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1、第 2 章 制造工艺装备复习题答案 1.单项选择 1-1 答案：同一台机床 1-2 答案：材料去除法 1-3 答案：同一批工件逐次放入到夹具中，都能占据同一位置 1-4 答案：相切法 1-5 答案：不断地把切削层投入切削的运动 1-6 答案：砂轮的回转运动 1-7 答案：均由刀具来完成 1-8 答案：高速钢 1-9 答案：刀具主偏角 1-10 答案：切削层厚度 1-11 答案：5 1-12 答案：4 1-13 答案：1 1-14 答案：3 1-15 答案：5 1-16 答案：床身上工件最大回转直径 1-17 答案：专用夹具 1-18 答案：基面 1-19 答案：前角 1-20 答案：基面 1-
2、21 答案：工作台上 1-22 答案：YT30 2.多项选择 2-1 答案：加工表面 切削刀具 2-2 答案：广泛采用高效专用设备和工具 设备通常布置成流水线形式 广泛采用互换装配方法 2-3 答案：答案：高速钢 硬质合金 2-4 答案：主运动 进给运动 2-5 答案：单独由工件 单独由刀具 分别由工件和刀具 分别由刀具和工件 2-6 答案：工件的转动 工件的平动 刀具的转动 刀具的平动 2-7 答案：切削速度 进给量 切削深度 2-8 答案：类别代号 组别和型别代号 主要性能参数代号 2-9 答案：工作台面的平面度 导轨的直线度 溜板运动对主轴轴线的平行度 2-10 答案：定位元件及定位装置
3、 夹紧元件及夹紧装置 夹具体 2-11 答案：前角 后角 3.判断题 3-1 答案：3-2 答案：3-3 答案：3-4 答案：3-5 答案：3-6 答案：3-7 答案：3-8 答案：提示：划线找正装夹精度不高，很少用于精加工工序。3-9 答案：提示：在单件小批生产中可以使用通用夹具或组合夹具。3-10 答案：3-11 答案：提示：过定位的基本特征是工件的某一个（或某几个）自由度被重复限制，不能单纯从限制的自由度数目多少判断是否过定位。3-12 答案：提示：不完全，工件定位表面制造不准确也会引起定位误差。3-13 答案：3-14 答案：提示：当刃倾角0 时，主切削刃与基面不平行。3-15 答案：
4、提示：刃倾角为负值时，切屑流向已加工表面，会使已加工表面损伤。4.分析题 4-1 答案：a）必须限制X、Y、Z3 个自由度。b）必须限制X、Y、X、Z4 个自由度。c）必须限制Y、Z、X、Z4 个自由度。d）必须限制X、Y、X、Y、Z5 个自由度 4-2 答案：a）三爪卡盘限制X、Y、X、Y 4 个自由度；前后顶尖限制X、Y、Z、X、Y5 个自由度。X、Y、X、Y 4 个自由度被重复限制，属过定位。去掉三爪卡盘，改为拨盘+鸡心卡拨动。b）圆柱面限制X、Y、X、Y 4 个自由度；左端面限制Z、X、Y 3 个自由度。X、Y 2个自由度被重复限制，属过定位。在左端面处加球面垫圈（参见教材图 2-76
5、c）c）大平面限制Z、X、Y 3 个自由度；圆柱销限制X、Y 2 个自由度；V 形块限制X、Z 2个自由度。X 自由度被重复限制，属过定位。将 V 形块改为在X方向浮动的形式。d）大平面限制Z、X、Y 3 个自由度；固定 V 形块限制X、Y 2 个自由度；活动 V 形块限制Y自由度。Y自由度被重复限制，属过定位。将两 V 形块之一改为平板形式或去掉右边的 V形块。4-3 答案：图 b 定位方案：对于尺寸014.054，021.0)145sin1(21.0)1sin1(22dDWTmm；（Td为工件外圆直径公差）对于对称度 0.03，0DW mm。图 c 定位方案：对于尺寸014.054，08.
6、0)03.0(03.01.05.0)(5.0min1maxdDDWmm；（Dmax为工件内孔最大直径，d1min为定位心轴最小直径）对于对称度 0.03，06.0)03.0(03.0min1maxdDDWmm。图 d 定位方案：对于尺寸014.054，0DWmm；对于对称度 0.03，05.01.05.02dDWTmm。4-4 答案：齿轮零件在加工齿部时通常采用心轴安装，齿轮坯需要以基准孔及大端面定位，属于过定位。在过定位的情况下，为保证定位准确，要求齿轮坯的基准孔与大端面垂直。采用小锥度心轴安装齿轮坯精车齿轮坯两大端面的目的，就是为了保证齿轮坯的基准孔与大端面垂直。4-5 答案：习图 2-4
7、-4ans f 刃倾角0 前角0 后角0 主偏角0 副偏角0 4-6 答案：必须限制 4 个自由度：ZXZY,。定 位 方 法 如 习 图2-4-5ans 所示。定位误差：对于尺寸 H：0DW 对于尺寸 L：0DW 4-7 答案：定位误差：083.045sin21.02025.0sin222dDDWTTmm 提示：工序基准为孔 D 下母线 A，求 A 点在尺寸 H 方向上的最大变动量，即为定位误差。4-8 答案：考虑横向进给，刀具的工作后角变为：Wooedf0。式中，f 为进给量（mm/r），dw为工件的加工直径（mm）。当直径很小时，值会急剧变大，可能使工作后角变为负值，刀具不能正常切削，而
8、将工件挤断。4-9 答案：（1）传动链的传动路线表达式：Vnn385271192639471837283916332236195426电（2）主轴 V 可获得转速数为：i=1332=18（3）主轴 V 的最高转速为：min/36.95538522639332254261450maxrn 主轴V 的最低转速为：min/35.2971194718391654261450minrn 第 3 章 切削过程及其控制复习题答案 1.填空题 1-1 答案：剪切面 1-2 答案：第 Z B L（D）Y H Z X 习图 2-4-5ans 1-3 答案：第 1-4 答案：挤裂切屑、单元切屑 1-5 答案：单元切
9、屑 1-6 答案：带状切屑 1-7 答案：大于，小于 1-8 答案：第，第 1-9 答案：粘结 1-10 答案：内摩擦 1-11 答案：粘结区（或内摩擦区）1-12 答案：第 1-13 答案：断裂破坏 1-14 答案：前角,刃口钝圆 1-15 答案：弹性；摩擦力 1-16 答案：靠近刀刃 1-17 答案：中等 1-18 答案：前后刀面同时 1-19 答案：破损 1-20 答案：磨钝标准 1-21 答案：机械，化学作用 1-22 答案：磨钝标准（或磨损限度）2.判断题 2-1 答案：2-2 答案：2-3 答案：2-4 答案：2-5 答案：2-6 答案：2-7 答案：2-8 答案：2-9 答案：2
10、-10 答案：2-11 答案：2-12 答案：2-13 答案：2-14 答案：2-15 答案：2-16 答案：2-17 答案：2-18 答案：2-19 答案：2-20 答案：2-21 答案：2-22 答案：2-23 答案：2-24 答案：2-25 答案：2-26 答案：2-27 答案：2-28 答案：2-29 答案：2-30 答案：2-31 答案：2-32 答案：2-33 答案：2-34 答案：2-35 答案：2-36 答案：2-37 答案：2-38 答案：2-39 答案：2-40 答案：3.单项选择题 3-1 答案：3-2 答案：3-3 答案：3-4 答案：3-5 答案：3-6 答案：3-7
11、 答案：3-8 答案：3-9 答案：3-10 答案：3-11 答案：3-12 答案：4.多项选择题 4-1 答案：4-2 答案：4-3 答案：4-4 答案：4-5 答案：4-6 答案：4-7 答案：4-8 答案：，4-9 答案：第 4 章 机械加工质量分析与控制复习题答案 1.单项选择 1-1 答案：检测方法 1-2 答案：表面层的硬度与基体硬度之差与基体硬度之比 1-3 答案：工艺系统误差 1-4 答案：过刀尖的加工表面的法向 1-5 答案：中速 1-6 答案：1/51/3 1-7 答案：轴承孔的圆度误差 1-8 答案：卡爪装夹面与主轴回转轴线不同轴 1-9 答案：保证三爪卡盘卡爪面与主轴回
12、转轴线同轴 1-10 答案：降速 1-11 答案：末端 1-12 答案：倒数之和的倒数 1-13 答案：远小于 1-14 答案：反比 1-15 答案：被切屑所带走 1-16 答案：传给工件 1-17 答案：采用热对称结构 1-18 答案：成正比 1-19 答案：消除工件主轴运动误差对加工精度的影响 1-20 答案：相同或成整倍数关系 1-21 答案：等于或接近于 2.多项选择 2-1 答案：试切法 调整法 定尺寸刀具法 自动控制法 2-2 答案：耐磨性 耐蚀性 抗疲劳强度 配合质量 2-3 答案：径向跳动 轴向窜动 倾角摆动 2-4 答案：零件材料 表面粗糙度 名义压强 2-5 答案：主轴回转
13、轴线角度摆动 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行 2-6 答案：工件刚度不足 车床纵向导轨直线度误差 2-7 答案：尾顶尖刚度不足 导轨扭曲 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行 2-8 答案：切削热 摩擦热 2-9 答案：尾座轴线与主轴回转轴线不同轴 刀具热变形 钻头刃磨不对称 2-10 答案：机床几何误差 调整误差 2-11 答案：工件定位误差 夹紧误差 毛坯余量不均引起的误差复映 2-12 答案：确定工序能力 估算不合格品率 判别常值误差大小 2-13 答案：工艺过程是否稳定 是否存在变值系统误差 2-14 答案：进给量 刀具主偏角 2-15 答案：切削速度 进给量 工件材料性质 2-16 答
14、案：砂轮速度 工件速度 磨削深度 纵向进给量 2-17 答案：加大刀具前角 改善工件的切削加工性 提高刀具刃磨质量 2-18 答案：选择较软的砂轮 选用较小的磨削深度 改善冷却条件 2-19 答案：提高工艺系统刚度 增大工艺系统阻尼 采用变速切削 3.判断题 3-1 答案：3-2 答案：3-3 答案：3-4 答案：3-5 答案：3-6 答案：3-7 答案：3-8 答案：3-9 答案：3-10 答案：提示：磨削时导轨面温度升高，床身底部温度偏低，床身会上弯。磨平后冷却，导轨面将产生中凹。3-11 答案：3-12 答案：4.分析题 4-1 答案：键槽底面对mm35下母线之间的平行度误差由 3 项组
15、成：铣床工作台面与导轨的平行度误差：0.05/300 夹具制造与安装误差（表现为交点 A 的连线与夹具体底面的平行度误差）：0.01/150 工件轴线与交点 A 的连线的平行度误差：为此，首先计算mm05.020外圆中心在垂直方向上的变动量：071.01.0707.045sin21.0sin220dTmm 可得到工件轴线与交点 A 的连线的平行度误差：0.071/150 最后得到键槽底面（认为与铣床导轨平行）对工件轴线的平行度误差：300/212.0150/071.0150/01.0300/05.0P 4-2 答案：a）在径向切削力的作用下，尾顶尖处的位移量大于前顶尖处的位移量，加工后工件外圆
16、表面成锥形，右端止境大于左端直径。b）在轴向切削力的作用下，工件受到扭矩的作用会产生顺时针方向的偏转。若刀具刚度很大，加工后端面会产生中凹。c）由于切削力作用点位置变化，将使工件产生鞍形误差，且右端直径大于左端直径，加工后零件最终的形状参见教材图 4-19。4-3 答案：A 点处的支反力：100300100300AFN D 点处的支反力：200300200300DFN 在磨削力的作用下，A 点处的位移量：002.050000100Amm 在磨削力的作用下，D 点处的位移量：005.040000200Dmm 由几何关系，可求出 B 点处的位移量：0035.0300150)002.0005.0(0
17、02.0Bmm C 点处的位移量：0045.0300250)002.0005.0(002.0cmm 加工后，零件成锥形，锥度误差为（0.0045-0.0035）/100=0.001/100mm。4-4 答案：分布图 习图 4-4-5ans 工艺能力系数 CP=0.2/（60.003）=1.1 废品率约为 50%产生废品的主要原因是存在较大的常值系统误差，很可能是砂轮位置调整不当所致；改进办法是重新调整砂轮位置。4-5 答案：12 11.99。分布曲线（公差带）习图 4-4-6ans 画出分布曲线图，可计算出不合格品率为 21.2%（计算过程略）4-6 答案：1）画出Rx 图：计算各组平均值和极
18、差，见表 4-4-1；计算中心线和上下控制限：x图：中心线 m)(88.28201ixxCL 上控制线 m)(825.3425.1058.088.282RAxUCL 下控制线 m)(935.2225.1058.088.282RAxLCL R 图：中心线 m)(25.10 RCL 上控制线 m)(628.2125.1011.24RDUCL 下控制线 0LCL 根据以上结果作出Rx 图，如习图 4-4-7ans 所示。2）在x图上，有多个点子越出控制限，可以判定工艺过程不稳定。3）在x图上，点子没有明显得变化趋势，无法判定有无变值系统误差。4）在x图上，第 4 点到第 9 点之间，点子出现较大波动
19、（R 图亦如此），表明工艺系统在此期间出现异常。从第 12 点以后，点子有上升趋势（x图），值得密切注意，应继续采样观察。20 19.95。（公差带）19.9 分布曲线 19.98 不合格品率 LCL=22.935 UCL=34.825 CL=28.88 样组序号 0 5 10 15 20 x 图 x UCL=21.628 CL=10.25 LCL=0 习图 4-4-7ans 样组序号 0 5 10 15 20 R 图 R 4-7 答案：1）影响孔径尺寸精度的因素：刀具调整（调整镗刀刀刃的伸出长度）；刀具磨损；刀具热变形。2）影响销孔形状精度的因素：主轴回转误差；导轨导向误差；工作台运动方向与
20、主轴回转轴线不平行；机床热变形。3）影响销孔位置精度的因素：定位误差（设计基准（顶面）与定位基准（止口端面）不重合，定位止口与夹具定位凸台、菱形销与销孔的配合间隙等引起）；夹紧误差；调整误差（夹具在工作台上的位置调整，菱形销与主轴同轴度的调整等）；夹具制造误差；机床热变形；工作台运动方向与主轴回转轴线不平行。第 5 章 机械加工工艺规程的制定复习题答案 1.单项选择 1-1 答案：锻件 1-2 答案：铸件 1-3 答案：设计 1-4 答案：一面两孔 1-5 答案：正常加工 1-6 答案：粗车-半精车-精车 1-7 答案：粗车半精车粗磨精磨 1-8 答案：粗镗半精镗精镗 1-9 答案：切削加工之
21、前 1-10 答案：上道工序尺寸公差与本道工序尺寸公差之和 1-11 答案：增环的下偏差之和减去减环的上偏差之和 1-12 答案：各组成环公差平方和的平方根 2.多项选择 2-1 答案：保证相互位置关系原则 保证加工余量均匀分配原则 2-2 答案：有利于保证被加工面之间的位置精度 可以简化夹具设计与制造 2-3 答案：车削 铣削 磨削 拉削 2-4 答案：提高加工表面尺寸精度 提高加工表面形状精度 降低加工表面粗糙度 2-5 答案：先基准后其他 先主后次 先面后孔 2-6 答案：易于保证加工面之间的位置精度 便于管理 可以减小工件装夹时间 2-7 答案：上一工序表面粗糙度和表面缺陷层厚度 上一
22、工序留下的形位误差 2-8 答案：基本时间 辅助时间 工作地服务时间 2-9 答案：装卸工件时间 开停机床时间 测量工件时间 2-10 答案：缩短基本时间 缩短辅助时间 缩短工作地服务时间 3.判断题）3-1 答案：3-2 答案：3-3 答案：3-4 答案：3-5 答案：3-6 答案：3-7 答案：3-8 答案：3-9 答案：提示：综合考虑包容尺寸和被包容尺寸两种情况。3-10 答案：3-11 答案：3-12 答案：4.分析计算题 4-1 答案：1.图 a：精基准齿轮的设计基准是孔 A。按基准重合原则，应选孔 A 为精基准。以 A为精基准也可以方便地加工其他表面，与统一基准原则相一致。故选孔
23、A 为统一精基准。粗基准齿轮各表面均需加工，不存在保证加工面与不加工面相互位置关系的问题。在加工孔 A时，以外圆定位较为方便，且可以保证以孔 A 定位加工外圆时获得较均匀的余量，故选外圆表面为粗基准。2.图 b：精基准液压油缸的设计基准是孔 B。按基准重合原则，应选孔 B 为精基准。以 B 为精基准也可以方便地加工其他表面，与统一基准原则相一致。故选孔 A 为统一精基准。粗基准液压油缸外圆没有功能要求，与孔 B 也没有位置关系要求。而孔 B 是重要加工面，从保证其余量均匀的角度出发，应选孔 B 的毛坯孔作定位粗基准。3.图 c：精基准飞轮的设计基准是孔 C。按基准重合原则，应选孔 C 为精基准
24、。以 C为精基准也可以方便地加工其他表面，与统一基准原则相一致。故选孔 C 为统一精基准。粗基准为保证飞轮旋转时的平衡，大外圆与不加工孔要求同轴，且不加工内端面与外圆台阶面距离应尽可能的均匀，故应不加工孔及内端面作定位粗基准。4-2 答案：1）确定工艺路线：粗车半精车粗磨精磨 2）确定各工序余量：根据经验或查手册确定，精磨余量=0.1mm，粗磨余量=0.3mm，半精车余量=1.0mm，粗车余量=总余量（精磨余量+粗磨余量+半精车余量）=4（0.1+0.3+1.0）=2.6 mm。3）计算各工序基本尺寸：精磨基本尺寸=24 mm，粗磨基本尺寸=（24+0.1）=24.1 mm，半精车基本尺寸=（
25、24.1+0.3）=24.4 mm，粗车基本尺寸=（24.4+1.0）=25.4 mm。4）确定各工序加工经济精度：精磨 IT6（设计要求），粗磨 IT8，半精车 IT11，粗车 IT13。5）按入体原则标注各工序尺寸及公差：精磨0013.024mm，粗磨0033.01.24mm，半精车013.04.24mm，粗车033.04.25mm。4-3 答案：1）图 b：基准重合，定位误差0DW，1.0101Amm；2）图 c：尺寸 A2，100.1 和005.08构成一个尺寸链（见习图 5-4-3ans c），其中尺寸 100.1 是封闭环，尺寸 A2和005.08是组成环，且 A2为增环，005.
26、08为减环。由直线尺寸链极值算法基本尺寸计算公式，有：10=A28，A2=18mm 由直线尺寸链极值算法偏差计算公式：0.1=ESA2（-0.05），ESA2=0.05mm;-0.1=EIA20，EIA2=-0.1mm。故：05.010.0218Amm 3）图 d：尺寸 A3，100.1，005.08和构成一个尺寸链（见习图 5-4-3ans d），其中尺寸 100.1是封闭环，尺寸 A3，005.08和01.038是组成环，且01.038为增环，A3和005.08为减环。由直线尺寸链极值算法基本尺寸计算公式，有：10=38（A3+8），A3=20mm 由直线尺寸链极值算法偏差计算公式，有：0
27、.1=0（EIA3+（-0.05），EIA3=-0.05mm;-0.1=-0.1(ES A3+0)，ESA3=0。故：005.0320Amm 4-4 答案：尺寸 750.05、H 和半径 R 组成一个尺寸链，其中尺寸 750.05 是间接得到的，是封闭环。半径尺寸015.0015R和 H 都是增环。解此尺寸链可得到：mmH035.0050.060。4-5 答案：建立尺寸链如习图 5-4-5ans 所示，其中02.0226A，是尺寸链的封闭环；005.013.15R，是尺寸链的减环；0016.0215R，是尺寸链的增环；A1也是尺寸链的增环，待求。解此尺寸链可得到：050.0184.023.26
28、A mm 习图 5-4-3ans c）A2 100.1 8 0 0.05 d）A3 38 0 0.1 100.1 8 0 0.05 习图 5-4-5ans 4-6 答案：建立尺寸链如习图 5-4-6ans 所示，其中 Z=0.30.05 是尺寸链的封闭环；0015.0230R，是尺寸链的减环；R1是尺寸链的增环，待求。解此尺寸链可得到：035.0050.013.30R mm 由此可求出淬火前精车的直径工序尺寸为：07.010.016.60Dmm 第 6 章 装配工艺过程设计复习题答案 1.单项选择 1-1 答案：1-2 答案：1-3 答案：1-4 答案：1-5 答案：1-6 答案：1-7 答案
29、：1-8 答案：2.多项选择 2-1 答案：2-2 答案：2-3 答案：2-4 答案：2-5 答案：1R0015.0230R Z=0.30.05 习图 5-4-6ans 2-6 答案：2-7 答案：2-8 答案：2-9 答案：3.判断题 3-1 答案：3-2 答案：3-3 答案：3-4 答案：3-5 答案：3-6 答案：4.分析计算题 4-1 完全互换法：0.3；大数互换法：0.173 4-2 2.4 4-3 完全互换法：06.00141A，001.04217 AA，05.007.037A 大数互换法：08.00141A，003.04217 AA，015.0045.037A 4-4 1）建立装
30、配尺寸链，如图所示。2）确定分组数：平均公差为 0.003，经济公差为 0.015，可确定分组数为 5。3）确定各尺寸：若阀杆直径尺寸定为：0015.025，将其分为 5 组；阀套孔直径应为006.0009.025，也将其分为 5 组。解图示尺寸链，可求得轴、孔之对应的分组尺寸如下：附录资料：不需要的可以自行删除 预应力锚索桩板墙施工工法 一、前言 在山岭陡峭、地形复杂、山高谷深的地区，高等级公路通过的地段造成大量的高填深挖，高桥及隧道处处可见。在山谷深、地面横坡陡峭的地段，路基难于填筑，旱桥跨越在经济和技术上造成较大的浪费，同时也给路基稳定及桥梁的桥桩、墩柱带来隐患。采用新型高挡墙跨越不仅开
31、挖面小，也可消耗废方，起到安全、经济和环保的作用。个旧至冷墩二级公路预应力锚索桩板墙工程是采用 40 米高预应力锚索桩板墙进行分 组 号 1 2 3 4 5 A1（阀杆直径）0003.025 003.0006.025 006.0009.025 009.0012.025 012.0015.025 A2（阀套孔直径）006.0003.025 003.0025 0003.025 003.0006.025 006.0009.025 A0 A1（阀杆直径）A2（阀套孔直径）边坡治理的项目，稳定了高填方路基，减少了陡坡旱桥，预应力锚索结构由于其合理的受力机理以及在软弱岩体中能更有效的发挥土体承载力而提供了
32、较大锚固力，通过施工经总结形成本工法。二、工法特点 1.采用 MG-50A 型潜孔冲击钻跟套管无水干钻，能有效的预防塌孔，保证水泥浆与孔壁岩体的粘结强度。2.锚索材料选用低松弛环氧喷涂无粘结钢绞线（ASTMT416-88a 标准 270 级，强度Rby=1860Kpa，松弛率为 3.5%，j=15.24mm），配套 OVM15 型锚具，钢绞线强度高，性能好，可以在张拉结束后有效的进行放张或补偿张拉且弥补了钢绞线在特殊环境下中长久防腐的问题。3.该体系能主动提供抗滑力，有效的控制岩体的位移，在锚索的锚固范围内产生亚应力带，从而从根本上改善岩体的力学性能。4.根据现场实际地质情况，大吨位锚索主要锚
33、于碎石土、亚粘土中，鉴于土体破碎，抗剪强度低，在锚索结构上，通过对拉力型锚索与分散压缩型锚索工作性能的比较，采用分散压缩型锚索结构有突出优点。拉力型锚索与分散压缩型锚索工作性能的比较见表1。表 1 拉力型锚索与分散压缩型锚索工作性能的比较 项 目 拉力型锚索 分散压缩型锚索 岩体水泥浆体间的粘结摩阻应力分布状况 沿锚固体长度分布极不均匀，应力集中严重，易发生渐进性破坏 沿锚固长度分布较均匀 岩体水泥浆体间的粘结摩阻应力值 总拉力大，粘结摩阻应力值大 总拉力可分散成几个较小的压力，粘结摩阻应力值显著减小 粘结摩阻强度 灌浆体受拉不会引起水泥浆体横向扩张而增大粘结摩阻强度 灌浆体受压产生横向扩张而
34、使粘结摩阻强度增大 锚索承载力 锚固长度超过一定值后，承载力增长极其微弱 锚索承载力随锚固段长度增加而增加 耐久性 灌浆体受拉，易开裂，防腐性差 灌浆体受压，不易开裂，预应力筋外有油脂、PVC涂层及水泥浆体多层防腐，耐久性好 三、适用范围 本工法适用于公路、铁路、水利、城市建设等相关领域的浅、中、深层土石混合滑坡、土滑坡、岩石滑坡的防治工程。四、工艺原理 穿过边坡滑动面的预应力锚索，外端固定于抗滑桩上，另一端锚固在稳定整体岩体土石混合体中。锚索的预应力使不稳定岩体处于较高围压的三向应力状态，岩体强度和变形比在单轴压力及低围压条件下好的多，结构面处于压紧状态，使结构面对岩体变形消极影响减弱，显著
35、提高了岩体的整体性，锚索的锚固力直接改变了滑动面上的应力状态和滑动稳定条件。五、施工工艺（一）施工工艺流程（见图 1）坡面整修 桩位定位放样 工作平台搭设 （二）施工要点 1.桩板墙施工（1）桩基施工时，应准确核对平面位置，结合地形做好桩区地面截、排水及防渗工作。（2）桩基采用挖孔桩施工，施工方法主要有：碎石土开挖用洋镐和钢钎；软、风化岩石用风镐，；灰岩、板岩人工用钢钎硬凿；有地下水用 7.5KW，2040 米扬程的浅水泵抽水人工凿后，整体板岩和弧石用静态爆破进行凿除。提升采用人工辘轳和电动葫芦。挖孔及支撑护壁连续作业，护壁 1 米为一节，采用孔内现浇，一天后拆模，严格按隔桩开挖的方法进行。（
36、3）挖孔到位后，清理孔底，重新进行桩位放样，复查准确后开始绑轧钢筋。在绑扎过程中若发现钢筋笼位置偏差，应及时将其调整准确。（4）钢筋的焊接和绑扎应严格按照技术规范要求进行。绑扎成型经检验合格后，转入下道工序模板安装。（5）由于桩板墙结构的特殊性，采用标准化的组合钢模。模板支架与脚手架分离，避免引起模板变形。在混凝土浇筑之前，用同一种脱模剂涂刷模板，且不得污染钢筋。安装完毕后，对其平面位置、顶部标高、节点联系及纵横向稳定性进行检查。浇筑时发现模板有超过允许变形值的可能时，及时纠正。（6）桩板墙桩长均大于 10 米，为防止离析，利用串桶倾卸，且在中途设置一至两道减速装置。由于钢筋密度大，用 4 台
37、插入式振动器同时进行捣固，浇筑层厚度 15cm左右。浇筑混凝土，必须一次性全桩浇成，否则视为断桩。当浇筑至预留锚孔处时，仔细振捣，以保证锚孔处的强度。在混凝土浇筑期间，设专人检查支架、模板、钢筋和预埋件等稳固情况，发现松动、变形、移位时及时处理。专人填写混凝土浇筑记录。（7）挡土板为钢筋混凝土矩形板，预制时两侧留有吊装孔，同时作为泄水孔。挡土板采用直接搭接桩身的形式，桩、板连接的缝隙不用处理，若缝隙过大可采用沥青麻絮填塞。挡土板采用平面堆放，受力面朝上（受力面按设计图纸标识），其堆积高度不宜超过5 块，板块间用木块等支垫，并置于设计支点位置，运输过程要轻搬轻放。安装时，应竖向起吊，用手牵引，防
38、止与桩相撞，将挡土板正确就位，同时应做好防排水设施及填筑墙被填料，挡土板顶面不齐时，可用砂浆或现浇混凝土调整。2.桩后回填 桩板墙段路基填土严格按照公路工程技术规范和设计标准施工，在填料选材和路基填筑工程中加强了试验工作，从长远考虑，在填土与桩板之间填一层 50cm 厚的碎石深水层，从而使渗入填土路基中的雨水从挡板泄水孔排出，以保证锚索长久不受雨水的侵蚀，从而保证路基的工程质量。3.预应力锚索施工（1）施工准备 将预应力的造孔设备、注浆设备、张拉设备调至工作面附近，待工作面完成后，马上吊运至工作面，所有施工材料均应由出厂证明、合格证，钢绞线应检测合格，做好施工场地的排水工作，材料、机械的防雨、
39、防水工作，水、电等在前期施工中已接到位，稍做处理即可满足施工要求。（2）回填土、压密至一定高度。填土高度按锚索张拉控制程序施工。随时进行桩位监测。（3）钻孔 钻孔是预应力锚索施工中控制工期的关键工序，为提高钻孔效率和保证钻孔质量，采用 MG-50A 潜孔冲击钻机。该钻机所配钻杆是统一规格，按锚索设计长度将钻机所需钻杆摆放整齐，钻杆用完孔深也恰好到位，由于钻杆长度均有5mm 的误差，要求实际钻孔深度超出设计孔深 0.5m 左右。为防止恶化边坡岩体的工程地质条件和降低孔壁的粘结性，严禁开水钻进。钻进过程中应对每个孔的地层变化，钻进状态（钻进、钻压）地下水及一些特殊情况做好现场记录，如遇地层松散、破
40、碎时应用跟套管钻进技术，以使钻孔完整不坍。如遇坍孔或地下水丰富时，应立即停钻，进行固壁灌浆处理（灌浆压力 0.20.4Mpa），待水泥浆凝固后，再重新扫孔钻进。钻孔到位后，用高压风（风压大于 0.4Mpa）将孔内的岩粉清干净，然后，用预先做好的探孔装置，进行深孔，若探孔时轻松将探孔器送入孔底，钻孔深度符合设计要求，经验收同意后即可转入下道工序锚索安装。（4）锚索制作 锚索制作工艺流程 编束通知单 下料、清洗 安装承载体、挤压 P 锚 编束 安装支撑环 安装注浆管 验收 库存 穿束 在预先平整好的下料场地上（场地要求宽 4m、长 40m 左右）按下料长度进行下料，每根绞线长度误差控制在 10cm
41、 左右。下料长度计算 L下=Li+Lf+Lw 式中 L下下料长度 Li各分段锚固长度 Lf锚索自由段长度 Lw锚索工作段长度 下料要求用砂轮切割机切割好以后，钢绞线一端剥除 PE15cm，对剥除部分绞线除污洗净，下好料以后，按要求设置承压板、支撑环，支撑环每 1m 放 1 个，用 GYJ60A 型挤压机对剥除部分挤压上 P 锚。索体要求绑扎牢固，绞线应平行顺直。对不同位置处的承载体相应的绞线外露端做出临时和永久性标记。灌浆管绑扎在锚索体上，灌浆管头部距孔底 510cm，灌浆管使用前，要检查有无破裂、堵赛。绑扎好的锚索顶部要安装导向帽，以方便穿索。锚索制好后应将承压板、P 锚外部涂上防腐油漆。检
42、查合格后的锚索标识好以后分区存放，同时做好防雨、防晒工作。（5）锚索安装 向锚索孔安索前，要核对锚索编号是否与孔号一致，确认无误后，即可将锚索用人工抬至工作面，用人工将锚索平顺穿入锚孔，当外露部分满足工作长度时即到位，停止穿索。锚索往孔内穿时，索体必须平顺，不得扭绞，同时应避免损伤 PE 管及支撑环脱落。锚索安装工作结束后即可进行灌浆工作。（6）注浆 注浆采用 3SNS 系列注浆泵，搅拌采用灰浆搅拌机进行。浆液要搅拌均匀，随绞随用，并在初凝前用完。严防石块等杂物混入浆液。注浆材料为纯水泥浆，水泥选用普通硅酸盐 525，水灰比为 0.38，外加 10%UEA-Z型复合膨胀剂和 0.6%的高效早强
43、减水剂。浆体强度不小于 40MPa，注浆压力大于 0.3MPa。边注浆边缓慢抽拔注浆管，保证注浆管口处于浆液面一下。并保证浆体密实、饱和，达到设计浆体强度。待孔口溢出清晰的浆体即可停止注浆。注浆过程中要做好相关记录，并做好试验块。（7）锚索的张拉 待锚孔注浆体强度达到设计要求后，（按上述配合比施工一般七天就可达到 40MPa以上）根据回填土的高程（一般高于相应锚孔 4 米）和监理工程师书面通知即可进行张拉。张拉前须对张拉机具进行配套标定，计算出千斤顶受力与油压的线性方程，用于张拉油压与张拉力的控制。安装锚板前，要用棉纱擦净锚板内的泥沙油污。钢绞线穿入锚板的顺序，力求与钢绞线束绑扎的顺序一致，防
44、止交叉缠绕。张拉前，钢绞线外包的 PE护管用锯条割掉（注意不要伤着钢绞线），不得用火烧钢绞线，剥除 PE 后要清除防腐油脂。锚索张拉应根据填土情况、锚孔数分次分级进行。张拉方式用小千斤顶对每个承载体按由内向外的顺序对称进行张拉，第一级观测时间需稳定 10 分钟外，其余每一级需稳定 25 分钟，分别记录每一级钢绞线的预应力施作情况。张拉过程中必须进行桩位监测和锚索应力的测试工作。张拉结束后，将锚板外的钢绞线处理好，不能松散，以备再进行张拉。为防止外锚头的长期暴露，每次结束后应作相应的防护。每级张拉的稳定时间必须保证，张拉时以张拉油压为主，伸长值进行校核。当出现异常情况时，必须停止作业进行检查，查
45、明原因后方可继续进行作业。预应力施作时，对每一次控制应力 Nji应进行如下施作方式：对每一孔锚索的每一次 Nji的施作均应按承载体由内向外的顺序进行。且每一次的施作 Nji针对每一个承载体上的钢绞线又须按两步来完成：（设控制应力为 Nji）测量、记录 持续 2min 第一步：0 0.1Nji 0.25Nji 0.5Nji（测量记录后不顶压锁定）每根锚索的每一个承载体上的钢绞线采用小千斤顶按第一步的步骤对称张拉结束后进行第二步的操作。测量、记录 持续 2min 测量、记录 第二步：0 0.5Nji 0.75Nji 1.0Nji 不顶压锁定 稳压 3min 当填土到位时，预应力最终控制应力的施作按
46、中第一步、第二步完成后对每根钢绞线进行顶压锁定。（8）再回填、压密、造孔 预应力施作后再进行回填、压密工作（同时要进行桩位的监测），至一定的高度后，再造桩上上部锚索孔，如此循环 5、6、7 的工作。（9）张拉锁定、封锚 按以上工序循环进行到回填土填满到位后，对桩上所有锚索进行张拉锁定，每次张拉需对桩位进行监测。预应力张拉完成后，用手提砂轮机切除多余钢绞线，外留长度20cm。最后桩上保护罩，填充好油脂进行封锚，封锚后保持桩面整洁美观。4.轴力监测 桩、锚支挡体系的受力涉及到两个方面，一是桩自身提供的抗力，一是锚索提供的抗力。两者应有一个合适的力度，锚索受力过大则设计安全性降低，桩身受力过大同样对
47、桩的安全性也构成影响。我国土层锚杆设计与施工规范中规定，对预应力锚索轴力的永久观测数量应不少于 5%，同时规定对应力损失超过 10%最终控制应力时应进行补偿，而大于最终控制应力 15%时应进行应力放松。要确切知道预应力施加后锚索轴力的实际大小以便进行相应的处理，就须对锚索轴力进行监测。锚索轴力的监测方法：锚索轴力施加之前选择具有代表性的锚孔，在选定的锚孔处装上特殊的传感器元件，然后装上锚具，通过预应力的施作和观测，即可测出不同时期锚索轴力的变化情况，从而进行有关的处理，轴力读数时应与填土的情况以及桩身位移情况相对应进行观测。由于桩上锚具采用特殊 OVM 产品，故传感器元件应与之相配套，个冷公路
48、预应力锚索桩板墙选用的是辽宁丹东市三达测试仪器厂生产的 GW 型钢弦式岩土锚测力计和 GPC1 型袖珍式钢弦频率测定仪组成的测量系统（见图 2）。岩土锚测力计信号输出插头测定仪的信号输入插座测定仪图2 GW型钢弦式岩土锚测力计和GPC-1型 袖珍式钢频率测定仪组成的测量系统 六、机具设备（见表 2）表 2 机具设备 序号 机具名称 规格 单位 台 备 注 1 钻机 MG-50A 台 5 2 压风机 台 5 3 注浆泵 SNS200/100 台 1 4 灰浆搅拌机 台 2 5 油泵 ZB4/500 台 4 带 S 阀 6 千斤顶 YCW250A 台 1 7 千斤顶 YCW150A 台 1 8 千
49、斤顶 YDC240Q 台 4 带顶压头 4个 9 沉浆桶 只 2 10 潜水泵 台 2 11 千分表 只 2 12 挤压机 台 1 13 砂轮切割机 台 1 14 对讲机 台 4 15 手提砂轮机切割机 台 2 16 氧割设备 套 1 17 配电盘 个 5 18 1 吨葫芦 个 6 19 小型电焊机 台 1 20 单根测力传感器 台 6 21 精密液压油压表 块 10 22 挤压模 套 2 23 单孔工作锚 套 12 带 25 副工作夹片 七、劳力组织（见表 3）表 3 劳力组织 序号 项 目 工 种 人数 备注 1 桩板墙工程 现场指挥 1 2 技术兼质检 1 3 板合司机 3 4 电工 1
50、 5 振捣工 4 6 配料 3 7 试验员 1 8 电焊工 3 9 钢筋工 8 10 修理工 1 11 架子模板工 15 12 普工 33 13 钻孔 现场指挥 1 14 技术兼质检 1 15 钻机司机 5 16 电工 1 17 吊车司机 1 18 空压机司机 2 19 普工 15 20 电焊工 1 21 锚索、注浆 现场指挥 1 22 技术兼质检 1 23 电工 1 24 试验员 1 25 电焊工 1 26 制索、安索 8 27 注浆 5 28 张拉 9 29 板后填土 现场指挥 1 30 技术兼质检 1 31 挖掘机司机 1 32 推土机司机 2 33 压路机司机 2 34 平地机司机 2