¶ 02492 預力地錨
¶ 1. 02492 預力鋼腱地錨及岩錨 V2005.11.doc
第02492
預力鋼腱地錨及岩錨
Prestressed Tendon Anchors and Rock Anchors
1. 通則
1.1 本章概要
1.1.1 預力鋼腱地錨及岩錨係用於基礎之抗傾及抗浮穩定或擋土工程,其施工應與基礎或擋土施之施工互相配合。
1.1.2 預力鋼腱地錨及岩錨依其使用年限及功能,分為臨時性和永久性地錨及岩錨。永久性地錨及岩錨之所有部分(包括錨碇段、自由段及外部端錨)須採適當防蝕保護。
1.1.3 預力鋼腱由下列主要部分構成
(1) 錨碇段
係將預力鋼腱錨碇於所鑽之孔洞底部而成,其長度必須足以承受鋼腱施預力時所加之全部荷重。錨碇段之鋼腱組合,應儘量使其軸心與鑽孔之軸心一致,並應均佈於鑽孔內,再以壓力灌注水泥漿,將其錨碇於孔中。錨碇段之長度應按設計圖所示施工,但應視現場適用性試驗結果及地質實際情況由工程司增減之。
(2) 自由段
係由預力鋼腱、護管及封漿器組成。封漿器須置於錨碇段與自由段之分隔處,務使於錨碇段灌漿時,其漿液不致流入自由段之護管內。為避免腐蝕,自由段應按規定予以防蝕處理或於施預力後,以水泥漿將護管與鋼腱間之空隙灌實。
(3) 外部端錨
係由握線器、承鈑及基座等組成。承鈑須能依設計圖所示,均勻傳佈鋼腱拉力至基座、橫擋(Waling)或其與基礎或擋土設施結構體之接觸面,而其本身應力則應在容許應力範圍內。基座應足以承受自承鈑傳佈之全部荷重。
(4) 外部端錨之銹蝕保護
除另有規定外,於自由段灌漿後,如屬臨時性工程,鋼腱外部端錨應以油漆及護蓋加以保護,如屬永久性工程,則應將自由段護管以套管延伸至外部端錨,並以鋼筋混凝土密封。
1.1.4 設計拉力(Tw)
施工完成後,預力鋼腱地錨或岩錨之設計拉力應符合下列規定:
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分類 |
最小安全係數Tu註1/Tw |
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預力鋼腱 |
地層/漿體 |
預力鋼腱/漿體 |
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臨時性且較不重要之地錨,其使用期限不超過6個月。 |
1.4 |
2.0 |
2.0 |
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臨時性但較重要之地錨,其使用期限不超過2年。 |
1.6 |
2.5(註2) |
2.5(註2) |
|
永久性或臨時性地錨,其萬一失敗後果很嚴重者。 |
2.0 |
3.0(註3) |
3.0(註3) |
|
註:1. 表中Tu為預力鋼腱地錨或岩錨之極限抗拉力,其值係由預力鋼腱之材料強度、斷面積及現場試驗結果決定之。 2.有完整確認試驗結果,則其安全係數可採2.0 3.若需控制地層潛變時,安全係數可提高至4.0 |
1.2 工作範圍
本章規定預力鋼腱地錨或岩錨施工之材料規定、現場準備工作、預力鋼鍵施預力、現場品質管制、接收試驗等相關工作,承包商應依據本章、設計圖及工程司核准之施工計畫進行施工。
1.3 相關章節
1.3.1 第02051章-工程用水
1.3.2 第02316章-構造物開挖
1.3.3 第03052章-卜特蘭水泥
1.3.4 第03053章-水泥混凝土之一般要求
1.3.5 第03210章-鋼筋
1.4 相關準則
1.4.1 中國國家標準(CNS)
(1) CNS 3332 G3073預力混凝土用鋼線及鋼絞線
(2) CNS 2458 K3013化學工業及一般用聚乙烯塑膠管
1.4.2 美國混凝土學會(ACI)
(1) ACI 318 Building Code Requirements for Reinforced Concrete
1.5 資料送審
1.5.1 材料送審
(1) 承包商應將預力鋼腱製造廠商之品質證明報告,隨同所製鋼腱提送工程司,其內容應包括物理及機械特性試驗、材質分析、最後檢驗及應力─應變曲線等。承包商於裁製鋼腱時,均應留下一段試樣,以供工程司認為需要時可通知複驗其品質。此項複檢驗費用應由承包商負擔。
(2) 承包商應提供握線器及承鈑之廠商試驗資料,證明可以適用。必要時工程司得通知抽樣複驗,其費用應由承包商負擔。
(3) 護管(含浪形管)須為非再生高密度聚乙烯(HDPE)製品,其材質依CNS 2458之規定應符合下列要求:
A. 抗拉降伏強度>200kgf/cm2
B. 伸長率>350%
C. 密度>0.941g/cm3
(4) 凡未經工程司認可之材料,一律不得使用。運入工地之材料,經工程司抽檢結果未合規定者,應即運離工地。
(5) 化學摻料用料規範、製造廠商之說明書及樣品應先送請工程之核可。
1.5.2 圖說技術資料及試驗計劃之送審
承包商應於簽約後提供完整之預力鋼腱裁製及其安裝詳圖(含各鋼腱之施預力順序)、計算書、試驗計畫及其他有關資料二份,送請工程司審核。包括:
(1) 預力鋼腱等詳圖及樣品
包括預力鋼腱剖面圖、端錨、間隔器、封漿器、灌漿管等之詳圖及其樣品。
(2) 計算書
內容應包括錨碇段長度、錨碇段所承受之最大拉力、預力鋼腱有效應力、初期及暫時應力、預力損失之性質及大小、鋼腱伸長量,以及承鈑橫擋與托架之計算等。
(3) 試驗計畫
試驗計畫應包括確認試驗(Proving Tests)和現場適用性試驗(Suitability Tests)。
A. 確認試驗(Proving Tests)
(A) 確認試驗旨在證明特定型式的地錨或岩錨能夠符合設計之要求。
(B) 地錨及岩錨之所有構件需針對其使用要求於製造廠或實驗室測試其適用性。
(C) 試用地錨及岩錨應於具代表性的地點安裝進行試驗,原則上應繼續施拉力至破壞為止,並挖出檢視自由段、破壞模式及防蝕系統之情況。
(D) 當計畫於現地進行確認試驗時,至少應安裝三支地錨或岩錨進行試驗。
B. 現場適用性試驗(Suitability Tests)
進行適用性試驗之地錨及岩錨可為原設計之結構用或為專供試驗之試驗用地錨及岩錨。但無論為結構用或試驗用地錨及岩錨其材質、施工狀況均需與工作地錨及岩錨相同。當工作地錨及岩錨所處之狀況(如地質狀況)改變時,必須重新進行試驗。
地錨及岩錨各階段之試驗拉力及觀察時間如下表所示。從起始拉力To逐步施加至設定之最大拉力後,逐階解除拉力至To,並於各階施加拉力或解除拉力之觀察時間開始及終了記讀鋼腱之伸長量。試驗用地錨及岩錨之最大拉力應不大於降伏拉力Ty 之90 %,而結構用地錨及岩錨的最大拉力應不大於1.2 (Tw+Tf),其中Tf 為鋼腱摩擦損失。
試驗結果應繪製拉力─伸長量曲線,計算鋼腱摩擦損失及彈性、塑性變形量。並利用各階段試驗拉力觀察時間內所測讀之伸長量繪製變形─對數時間曲線,計算潛變伸長量(Creep Displacement Kd)。潛變伸長量可利用曲線中直線部分以下列公式計算:
Kd=(d2-d1)/log(t2 /t1)
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試驗拉力 |
觀察時間 |
|||
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試驗用地錨 及岩錨 |
結構用地錨 及岩錨 |
堅實岩層 |
破碎岩層 |
崩積層 |
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To=0.10Ty |
To=0.20 Tw |
- |
- |
- |
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0.30Ty |
0.4(Tw+Tf) |
5分鐘 |
15分鐘 |
15分鐘 |
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0.45Ty |
0.8(Tw+Tf) |
15分鐘 |
1小時 |
1小時 |
|
0.60Ty |
1.0(Tw+Tf) |
30分鐘 |
1小時 |
2小時 |
|
0.75Ty |
1.2(Tw+Tf) |
1小時 |
2小時 |
24小時 |
|
0.90Ty |
|
1小時 |
2小時 |
24小時 |
試驗頻率
現場適用性試驗頻率應按相同地質情況(即同一基礎面)之地錨或岩錨總數,及其重要性依下表規定辦理。
|
固定端在同一基礎面之地錨總支數 |
試驗支數 |
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臨時性且較不重要之地錨,其使用期限不超過6個月 |
臨時性但較重要之地錨,其使用期限不超過2年 |
永久性或臨時性地錨,其萬一失敗後果很嚴重者 |
|
|
≦20 |
- |
- |
3 |
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>20 |
地錨總數之1%, 但至少3支 |
地錨總數之1.5%,但至少3支 |
地錨總數之2%,但至少3支 |
試驗結果需符合下列各項要求:
a. 潛變伸長量Kd應小於2mm。
b. 極限潛變拉力(Limit Creep Load)為造成潛變伸長量Kd=2公厘之拉力,其值應大於1.2Tw。
c. 各階段之鋼腱摩擦損失應小於試驗拉力之20%。
d. 有效自由段長度Lef應滿足:
0.8Lfr≦Lef≦(Lfr+0.5Lb)
式中 Lef=(del× A× E)/(T-To-Tf)
del:各階段試驗拉力之彈性伸長量
Lfr:鋼腱自由段長度
Lef:鋼腱有效自由段長度
Lb:鋼腱錨碇段長度
A:鋼絞線斷面積
E:鋼絞線楊氏模數
T :實際拉力
To:起始拉力
Tf:鋼腱摩擦損失
1.5.3 其他有關資料
包括預力鋼腱品質試驗報告、握線器及承鈑檢驗報告、不收縮灌漿材料之規格及其檢驗報告、施預力及預力試驗之方法、油壓雙動千斤頂之型式及其檢驗報告,以及其他有關技術資料(包括鑽孔及灌漿機具之型式及性能等)。
1.5.4 試驗結果送審
承包商應於試驗完成後將試驗結果提送工程司審查,並決定錨碇段之施工長度。
1.5.5 上列各項經工程司認可後,承包商應提供經核定後之完整圖說五份,供工程司使用。倘設計圖說及技術資料由業主提供時,除應按其規定辦理外,承包商並應依上列各項規定提送審核及依工程司之指示辦理。
1.6 運送儲存及處理
1.6.1 預力鋼腱之保護
(1) 製造完成之預力鋼腱各部組件,於運達工地及安裝地點後,其儲存及處置,應依製造廠商推薦及工程司認可之方法辦理。
(2) 製造廠起運前,預力鋼腱應妥為包裝,以防受損、受潮或為油污或其他穢物所污染,鋼腱材料如因銹蝕而有斑點現象者,絕不得使用。
(3) 取用及放置鋼腱時,須特別小心,並應詳細檢查鋼腱是否受損或受潮,其兩端是否良好,以及有無缺或刻痕等。
(4) 在存放預力鋼腱或腱束之鄰近處,不得進行銲接工作,更不得將鋼腱各有關部件作為銲接基座或與電銲電極觸碰。
2. 產品
2.1 材料
2.1.1 預力鋼線或鋼絞線應為無銹蝕且具光澤之新品,其品質應符合CNS 3332 之規定,且不得附有塵垢、油脂或其他有害物質,並不得銲接或含有接頭。
2.1.2 握線器及承鈑須經工程司之認可,其品質應符合ACI 318之規定。握線器須能握線後再行拉緊或重行鬆開者。
2.1.3 灌漿材料
(1) 水泥應符合本規範第03052章第I型或第II型之規定。
(2) 水應符合本規範第02051章之規定。
(3) 化學摻料(Admixture) 應符合本規範第03053章之規定,含有氯化鈣之摻料不得使用。用料規範、製造廠商之說明書及樣品應先送請工程司核可,如工程司認為有先予試驗之必要時,承包商應即照辦,並負擔其費用。
2.1.4 護管材料應為非再生高密度聚乙烯(HDPE)。臨時性或永久性地錨及岩錨自由段之鋼腱均需以護管包裹,管厚應大於3mm;永久性地錨及岩錨錨碇段之鋼腱需以浪形護管包裹,管厚應大於1mm,惟通過結構體部分除該護管外,應按設計圖所示預埋外護管,其內徑應略大於鑽孔孔徑或鑽孔時所用套管之外徑,其品質應經工程司之認可。
3. 施工
3.1 準備工作
3.1.1 邊坡整理
依照設計圖所示或工地工程司指示之階次,每階高約2.4m,先從最上階地錨、岩錨位置開挖,並完成該階鋼筋混凝土護牆、預力鋼腱地錨、岩錨工作後,再依序往下分階施工。開挖時應小心施工,避免鬆動岩盤。必要時應採用跳島式間隔開挖,以避免嚴重之坍方。開挖後之坡面應平順,並符合設計高程及坡度。
3.1.2 鑽孔
(1) 鑽孔應按地層條件及設計要求選擇適當的鑽掘系統施鑽,採用之鑽頭外徑不得小於設計孔徑。
(2) 鑽孔進行中,應視地層實際情況,於必要時,以套管保護孔壁,以免發生崩坍現象。
(3) 如遇嚴重漏水現象時,承包商應於漏水處先行預灌,再繼續施鑽。
(4) 鑽孔時,錨碇段應取土樣或岩心樣本,以供研判地質及校核錨碇段長度。
(5) 如工程司認為鄰近所鑽取之土樣或岩心試樣可判明該孔之地質時,則該孔可免取土樣或岩心樣本。
3.2 安裝
3.2.1 預力鋼腱之安裝
鋼腱裝入孔中前,應詳細檢查各部件是否妥善,封漿器封柏油有否受熱熔化現象及錨碇段鋼腱是否附有油脂、鐵銹及其他足以影響鋼腱握裹力之雜物。裝入孔中時,應特別注意,避免鋼腱遭受嚴重扭曲及護管受損,並應預防其他穢物進入孔中。
3.3 現場品質管制
3.3.1 預力鋼腱之灌漿
(1) 灌漿機具及材料應經工程司認可。
(2) 錨碇段灌漿:
A.以水灰比為0.45並加不收縮摻料之水泥漿,用壓力灌漿將錨碇段灌滿,如該段設有防蝕護管時,則其內外空隙均應灌滿,且灌漿壓力除另有規定外,應不得小於5kgf/cm2,並保持定壓,觀察10分鐘,如壓力低落,應再施灌,直至無低落現象為止。
B.倘於灌漿作業進行中,發生灌漿中斷情事時,承包商應將預力鋼腱立即拔出,重新施鑽錨孔。拔出之預力鋼腱及各部件,應經工程司檢視合格後,方可再行使用,否則應廢棄之。
C.如預力鋼腱無法拔出時,應予作廢,承包商應即提出重作補強計畫,送請工程司核可後施工。上述所需費用概由承包商負擔,不另給價。
(3) 自由段灌漿:預力鋼腱施預力完成,並經工程司檢驗合格後,自由段鋼腱與護管間之空隙,應以水灰比0.5之水泥漿灌實,直至水泥漿由承鈑孔溢出時為止。
3.3.2 預力鋼腱之施預力
(1) 預力鋼腱應於錨碇段所灌水泥漿之立方體抗壓強度達200kgf/cm2以上時,並經工程司認可後,方可開始施預力。
(2) 施預力之雙動油壓千斤頂應符合下列規定:
A.須附經檢驗機構檢驗合格而能隨時顯示鋼腱所受拉力之壓力計。
B.拉力控制設備應為自動式,並於達到某一設定拉力噸數時,即能自動停止且維持該拉力者。
C.施預力之方法,應符合鋼腱製造廠商所提供之規定及要求。
3.4 檢驗
3.4.1 接收試驗
(1) 接收試驗分為例行接收試驗及追加接收試驗,所有結構地錨及岩錨均應接受例行接收試驗;每10支應取一支進行追加接收試驗,以檢核其性能。
(2) 例行接收試驗之試驗程序:
地錨及岩錨各階段之試驗拉力及觀察時間如下表所示。由初始拉力To 開始逐階施加拉力,並於各階觀察時間開始與終了記讀鋼腱之伸長量,後將拉力錨碇於錨碇拉力T1,T1=Tw+Tws+Tf,式中Tws:楔塊滑動損失。
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試驗拉力 |
觀察時間 |
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To=0.2 (Tw+Tf) |
2分鐘 |
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0.50(Tw+Tf) |
2分鐘 |
|
0.75(Tw+Tf) |
2分鐘 |
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1.00(Tw+Tf) |
2分鐘 |
|
1.20(Tw+Tf) |
15分鐘 |
|
錨碇拉力,T1 |
|
(3) 追加接收試驗之試驗程序:
地錨及岩錨每10支應進行追加接收試驗一支,其各階段試驗拉力及觀察時間同例行驗收試驗。由初始拉力To 起逐階施加拉力,於各階觀察時間開始與終了記讀鋼腱之伸長量直至最大試驗拉力1.2 (Tw+Tf) ,然後維持此拉力至變形一對數時間曲線中直線部分出現止,再逐階解壓至初始拉力To,最後再重施拉力並錨碇於T1。
(4) 試驗結果之評估:
A.例行接收試驗之潛變伸長量Kd應小於2mm。
B.追加接收試驗:
a.潛變伸長量Kd應小於2mm。
b.有效自由段長度Lef需符合現場適用性試驗之要求。
c.檢查預估摩擦損失是否正確。若由於錯估摩擦損失致使試驗結果顯示作用於錨碇段之有效拉力小於所需拉力之90%,應使用正確試驗拉力重做試驗。
(5) 鋼腱摩擦損失若小於所施拉力之5%,於適用性試驗及驗收試驗時不需考慮。
(6) 其他規定
A.預力操作人員須具有此項工作經驗者,施預力時,其安全防護設施應符合要求。
B.每一條鋼腱之施工應有詳細記錄,且應經工程司簽認,施預力及檢校預力時,均應有工程司在場。
(7) 不合規定之鋼腱
施工中如發生鋼腱損壞,以致使得鋼索或鋼線拉力無法符合本章第1.1.4節之規定或無法符合接收試驗之要求時,應視為不合格,承包商應提出重做或加做補強計畫,經工程司核可後施工,其費用概由承包商負擔。
3.5 清理
3.5.1 鋼腱之剪斷
地錨或岩錨強度經檢校合格,且自由段已灌漿完成後,其露出孔外之鋼腱,除留下約20cm外,其餘應予剪斷,剪斷時不得使用燒切。
3.6 保護
3.6.1 端錨之保護
端錨應依工程司核可之詳圖施工,並應按本章第1.1.3(4)節之規定予以保護。
4. 計量與計價
4.1 計量
4.1.1 預力鋼腱地錨或岩錨
預力鋼腱地錨或岩錨按完工後經驗收合格之實際埋設長度(從承鈑底面至錨碇段尾包含試驗用之地錨或岩錨)以公尺為單位計量。
4.1.2 鋼筋混凝土護牆梁板工程
(1) 依「構造物開挖」、「鋼筋」、「混凝土」、「軀體模板」等相關項目計量。
(2) 邊坡開挖時,超挖部份須以同設計強度之混凝土填補,且與鋼筋混凝土護牆梁板之混凝土同時澆置。
(3) 超出設計面之超挖及填補混凝土,其費用已包括於有關工作項目單價內,不另計量。
(4) 「構造物開挖」之數量以板之厚度計量。
(5) 設計圖所示之縱向伸縮縫及分階水平施工縫所需之模板,以「軀體模板」項目計量。
(6) 設計圖所示分階水平施工縫所需之鋼筋搭接長度,以「鋼筋」項目計量。
4.2 計價
4.2.1 預力鋼腱地錨或岩錨
依契約詳細價目表內所列「預力鋼腱地錨」或「預力鋼腱岩錨」項目計價。該項單價已包括鑽孔,套管、預灌工作、鋼腱及其製作與安裝、灌漿、施預力、外部端錨之保護、一切附屬配件(諸如橫擋、托架等)、(必要之土層/岩心取樣)、各項試驗及品質檢驗等,以及為完成預力鋼腱地錨或岩錨所需之一切人工、材料、機具、設備、運輸、搬運、動力、工作架、安全設施以及其他有關之費用在內。
4.2.2 鋼筋混凝土護牆梁板工程
依「構造物開挖」、「鋼筋」、「混凝土、「軀體模板」等相關契約項目計價。開挖時若因承包商之施工疏忽引起岩石鬆動或掉落,則所需回填同級混凝土等一切費用由承包商負擔。
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工作項目名稱 |
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計價單位 |
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預力鋼腱地錨(註明噸數) |
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公尺 |
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預力鋼腱岩錨(註明噸數) |
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公尺 |
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構造物開挖 |
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立方公尺 |
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鋼筋 |
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公斤或公噸 |
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混凝土 |
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立方公尺 |
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軀體模板 |
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平方公尺 |
〈本章結束〉
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