎在一起同时沉放,否则放置灌浆管有困难。
钢丝束拉杆的自由段需理顺扎紧,然后进行防腐处理。防腐方法可用玻璃纤维布缠绕两层,外面再用粘胶带缠绕,亦可将钢丝束拉杆的自由段插入特制护管内,护管与孔壁间的空隙可与锚固段同时进行灌浆。
钢丝束拉杆的锚头要能保证各根钢丝受力均匀,常用者有镦头锚具等,可按预应力结构锚具选用。
沉放钢丝束时要对准钻孔中心,如有偏斜易将钢丝束端部插入孔壁内,既破坏了孔壁引起坍孔,又可能堵塞灌浆管。为此,可用一长25cm的小竹筒将钢丝束下端套起来。
(3)钢绞线拉杆
钢绞线拉杆的柔性更好,向钻孔中沉放更容易。
锚固段的钢绞线要仔细清除其表面的油脂,以保证与锚固体砂浆有良好的粘结。自由段的钢绞线要套以聚丙烯防护套等进行防腐处理。
钢绞线拉杆需用特制的定位架。
4.压力灌浆
压力灌浆是锚杆施工中的一个重要工序。施工时,应将有关数据记录下来,以备将来查用。灌浆的作用是:①形成锚固段,将锚杆锚固在土层中;②防止钢拉杆腐蚀;③充填土层中的孔隙和裂缝。
灌浆的浆液为水泥砂浆(细砂)或水泥浆。拌合水泥浆或水泥砂浆所用的水,一般应避免采用含高浓度氯化物的水,因为它会加速钢拉杆的腐蚀。若对水质有疑问,应事先进行化验。
一次灌浆法宜选用灰砂比1:1~1:2、水灰比0.38~0.45的水泥砂浆,或水灰比0.4~0.50的水泥浆;二次灌浆法中的二次高压灌浆,宜用水灰比0.45~0.55的水泥浆。
灌浆方法有一次灌浆法和二次灌浆法两种。一次灌浆法只用一根灌浆管,利用2DN-15/40型等泥浆泵进行灌浆,灌浆管端距孔底20cm左右,待浆液流出孔口时,用水泥袋纸等捣塞入孔口,并用湿粘土封堵孔口,严密捣实,再以2~4MPa的压力进行补灌,要稳压数分钟灌浆才告结束。
二次灌浆法要用两根灌浆管(直径3/4in镀锌铁管),第一次灌浆用灌浆管的管端距离锚杆末端50cm左右(下图),管底出口处用黑胶布等封住,以防沉放时土进入管口。第二次灌浆用灌浆管的管端距离锚杆末端100cm左右,管底出口处亦用黑胶布封位,且从管端50cm处开始向上每隔2m左右做出1m长的花管,花管的孔眼为φ8mm,花管做几段视锚固段长度而定。
图:二次灌浆法灌浆管的布置
1-锚头;2-第一次灌浆用灌浆管;3-第二次灌浆用灌浆管;
4-粗钢筋锚杆;5-定位器;6-塑料瓶
第一次灌浆是灌筑水泥砂浆,利用普通的单缸活塞式压浆机,其压力为0.3~0.5MPa,流量为100L/min。水泥砂浆在上述压力作用下冲击封口的黑胶布流向钻孔。钻孔后曾用清水洗孔,孔内可能残留有部分水和泥浆,但由于灌入的水泥砂浆相对密度较大,能够将残留在孔内的泥浆等置换出来。第一次灌浆量根据孔径和锚固段的长度而定。第一次灌浆后把灌浆管拔出,可以重复使用。
待第一次灌筑的浆液强度达到5MPa后,进行第二次灌浆,利用BW200-40/50型等泥浆泵,控制压力为2.5~5.0MPa左右,要稳压2min,浆液冲破第一次灌浆体,向锚固体与土的接触面之间扩散,使锚固体直径扩大(下图),增加径向压应力。由于挤压作用,使锚固体周围的土受到压缩,孔隙比减小,含水量减少,也提高了土的内摩擦角。因此,二次灌浆法可以显著提高锚杆的承载能力。
图: 第二次灌浆后锚固体的截面 1-钢丝束;2-灌浆管;3-第一次灌浆体;4-第二次灌浆体;5-上体
如果钻孔时利用了外套管,还可利用外套管进行高压灌浆。其顺序是:向外拔几节外套管(一般每节长1.5m),加上帽盖,加压灌浆一次,压力约2MPa;再向外拔几个外套管,再加压灌浆,如此反复进行,直至全部外套管拔出为止。
5.锚杆张拉与施加预应力
锚杆压力灌浆后,待锚固段的强度大于15MPa并达到设计强度等级的75%后方可进行张拉。
锚杆宜张拉至设计荷载的0.9~1.0倍后,再按设计要求锁定。锚杆张拉控制应力,不应超过拉杆强度标准值的75%。
锚杆张拉时,其张拉顺序要考虑对邻近锚杆的影响。
6.锚杆试验
(1)一般规定
1)锚杆锚固段浆体强度达到15MPa或达到设计强度等级的75%时可进行锚杆试验。
2)加载装置(千斤顶、油泵)的额定压力必须大于试验压力,且试验前应进行标定。
3)加荷反力装置的承载力和刚度应满足最大试验荷载要求。
4)计量仪表(测力计、位移计等)应满足测试要求的精度。
5)基本试验和蠕变试验锚杆数量不应少于3根,且试验锚杆材料尺寸及施工工艺应与工程锚杆相同。
6)验收试验锚杆的数量应取锚杆总数的5%,且不得少于3根。
(2)基本试验
1)基本试验最大的试验荷载不宜超过锚杆杆体承载力标准值的0.9倍。
2)锚杆基本试验应采用循环加、卸荷载法,加荷等级与锚头位移测读间隔时间应按下表确定。
注:1.在每级加荷等级观测时间内,测读锚头位移不应少于3次。
2.在每级加荷等级观测时间内,锚头位移小于0.1mm时,可施加下一级荷载,否则应延长观测时间,直至锚头位移增量在2h内小于2.0mm时,方可施加下一级荷载。
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