預(yù)應(yīng)力錨索框架梁砼邊坡防護技術(shù)在路塹高邊坡防護中的應(yīng)用

李冠明

摘要：簡述了路塹高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索框架梁砼邊坡防護的施工過程，并且分析施工過程中可能存在的問題，總結(jié)了類似工程的施工要求。

關(guān)鍵詞：路塹高邊坡；預(yù)應(yīng)力錨索；框架梁；錨索張拉；錨索注漿

1工程概況

滬瑞國道主干線（貴州境）鎮(zhèn)勝高速公路，K58+875-K59+660段，緊鄰彎腰樹大橋勝境關(guān)岸，路基巖石為薄層砂質(zhì)泥巖，泥質(zhì)灰?guī)r。巖層產(chǎn)狀：250°<18°，強風(fēng)化深度8-10米。地表覆蓋層為粘土夾碎石，在路塹范圍內(nèi)巖體裂隙短小密集，層面裂隙發(fā)育，邊坡為順層邊坡，最高邊坡高度63.19米，每級邊坡開挖垂直高度為10米，此段共分七級邊坡開挖，通過穩(wěn)定計算邊坡不穩(wěn)定，對高速公路的運營帶來安全隱患。因此確定對該段進行特殊路基防護，以穩(wěn)定邊坡，消除隱患，防護形式在第一級邊坡采用C15片石混凝土擋墻，第二，三，四，五，六級邊坡采用預(yù)應(yīng)力錨索框架梁穩(wěn)固邊坡。

2 施工方法特點

2.1 施工適應(yīng)性強，幾乎不受地形，地質(zhì)條件的限制，能及時有效因地制宜的穩(wěn)固邊坡。

2.2 預(yù)應(yīng)力錨索施工機械以輕型機械為主，施工方便快捷同時還改善了勞動條件，減輕了勞動強度。

2.3 施工時每開挖一級邊坡加固一級，及時穩(wěn)定邊坡，對下級開挖無影響。

2.4 不破壞巖體的整體性，有效的控制巖體的位移，從根本上改善了巖體的力學(xué)性能，減少了路基挖方數(shù)量，節(jié)約了征地，有利于水土保持，保護了環(huán)境。

3 適用條件

本施工方法使用廣泛，可應(yīng)用于路塹順層滑坡以及危巖，危石加固，以及適用于地下水發(fā)育，地表土質(zhì)松散的坡面滑坡的綜合治理，也可對地鐵車站，地下水庫，高層建筑等深基坑邊坡進行加固。

4 施工工藝

4.1 概述

在路塹范圍內(nèi)巖體裂隙短小密集，層面裂隙發(fā)育，邊坡為順層邊坡,通過預(yù)應(yīng)力錨索提高邊坡的整體性,增加滑面的抗滑阻力來加固巖體,使其穩(wěn)定,局部碎石浮土予以清除打入錨桿掛網(wǎng)噴錨支護進行坡面防護。

在一級邊坡處采用C15片石混凝土擋土墻穩(wěn)固坡腳，從而達到加固一級邊坡，穩(wěn)定整個路塹的目的。

4.2 工藝流程：

4.3施工方法：

4.3.1搭設(shè)施工平臺

路塹邊坡開挖完成后，清除表面松散體，用全站儀定出路線方向基線，根據(jù)各排錨孔設(shè)計標高，采用φ48mm鋼管扣件相連接順坡架設(shè)整體結(jié)構(gòu)工作平臺，調(diào)整鉆機立軸高度使其中心線與設(shè)計中心線一致，保證鉆孔位置正確。

4.3.2鉆孔與清孔

鉆孔是錨索施工中控制工期的關(guān)鍵工序。施工前做好放樣，在放好樣的空位上搭設(shè)腳手架，用潛孔沖擊式鉆機進行鉆孔，鉆孔要求干鉆，禁止注水施鉆，以保證邊坡的工程地質(zhì)條件不被惡化，鉆進過程中應(yīng)對每個錨孔的地層變化，鉆進狀態(tài)（鉆速、鉆壓），地下水及各種特殊情況作現(xiàn)場記錄。鉆孔孔徑Ф110mm，與水平成25度角，角度誤差±1度，位置偏差≤5cm。要求鉆孔深度超出錨索設(shè)計長度0.3m左右，為保證鉆孔下傾角準確，用全站儀定出方向基線，再用方向架定出錨索方向角，并調(diào)整下傾角至設(shè)計要求，在腳手架上安裝鉆機。復(fù)核孔位、傾角，確認無誤后，加固鉆機后，進行鉆孔施工。

鉆孔結(jié)束，逐根拔出鉆桿和鉆具，將沖擊器清洗好備用。用一根聚乙烯管復(fù)核孔深，并以高壓風(fēng)（0.2～0.4Mpa）吹孔，保持孔壁干凈，孔口安裝吸塵裝置，避免塵土飛揚，待孔內(nèi)粉塵吹干凈，且孔深不少于錨索設(shè)計長度時，拔出聚乙烯管，以織物或水泥袋紙塞好孔口待用。

塌孔、卡鉆的處理：當鉆孔穿越強風(fēng)化巖層或巖體破碎帶時，往往發(fā)生塌孔、卡鉆。塌孔的主要標志是從孔中吹出黃色巖粉，夾雜一些原狀的（非鉆頭擊碎的、非新鮮的、無光澤的）石塊，這時，不管鉆進深度如何，都要立即停止鉆進，拔出鉆具，進行固壁注漿，注漿壓力采用0.4 MPa，漿液為水泥砂漿和水玻璃的混合液，24小時后重新鉆孔。雨季，常常順巖體破碎帶向孔內(nèi)滲流泥漿，固壁注漿前，必須用水和風(fēng)把泥漿洗出鉆孔，石塊不必清除），否則，不僅固壁注漿效果差，還容易造成假象。

4.3.3 錨索制作

預(yù)應(yīng)力錨索由錨頭、錨索體（自由段）和內(nèi)錨固段組成，見錨索構(gòu)造圖。錨索的預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用ASTMA416-92a標準270級7ф15.24mm。錨索的長度由兩部分構(gòu)成，既自由伸長段和錨固段。錨固端錨索，按每2.4m分別設(shè)置緊箍環(huán)和擴張環(huán)，這樣可以保證其受力均勻。用薄鋼板焊接一個10～15cm的導(dǎo)向帽，固定在錨索的最前端，這樣有利于錨索的安裝。對于錨索的自由伸長段，鋼絞線表面要用瀝青浸制并用玻璃絲布包裹三層，厚度3～4cm。錨索自由段采用防護油及塑料管隔離，在錨索內(nèi)支架中間穿上注漿管，與錨索體一起送入已吹渣干凈的錨孔。

錨索可在鉆孔的同時于現(xiàn)場進行編制，內(nèi)錨固段采用波紋形狀，張拉段采用直線形狀。錨索長度是從鉆孔孔口算起，因此，鋼絞線下料長度應(yīng)為錨索設(shè)計長度、錨頭高度、千斤頂長度、工具錨和工作錨的厚度以及張拉操作余量的總和。正常情況下，鋼絞線截斷余量取50mm。將截好的鋼絞線平順地放在作業(yè)臺架上，量出內(nèi)錨固段和錨索設(shè)計長度，分別作出標記；在內(nèi)錨固段的范圍內(nèi)穿過中隔離支架，間距60～100cm，兩對中支架之間扎緊固環(huán)一道；張拉段每米也扎一道緊固環(huán)，并用塑料管穿套，內(nèi)涂黃油；最后，在錨索端頭套上導(dǎo)向帽。

預(yù)應(yīng)力錨索構(gòu)造示意圖：

4.3.4 錨索安裝

錨索安裝前，要核對錨索編號是否與孔號一致，確認無誤后，再以高壓風(fēng)清孔一次，即可著手安裝錨索。由于錨索較重，全長25～30m，所以加工場到邊坡不宜太遠，人工抬到施工平臺上進行安裝。穿索時，要避免錨索扭曲，保證錨索順直。

4.3.5 注漿

按設(shè)計要求配制水泥砂漿，用注漿泵注漿，注漿工藝采用孔底反漿法。用525#普通硅酸鹽水泥，砂漿要均勻，注漿壓力為0.2～0.6MPa，如果水泥漿的流動度不夠，可以通過水灰比解決。下錨、灌漿各工序連續(xù)完成，錨索孔內(nèi)自孔底一次性壓滿，注漿達到設(shè)計長度后，穩(wěn)定15min，再將注漿管拔出。

4.3.6 框架梁、錨座施工

每個錨索框架梁由兩根豎梁和三根橫梁組成，梁體砼斷面為60 cm＊60 cm,內(nèi)配置鋼筋，梁體入基巖10cm，每個框架間留4cm寬伸縮縫。

錨座采取現(xiàn)澆混凝土，現(xiàn)澆混凝土錨座經(jīng)養(yǎng)生其強度達到設(shè)計強度70%后，方可進行錨索張拉。錨具底座頂面與鉆孔軸線應(yīng)垂直，確保錨索張拉時千斤頂張拉力與錨索在同一軸線上。如下圖所示：

4.3.7 預(yù)應(yīng)力錨索張拉、封錨

現(xiàn)澆混凝土錨固板經(jīng)養(yǎng)生其強度達到設(shè)計強度的70%后，方可進行錨固張拉。錨索自由段采用防護油及PVC塑料管隔離，每束錨索設(shè)計施工張拉力1000KN，張拉為兩次四級張拉，每級間隔時間30分鐘，每級拉力250KN。第一、二級張拉完成5天后，再實施第三、四級張拉。在施加預(yù)應(yīng)力完畢后，切除外露的多余鋼絞線。

在錨索錨固段的注漿強度達到設(shè)計強度后，進行錨索張拉，張拉所采用的千斤頂必須提前由專門機構(gòu)檢測合格后方可使用，張拉完成后，即進行第二次注漿，注漿壓力為0.5～1.0Mpa，待出漿濃度與進漿濃度一致時停止注漿。注漿結(jié)束后的次日，要逐孔檢查各錨索孔注漿是否灌滿，要進行復(fù)灌，確保每個錨索孔灌漿飽滿密實。錨索鎖定于鋼筋混凝土井字形錨座上，錨索最后鎖定施加預(yù)應(yīng)力為設(shè)計拉力的110%，穩(wěn)定時間不少于5分鐘。鋼絞線松弛，地層徐變等因素會造成應(yīng)力損失，在損失基本停止（一班在6-10天）以后對錨索補償張拉使錨索預(yù)應(yīng)力恢復(fù)設(shè)計值。

錨索的張拉采用循環(huán)式張拉，錨具底座頂面與鉆孔軸線應(yīng)垂直，確保錨索張拉時千斤頂張拉力與錨索在同一軸線上，并且井字梁錨索的張拉必須四根錨索同時張拉或?qū)莾筛^索張拉。預(yù)應(yīng)力錨索張拉鎖定后，錨頭部分應(yīng)涂防腐劑，再用C30砼封閉。

4.3.8 擋土墻的施工

擋土墻的基礎(chǔ)埋深2米，基礎(chǔ)和墻身都采用C15片石混凝土，底寬5米，頂寬2.8米 ，高10米。為穩(wěn)妥地施工抗滑擋土墻，在擋土墻基礎(chǔ)開挖前，墻背路塹盡量削緩，并做好地表水地下水的疏排工作。擋土墻分段跳槽開挖基坑，跳槽開挖長度4-5米，施工順序從兩側(cè)向中間并進。沿墻身縱向每隔10米設(shè)置一道伸縮縫。墻后設(shè)置反濾層，邊溝溝底0。3米以上墻身上下左右交錯設(shè)置0.2×0.2的泄水孔，間距2米，以使排水通暢。

4.3.9 坡面防護

擋土墻頂，框架梁內(nèi)種植草被護坡。

5 機具設(shè)備：

6 質(zhì)量控制標準

鉆孔放線允許誤差±5cm。

錨索方位角允許誤差±10，傾角允許誤差±0.50。

鉆孔孔徑允許誤差±10mm，長度允許誤差±10mm。

內(nèi)錨固段注漿的充盈系數(shù)為1.1～1.3。

張拉段注漿必須待漿液溢出孔口1-2min,方可停止注漿，24h后需要補漿。

7 安全措施

各種機具因處于良好的工作狀態(tài)下，專人操作。上崗前要做好安全檢查工作，各種操作人員持證上崗。高空作業(yè)必須配帶安全帶，各種安全防范設(shè)施齊全可靠，供鉆孔、張拉操作用的腳手平臺必須牢固可靠，需經(jīng)過檢查驗收方可使用。

張拉機設(shè)備要有專人維護，張拉過程中千斤頂前不得站人，以防錨索斷裂發(fā)生事故。

8、結(jié)束語

此綜合治理技術(shù)可同時展開作業(yè)，便于組織施工，提高了勞動效率，大大縮短了勞動工期，與傳統(tǒng)的加固方案相比節(jié)約了投資。由于本次施工組織嚴密,施工方法得當合理，滬瑞國道主干線（貴州境）鎮(zhèn)勝高速公路，K58+875-K59+660段高邊坡防護比計劃工期縮短了兩個月，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，多次受到監(jiān)理和業(yè)主的好評。

預(yù)應(yīng)力錨索混凝土擋土墻在加固路塹高邊坡滑坡中的成功應(yīng)用，為其發(fā)展提供了更為廣闊的前景和良好發(fā)展空間。