锚索框格梁设计说明.docx
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锚索框格梁护坡设计说明
1.设计规范与技术标准
1.1设计规范
1.《公路挡土墙设计与施工技术规范》(送审稿)
2.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)
3.《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)
4.《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD62-2007)
5.《公路工程抗震规范》(JTJB02-2013)
6.《公路路基施工技术规范》(JTGF10-2006)
7.《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)
1.2技术标准
1.地震烈度:
地震基本烈度Ⅶ度。
2.主要材料
2.1混凝土
竖向肋柱柱身采用C30混凝土;横向I型、II型肋柱柱身采用C30混凝土。
混凝土必须是《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)所规定的混凝土。
2.2普通钢筋
设计采用钢筋为HRB400,HRB400钢筋质量要求符合《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》(GB/T1499.2-2007)标准。
2.3预应力钢材
预应力钢绞线采用符合《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T5224-2003)国家标准生产的高强度低松弛预应力钢绞线,公称直径15.2毫米,标准强度为1860MPa,弹性模量为1.95X105MPa.
2.4锚具
锚固端锚具推荐采用15-4圆形锚具,锚垫板采用A3钢板,厚25mm。
2.5管材
设计采用φ146钢套管和φ78钢套管,管壁厚3〜5mm,钢管质量应满足《直缝电焊钢管》(GB/T13793-2008)的规定。
2.6水泥砂浆
水泥砂浆的配比依据《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)的规定,浆体强度≥30Mpa,必须为生产日期在3个月内的42.5级新鲜硅酸盐水泥配制的水泥砂浆,水灰比为0.40〜0.45,搅拌后的泌水率宜控制在2%,最大不超过3%。
可适当掺入对预应力筋无腐蚀作用的膨胀剂。
注浆要求饱满密实,注浆质量应作抽检。
2.7防锈漆
防锈漆质量要求:
涂层不脆,张拉时不脱壳,Ph值为5.0以上最好。
3.设计要点
3.1布置原则及尺寸关系
竖肋柱边坡均平行于路线布设,间距肋柱4米,对应位置关系参照框格形护坡典型横断面图。
3.2框格结构
3.2.1计算原理
框格形护坡墙背土压力据边坡的破坏模式,从土质、类土质及岩石边坡的特点,按圆弧法、层面、结构面的破坏体进行计算,结构计算按竖、横向肋柱的三弯距连续梁计算,根据确定的内力按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)对纵横向肋柱进行配筋,参照《公路挡土墙设计与施工技术规范》(送审稿)10.3节的规定计算
锚索锚固段长度,并采用计算破裂面确定锚索总长。
3.2.2锚索形式
锚索按框格形护坡典型断面图设置,根据计算结果由三排锚索组成。
锚索长度包括锚固段长度和自由段长度。
自由段长度指锚固端到破裂面的锚索长度。
锚固段的长度应根据锚固段地层抗拔力的需要而定。
不同岩性边坡的锚索长度详见附表1。
每排锚索均按坡面法线方向锚入山体,设计钻孔直径0.13m。
不同岩性边坡(Ti值)对应锚索长度计算表(附表1)
锚固岩层地质条件
Ti(Kpa)
自上至下锚索排数
锚索长度
自由段长度(m)
锚固段长度(m)
总长度(m)
风化砂、页岩互层、灰质页岩、泥质页岩
150WTiW250
第一排
15
10
25
第二排
15
10
25
第三排
15
10
25
细砂质及粉砂质泥岩
200WTi<400
第一排
10
10
20
第二排
10
10
20
第三排
10
10
20
薄层灰岩夹页岩
400WTiW600
第一排
7
6
13
第二排
6
7
13
第三排
5
8
13
薄层灰岩夹石灰质页岩,风化灰岩
600WTiW800
第一排
5
6
11
第二排
5
6
11
第三排
5
6
11
注:
Ti—锚孔壁对砂浆的极限抗剪强度
3.3锚固结构
锚固端锚具推荐采用15-4圆形锚具。
预应力钢绞线束采用一端张拉方式,锚索张拉吨位参照附表2。
锚索预应力张拉吨位一览表(附表2)
锚索
设计张拉吨位(T)
4φ15.2
46
4.施工要点
施工时除应严格遵守中华人民共和国交通部部颁标准《公路路基施工技术规范》(JTGF10-2006)、《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)有关要求外,尚应注意:
4.1材料
4.1.1混凝土
主肋柱柱身使用C30混凝土,必须仔细研究确定施工工艺和选用的材料,进行高强混凝土最佳配合比试验,控制质量,控制标准和检测方法,并严格执行。
建议采用同一厂家、同一品牌的水泥用料。
5.1.2钢材
普通钢筋、预应力钢材和锚具应按设计技术指标进行购货,并按照中华人民共和国交通部颁标准《公路路基施工技术规范》(JTGF10-2006)的有关要求,进行严格验收和检验。
钢绞线运抵后应放置在室内并防止锈蚀。
6.2土方开挖
7.2.1开挖顺序
边坡应遵循从上往下,从两侧向中间分级分段施工的原则,每开挖一级加固一级,再向下开挖;每施工一段加固一段,再开挖邻段。
切忌全段一次开挖,避免灾害事故的发生。
8.2.2土方爆破
边坡爆破严禁放大、中炮,防止因爆破引起灾害事故。
9.3肋柱施工
4.3.1钢筋的加工、安装和质量验收
所有钢筋的加工、安装和质量验收等均应按照《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T
F50-2011)的有关规定进行。
4.3.2肋柱布置及要求
土质及全风化层,地梁嵌入38〜40cm,三维植被网5〜7cm,骨架嵌入23〜25cm,三维植被网5〜7cm;强风化层,地梁嵌入25cm,中〜弱风化层:
地梁无法刻槽嵌入,地梁与骨架均培土25cm。
框格竖肋要上下顺直,横梁左右平齐,并确保钢筋砼的施工质量,当岩性为硬岩时,坡面难以平整,为保证框格美观,局部空洞要采用素碎补齐,工程量以现场计量为准。
框格横梁每隔3排框格设2cm的伸缩缝,设在框格中间,内填浸沥青木板。
肋柱定位必须准确,应垂直于路线,当实测边坡高度不以整10米计时,可适当调整最上一台肋柱高度,高度变化应平缓渐变,尽量减少破坏坡面原状土及植被。
4.3.3施工注意事项
单根竖向肋柱及锚索施工完毕后,应按图所示施工工序开挖出其余肋柱槽并浇筑。
肋柱内管道应按设计设置#字型定位钢筋并点焊在主筋上,不容许铁丝定位,确保管道在浇筑混凝土时不上浮、不变位。
管道设置的容许偏差不得大于±1厘米,横向不得大于0.5厘米。
肋柱加密箍筋间距可根据实际情况调整,确保预埋管道位置正确。
每段肋柱混凝土浇筑后应立即检查每一管道是否漏浆和堵管。
锚索肋柱强度满足设计要求,外观上顺直、美观,无麻面。
4.4绿化施工
草种应选择对土质要求不高,适应贫瘠、耐盐碱、耐旱、耐寒、生长快、根系发达、枝叶繁茂和绿期长的草种,草籽的播种应该选择适合的季节,草籽埋入深度应不小于5cm。
为使草籽均匀分布,可先将种子与砂、干土或锯末混合播种。
竣工后应定期洒水、施肥,做好后期管理工作。
4.5锚索工程施工
4.5.1造孔
(1)锚孔钻进应采用无水干钻。
为满足锚固要求,锚固段造孔时,不得采用泥浆等有碍结合强度的护壁造孔,如确需要护壁时,可采用水泥浆护壁。
成孔后应将孔内岩粉,碎屑及积水排出,保持孔内干燥及孔壁的干净粗糙。
(2)钻孔机具的选择:
应当根据锚固地层的类型、钻孔直径、钻孔深度、锚固工地的场地条件等来选取钻孔设备,在塑性粘土中,可以采用螺旋钻凿或取芯钻凿设备。
而在岩层中应采用以压缩空气为动力的潜孔冲击钻机,在岩层破碎或松散的地层中应采用跟套管钻进技术,以保证钻孔完整不坍塌。
(3)严格按照设计图中锚索间距、倾角、高程进行施工,当地形条件受限无法施工时,应会同监理、设计人员拟定新孔位,在未征得监理、设计单位同意时,不得善自变更设计。
(4)钻孔偏差:
较好岩石地基为1/100〜1/200;砾石层、坡积层及不均匀地层,其精度在1/50之下;较深的的钻孔,可放宽要求。
钻孔深度应满足锚固段的有效长度及安全储备并有不小于0.5m的预留深度。
如钻孔时发现锚固段地层差于设计资料时,应及时通知监理工程师和设计单位,以便确定是否增加孔深或采用其它特殊措施来满足设计要求。
钻孔的孔径、倾角、方向角等的误差,参照国际锚固协会(FIP)地锚规范,采用如下值:
与锚固钻孔轴的误差在75mm以下;与设计锚固轴线的倾角、水平角误差在±2.5。
以下;锚固孔布置误差为锚索长的1/30以下。
(5)在穿钢绞线前应用压缩空气在钻孔内充分冲洗,确保锚孔清洗干净。
(6)在高边坡或场地受限处施工锚索时,应搭建满足相应承重能力的脚手架。
4.5.2锚索制作、运输及安装
5.5.2.1锚索材料
(1)采用4股φ15.2预应力钢绞线,预应力钢绞线必须符合冶金工业部现行的《预应力混凝土用钢绞线》国家标准GB5224-2003的规定,通过现场抽检钢绞线的强度、弹性模量、截面积、延伸量和硬度确定是否符合规定,对不合格产品严禁使用。
(2)要求钢绞线必须保证粘结力,无油污及泥土等物质沾污,及无腐蚀砸伤和死弯等;钢绞线运抵后应放置在室内并防止锈蚀。
4.5.2.2锚索制作
锚索应按照设计的锚固段、自由(张拉)段、锁定头的长度和结构要求制作。
制作工序如下:
(1)下料:
采用机械切割机切割满足锚索设计及张拉操作要求的长度的钢绞线。
严禁采用电焊或气焊切割。
(2)在加工车间或厂棚内利用特殊的支架将切割好的钢绞线摆平顺,进行必要的清污除锈处理。
(3)对进行了除锈处理的钢绞线涂刷强力防腐涂料,然后在自由段再涂防护油并套上套塑管,套塑管应采用管壁均匀,厚度为1mm的原生塑料管或尼龙管材,不宜采用聚氯乙稀塑料,中间不得有接头和接缝。
自由段与锚固段相接处应采用粘胶带或其它止水材料缠封。
如采用无粘结钢铰线,可省略此工序,但应将锚固段除去油污。
最后用特殊的扩张环、紧箍环等把已处理好的钢绞线按设计图组合在一起制成锚索,锚索上应有一根通至底部的灌浆管。
扩张环可采用聚乙烯材料模塑加工(材料弹性模量应小于浆体凝固后的弹性模量)。
紧箍环可采用8#铅丝绑扎而成。
为防止钢绞线散开,影响设锚,同时避免下锚时,泥土灌入堵塞注浆管,锚固体前端采用锥形导向帽,导向帽应牢固地焊于钢绞线上。
为防止钢绞线外的水泥浆体开裂,引起较大的预应力损失,应在锚固段钢绞线外包裹钢丝网,钢丝网孔大小为1.5X1.5cm2,钢丝网伸入锚索自由段内约50cm。
(4)钢绞线编束时,应逐根理顺,捆扎成束,不得紊乱。
(5)锚索制作完成后,应进行外观检验,并签发合格证。
用塑料包裹好,并卷成直径约2m的圈存放,并应按锚索长度、规格进行编号,使用前应经监理工程师认可。
4.5.2.3锚索运输
(1)锚索的运输与吊装应因地制宜拟定方案。
(2)锚索水平运输中,各支店间距不得大于2m,锚索弯转半径不宜过小,以不改锚束结构为限;垂直运输时,除主吊点外,其它吊点应能使锚索快速、安全脱钩;运输、吊装过程中,应细心操作。
不得损坏锚束及其防护涂层。
4.5.2.4锚索安装
(1)锚索入孔前应进行下列各项检验,并经监理工程师认可:
锚孔内及周围杂物必须清除干净;锚索长度应与设计孔深相符;锚索应无明显弯曲、扭转现象;锚索防护涂层无损伤,凡有损伤的必须修复。
(2)用人力将锚索抬起塞入钻好的锚孔中,若遇坍孔锚索未下至设计深度时,必须将其拔出,重新用钻机清孔,然后再下锚,直到满足设计要求为止。
下锚过程中不应损伤锚索的防护措施。
4.5.3注浆
4.5.3.1注浆工艺要求
(1)水泥砂浆采用标号不低于42.5级生产日期在3个月内的新鲜硅酸盐水泥配制的水泥砂浆,水灰比为0.40-0.45,搅拌后的泌水率宜控制在2%,最大不超过3%。
(2)当因工期等原因要求速凝时,可加速凝剂;也可以掺入对预应力钢绞线无腐蚀作用的膨胀剂等外加剂;其它配置不变。
4.5.3.2制浆注浆
(1)浆液应用搅拌机搅拌,达到规定稠度,直到均匀为止,然后缓慢搅拌,一直到灌浆结束。
具体操作,可按先放水,再放水泥,最后加砂。
全部投料后,在规定的时间内搅拌均匀。
采用转速为1500〜2000转/分的高速旋转式的和浆机,大约搅拌2分钟即可。
然后存入缓慢搅拌的储浆桶中,待计划的浆量储够后,开始注浆。
在不漏浆的情况下,每孔可一直灌满,不得分开灌入,以免浆液渗进气泡。
(2)灌浆过程中严格排除孔内的气、水,且不影响灌浆质量,影响锚固体与孔壁的接合力,采用孔底灌浆,空口返浆。
(3)在将体未凝固前不得移动锚索,并需要进行养生。
(4)锚孔浆液容量一般取设计用浆量的120%〜130%,裂缝发育和存在溶洞、溶缝时
将会超灌很多,制浆前与灌浆过程中应充分注意。
(5)如遇孔道阻塞,必须更换注浆口,但必须将第一次灌入的水泥浆排出,以免两次灌入的水泥浆之间有气体存在。
锚索下入孔后6个小时内必须注浆,有地下水的孔,造孔成孔后4小时内不能下锚时,应在下锚索前重新洗孔,速洗、速设锚、速注浆。
锚索注浆时,应等待锚孔水泥浆面稳定后才停灌,不稳定时,应继续缓慢加压注浆,不稳定不得停灌。
在灌满孔道并封闭排气孔后,宜再继续加压至0.5〜0.6Mpa,稍后再封闭灌浆孔。
4.5.3.3灌浆压力
为保证锚索的承载能力灌浆的最低压力以0.4〜0.8Mpa为宜。
岩层中,无裂隙的灌浆压力可以取低值,有裂隙时,可在下锚前采用自流预灌浆,再钻孔、洗孔、设锚。
在土层中,可根据土体的密实性能,选用不同的灌浆压力,土层密实时,选用0.4〜0.6Mpa,土质松散时,选用0.6〜0.8Mpa。
4.5.4张拉与锁定
预应力锚索的张拉必须在灌浆体及抑制件、结构物混凝土工程达到龄期强度后,才能施加预应力,并通过张拉试验或验证试验确定是否满足设计规定的承载力。
4.5.4.1张拉设备
(1)张拉千斤顶应采用带有压力计的双向伸长的双头千斤顶,并且在每个工点施工前均应进行校验。
(2)千斤顶在下列情况下应重新标定:
a.已使用三个月;
b.严重漏油;
c.主要部件损伤;
d.引伸量出现系统性的偏大或偏小;
(3)张拉前应检查千斤顶内摩阻是否符合有关规定要求,否则应停止使用。
种型号的夹片规定不同。
e.张拉次数超过施工规范规定的次数。
(4)千斤顶和油泵必须配套标定和配套使用。
(5)应根据每批钢绞线的实际直径随时调整千斤顶限位板的限位尺寸,最标准的限位板尺寸应使钢绞线只有夹片的牙痕而无刮伤,如钢绞线出现严重刮伤则限位板限位尺寸过小,如出现滑丝或无明显夹片牙痕则有可能是限位板限位尺寸大。
4.5.4.2锚具
(1)锁定钢绞线的锚具必须采用质量好的大厂合格产品。
(2)应抽样检查夹片硬度。
(3)应逐个检查锚具及垫板孔口内有无毛刺,对有毛刺者应予退货,不准使用。
(4)锚具和夹片应涂抹防锈漆,使用时不得有锈、有水及沾污其它杂物。
孔内空隙应用挤压法确保防护剂填满。
垫板下的锚孔内应压入水泥砂浆,确保垫板下锚孔内无空洞及空隙。
(5)对夹片与钢绞线卡紧部分的防护宜采用防护油涂层防护,对锚具及锚索的外露头采用混凝土封闭防护。
使锚具处于混凝土形成的碱性环境之中。
4.5.4.3张拉
(1)确定施工预加应力参照日本VSL锚固工程规范规定,可采用如下公式确定施工张拉预应力值:
式中:
P一施工时所要施加的预应力(KN);
P。
一最大试验荷载(KN);
Pi一初始试验荷载(KN);
AL—试验最大荷载〜初始试验荷载下的变形量(mm);
Px一锁定后所获得的预应力(KN),并假定夹片锚楔的压缩量&最大为6mm,最小为Imm,各
(2)初值预拉:
在张拉前对单根钢绞线须选定吨位进行预拉,使每根钢绞线处于初始补浆后,用C30混凝土封闭全部外露的锚具及金属垫板等,保护、防护锁定头,使之成为
的相同受力状态。
然后安装张拉千斤顶,使每根钢绞线上受力均匀。
(3)预应力张拉:
张拉时应将施加的预应力值分成3〜5级进行循环张拉,每级的张拉荷载为设计张拉力的1/3〜1/5。
岩质地层可取3级,土质地层宜取较多的级数。
每次循环间隔时间,岩石地层可取1小时左右,土质地层可取1天左右,松散软弱的地层间隔时间宜长些。
分级张拉时应将
每次加载,需稳定一段时间,一般情况岩石地层稳定时间宜在10分钟左右,土质地层宜在20分钟左右。
松散、软弱地层稳定时间宜更长些。
操作控制,以张拉值稳定时间的2倍为度。
(4)锚索张拉时,一定要将锚索扶正与工作台垂直后,再安装千斤顶,张拉时应设架保证千斤顶与工作台面垂直,确保各根钢绞线受力均匀。
张拉时应注意安全,张拉千斤顶后绝不能站人。
(5)每次张拉应有完整的原始张拉记录。
(6)预应力采用引伸量与张拉力双控,以引伸量为主,引伸量误差应在-5%〜+10%范围,每一截面的断丝率不得大于该截面总钢丝数的1%,且不允许整根钢绞线拉断。
断丝是指锚具与锚具间或锚具与死锚端部之间,钢丝在张拉时或锚固时破断。
(7)预应力的张拉工作班组必须固定,且应在有经验的预应力张拉工长的指导下进行,不允许临时工承担此项工作。
(8)锚索张拉过程中,应始终有监理工程师现场检查,发现异常及时报告以便采取必要措施。
4.5.4.4锁定封锚
(1)确认锚索承载能力后,全部锚索张拉够吨位,产生工程效果后,可切断外露的工作钢绞线,但应在锚具顶面外留80-lOOmm线头,不宜留得太短,以防钢绞线曳滑掉入而永久锚固工程的组成部分。
封锚碎任一部位的最小厚度,不得小于50mmo所有管道及管道与锚具的连接均应确保其密封性。
(2)锚索锁定后48小时内若发现有明显的应力松弛时,应进行补偿张拉。
5.对施工组织安排的要求
建设单位、施工单位、监理单位应尽早进行协商,明确工程划分和交接内容、检查标准,认真做好施工组织计划。
肋柱施工时所需构件和钢筋应在肋柱施工时即安排进行。
为了更有利于边坡的稳定和安全,应尽量避免破坏坡面原状土体及植被。
施工前应从总体考虑、制定合理的施工工序、严格规范施工,确保施工组织和计划的顺利完成。
为确保锚索具有可靠锚固力,要求在现场条件下对每段坡面不小于2根锚索做严格的极限抗拔力试验,试验数据必须同原设计相比较,由监理工程师确认,如试验结果与原设计结果有较大差异时,应由设计方调整锚索锚固参数。
具体试验要求及安排如下:
试验中使用带有压力计的双向伸长双头千斤顶或其它相应设备。
锚索极限抗拔力试验可选取主肋柱各级锚索各做1〜2根,待灌注后的水泥浆强度达到龄期强度时方可进行,锚索张拉力可参考附表2。
试验中若变位量不断增加至2小时后仍不稳定,或变位过大,已超过设计所控制的变位值和极限抗拔力小于设计值,可认为锚索破坏。
锚索张拉施工各阶段均要认真做好施工观测和记录,认真进行质量检验,经监理认可后方能开始下一阶段的施工。
所有观测数据和施工记录均应收入工程竣工报告中,以便验证和累积资料。
完成后的锚索支护的检查项目除极限抗拔力试验外,其余检查项目可参照附表及相应规范进行。
其它未尽事宜参照有关规程、规范办理。
失效,然后采用防腐涂料仔细涂刷外露钢件(锚具、夹片、钢绞线、钢垫板等)。
在锚孔中
锚索及地梁的允许偏差 (附表3)
序号
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法
1
水泥浆强度(Mpa)
230Mpa
每个工点取9组试验
2
孔距离差(mm)
200
每个工记录每20m检查3点
3
孔口高程(mm)
200
查施工记录每20m检查3点
4
锚索轴线识差(mm)
3°
查施工记录每20m检查3点
5
锚索孔深误差(mm)
200
查施工记录每20m检查3点
6
锚索抗力
最小抗拔力不小于设计值
查施工记录,按锚索数1%做抗拔力试验,且不小于1根
7
锚索地梁断面尺寸
满足设计要求
每5根抽查1根
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