歐洲規范下預應力錨索施工工藝及質量控制

葛秀娟

（中國鐵建國際集團有限公司，北京 100855）

1 引言

隨著阿爾及利亞公共工程的發展，高邊坡和深基坑等需要強防護的工程不斷出現，預應力錨索這種安全性較高的防護方式開始在阿爾及利亞被廣泛討論和使用。但由于阿爾及利亞采用歐洲規范，且相應案例較少，對于使用不同標準的承包商而言，需要進行深入研究，掌握包括材料選型、防腐級別、注漿工藝、試驗標準在內等一系列施工項目，以保證和符合相應施工質量規范，并為類似工程提供參考。

2 工程概況

阿爾及利亞貝佳亞港口至東西高速阿尼夫互通連接線項目為設計施工總承包項目，該項目的建設將成為BEJAIA港口新的快速通道，以便利于港口貨物能夠快速地運抵東西高速公路及周邊地區，可以提高整個SOUMMAM區域的社會經濟地位和實力，同時，緩解目前的交通干道堵塞狀況，整個項目分為3個標段（S1~S3），全長100 km。PK44+850~PK45+500挖方段項目最高邊坡為7級，泥灰巖風化程度不同，但大部分節理發育，承載能力受飽水、失水交替及暴露時間長短影響呈現極端分化。根據阿爾及利亞抗震規范RPOA2008（Regles Parasismique applicables au domaine des Ouvrages d’Art2008），該工程區被劃分為Ⅱa類，用于工程設計參考的地震加速度系數a=0.20g。邊坡的整體穩定性分析時，水平地震系數取值為Kh=0.5，a=0.1g，豎向地震系數取值為Kv=±0.3，a=0.03g。為此，在邊坡防護的設計過程中，相關人員進行了長期的方案比選。最終基于泥灰巖地質的特殊性以及項目的整體安全性考慮，選擇采用錨索、錨桿以及肋板墻相結合的方式對本段邊坡進行加固防護。該段總體挖方量為51.8萬m3，錨索施工邊坡使用長25~40 m的預應力錨索結合肋板柱防護。如表1、圖1所示。

圖1 PK44+850~PK45+500段典型邊坡防護斷面圖（PK45+230）

表1 PK44+850~PK45+500段邊坡錨桿、錨索工程量

3 錨索施工工序

本段邊坡預應力錨索加固主要包括鉆孔、錨索制作、錨索安裝、注漿、張拉錨固及檢驗等有關施工作業工序（見圖2）。錨索采用高強度、低松弛的鋼絞線，力學性能符合設計圖和相關的規范要求，錨索在運輸和儲存過程中應妥善處理；錨具、灌漿材料、混凝土原材料均應符合圖紙要求及相關規范規定。

圖2 錨索施工工藝流程圖

3.1 材料質量

1）錨索：采用高強度、低松弛預應力鋼絞線，直徑15.2 mm，強度為1 860 MPa。

2）錨具系統：采用德國Dywidag系統。

3）自由端套管：采用PE管，一方面防止錨索腐蝕，另一方面將錨索與漿體隔離。

4）波紋套管：采用高強度PVC管，一方面防止錨固段錨索腐蝕，另一方面保證錨固力的有效傳遞。

5）注漿管：分為內、外注漿管和壓力注漿管，其中內、外注漿管采用PVC管，壓力注漿管采用橡膠管。

6）其他配件：導向帽、對中架等

上述材料均需滿足歐洲相關規范。

3.2 錨索加工

1）錨索在阿爾及利亞要具備相關資質，且需在專業加工廠進行統一加工。

2）鋼絞線鋼按設計施工圖紙所示尺寸下料，下料前檢查鋼絞線表面，不生銹無損傷方才使用。用砂輪切割機切斷鋼絞線，切口整齊無散頭，絕不允許使用乙炔氧氣焊法和電弧焊法來切斷鋼絞線，以免鋼絞線局部回火使物理性能降低。

3）嚴格控制錨固段和自由端的長度，錨固段鋼絞線去皮洗油，自由段鋼絞線涂抹防腐和防銹涂料，待防銹涂料干燥后均勻涂抹足夠潤滑油之后立即套入PE管。

4）加工好的錨索采用大型自卸貨車運輸，運輸過程中為防止錨束彎曲、扭轉和損傷，到達施工現場后，應用吊機配合人工的方式進行卸錨。

3.3 錨索防腐

根據歐洲EN 1537:1999Execution of Special Geotechnical Work Ground Anchors規范要求，錨索防腐通使用過塑料管和包層、骨架永久包層、水泥或樹脂灰漿、防腐產品的方法可以得以實現。材料應符合相關產品歐標特別需要注意。在儲存、運輸以及安裝期間應注意持續防水、抗老化破碎以及防紫外線。

觀察組及對照組患者治療總有效率分別為90.77%、73.85%，觀察組明顯高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表1。

本項目錨索防腐措施如下：

1）固定段錨索采用塑料波紋進行防腐。

2）自由段錨索采用PE套管進行防腐。

3.4 錨索鉆孔及安裝

1）定位：嚴格按照設計圖紙進行邊坡開挖，并按照設計錨索進行定位。

2）鉆孔：錨索鉆孔應嚴格按照設計錨索角度進行鉆孔，并用高壓風吹孔，待孔內粉塵吹干凈，塞好孔口，防止污染[1]。

3）穿錨束：在錨束穿索前，用高壓力風吹除錨孔內積水，直至孔內無積水后方可安裝錨束。入孔采用人工輔以機械方法進行，錨束入孔時，應保持均勻、水平送入，并且由專人在一旁監督，防止入孔彎曲過大，以及出現錨索扭轉的情況，以確保錨索順暢進入。

3.5 錨索注漿

在歐洲規范下，由于是采用PE管對自由段進行防腐，因此，不需要在自由段和錨固段的分界處設置止漿塞，可以正常進行注漿，同時由于采用波紋管對錨固段進行防腐，因此，需要對波紋管內外分別注漿。所以，該施工工藝下，錨索注漿分為內部注漿、外部注漿、二次壓力注漿3個過程，以保證錨索的錨固力以及防腐蝕性能。

1）內部注漿：采用內部注漿管進行注漿，漿液由孔底注入，空氣由錨索孔排出后，壓力為0.4~1.0 MPa，漿液嚴格按照水灰比要求一般為0.5。

2）外部注漿：采用外部注漿管進行注漿，漿液由孔底注入，空氣由錨索孔排出后，壓力為0.4~1.0 MPa，漿液嚴格按照水灰比要求一般為0.5。

3）二次壓力注漿：采用高壓注漿管進行注漿，二次注漿管采用管壁能承受≥3.0 MPa壓力的橡膠管，在錨索錨固段范圍內間隔設置環向開口，環向開口由橡膠膠帶進行臨時封閉，壓力注漿過程中橡膠膠帶將被沖破，并實施補充注漿；二次注漿在外部重力注漿40 min后開始，一方面是為了對第一次重力注漿的空隙進行填充，擠壓進入巖層裂縫，另一方面是對重力注漿形成的錨固圓柱體進行劈裂，較大的開口壓力使得圓柱錨固體形成紡錘狀固結體，從而改善錨固段周圍巖土體的力學特性，大幅提高錨固土體的穩定性。

3.6 肋板和底座施工

肋板和底座施工采用混凝土，主要把錨具的集中荷載傳遞到巖面。由于一般情況下孔口巖面不會與錨索軸線垂直，所以，肋板墻和底座還具有調整巖面受力方向的作用。

3.7 錨索試驗

1）張拉設備，張拉使用液壓千斤頂YKD18型和YCW150型。錨束單根預緊張拉，用YKD18型。錨索整體的張拉用1 000 kN級的YCW150型[2]。錨索的張拉設備和儀器定期到指定部門進行性能檢定和標定，標定間隔不超過6個月。錨索注漿和承壓墊的混凝土未達到設計施工圖紙的強度的80%，不得進行張拉。

2）錨索張拉，根據歐洲規范要求，錨索驗收試驗設計拉力（Ts）的1.1倍，分6次加載，每次持續15 min，記錄伸長量。遵循以下步驟進行張拉：

第一次校準拉力T0=0.1Ts；

第二次校準拉力為0.25Ts，持續15 min；

第三次校準拉力為0.5Ts，持續15 min；

第四次校準拉力為0.75Ts，持續15 min；

第五次校準拉力為1.0Ts，持續15 min；

第六次校準拉力為1.1Ts，持續15 min。

張拉完成后計算錨索實際伸長量，并與設計伸長量進行比較，誤差在5%~10%，符合規范。

3.8 監控量測

圍巖的穩定性狀態、安全施工、施工方案的制訂、施工管理都需要進行現場監控量測。結合監控量測，可以更好掌握地支護結構的穩定性進行，從而更好地對構件的作用效果進行掌握，確保高效、快速地進行施工。

4 結語

本文通過對歐洲規范的研究以及對貝佳亞連接線錨索案例的分析，總結了歐洲規范下預應力錨索施工工藝和質量控制過程。該工程在施工過程中得到了第三方監理的驗收，同時該邊坡未發現任何位移，施工效果得到了業主的認可，為今后類似工程的施工和招標提供了參考案例。