預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻在新疆瑪納斯河沿線高邊坡治理中的應(yīng)用

李作成

(新疆瑪納斯河流域管理局，烏魯木齊 830001)

0 前 言

預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻包括錨索、樁以及擋土板等主要構(gòu)成部分，其利用施加在錨索上的張拉力來平衡多個(gè)方向的壓力，從而將結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力狀況有效改善。預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)相對(duì)較為復(fù)雜，并且能夠?qū)﹀^固效果產(chǎn)生影響的因素也相對(duì)較多，這使得現(xiàn)階段，對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索相關(guān)應(yīng)用機(jī)理的研究長(zhǎng)期之后于該技術(shù)的具體應(yīng)用實(shí)踐[1]。因此，非常有必要加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻在河流沿線山體邊坡防護(hù)工程中的實(shí)踐及應(yīng)用。

1 工程概況及施工方案

新疆瑪納斯河流貫穿了山地-綠洲-荒漠系統(tǒng)，地表過程復(fù)雜。該流域的主要徑流水源為高山區(qū)的冰雪融水與上游的降水。上游峽谷較多因而水流湍急，下游河曲發(fā)育而平原坦蕩?，敿{斯河發(fā)源于北天山中段依連哈比爾尕山烏代肯尼河的43號(hào)冰川，全長(zhǎng)420 km。新疆瑪納斯河流沿線某處山體采用預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻對(duì)其高邊坡進(jìn)行治理。為減少上方施工對(duì)巖土的擾動(dòng)程度，保證高邊坡的穩(wěn)定性，加上預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻在受力方面比普通樁板墻更具優(yōu)勢(shì)，計(jì)劃在Ⅰ級(jí)邊坡采用預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻措施來增強(qiáng)高邊坡防護(hù)能力。

該項(xiàng)目采用直徑1.2m抗滑樁預(yù)應(yīng)力錨索支撐的方式來達(dá)到高邊坡防護(hù)的效果，同時(shí)通過通長(zhǎng)冠梁來保證樁頂間的整體性，選用140 cm×80cm的冠梁類型。對(duì)于頂部混凝土擋板，計(jì)劃采用直立狀規(guī)格形式，其他擋板采用直立和曲線的規(guī)格形式，并將預(yù)制混凝土擋板鑲嵌在支護(hù)樁中[2]。

2 沖孔水下混凝土灌注樁施工

2.1 測(cè)量放線

施工技術(shù)人員先通過經(jīng)緯儀將樁位確定下來，并在樁心位置做好標(biāo)記。當(dāng)復(fù)核達(dá)標(biāo)之后，方可正式進(jìn)行施工作業(yè)。樁位確定后，施工人員將一定墊木置于樁機(jī)底座下方，保持樁機(jī)的穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)成孔偏斜問題。

2.2 護(hù)筒埋設(shè)

1)沖孔水下混凝土灌注樁施工一般采用厚度在6 mm左右的鋼板作為護(hù)筒材質(zhì)，其內(nèi)徑>樁徑20cm，高度約為150cm。護(hù)筒上部需要設(shè)置2個(gè)溢漿孔，等樁位中心最終確定之后，施工人員要利用黏土回填護(hù)筒周邊，并大力夯實(shí)，并將護(hù)筒埋設(shè)深度控制在135 cm左右。

2)以地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，對(duì)落錘沖程進(jìn)行合理控制，以低錘密沖為宜，每當(dāng)成孔75cm左右，施工人員就應(yīng)更換一次泥漿，把孔中的粗大顆粒清理出來。若存在落錘不穩(wěn)現(xiàn)象，可拋填一定石塊到孔中，持續(xù)拋填到孔底相對(duì)平緩才能重新開始沖擊，如此能夠有效防止發(fā)生偏孔現(xiàn)象，確保樁孔始終處于垂直狀態(tài)。

3)當(dāng)沖擊到基巖層時(shí)，施工人員要對(duì)錘頭直徑進(jìn)行認(rèn)真檢查，若存在磨損現(xiàn)象要立即采取補(bǔ)焊措施，以確保樁孔不會(huì)出現(xiàn)縮徑問題。施工人員一定要及時(shí)填寫施工記錄表單，進(jìn)入基巖之前每6h對(duì)進(jìn)尺數(shù)量進(jìn)行一次記錄，進(jìn)入基巖后每4h就應(yīng)記錄一次。

2.3 成孔后清孔

1)當(dāng)沖擊到施工設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，施工人員即可進(jìn)行首次清孔作業(yè)，以有效排除樁底沉渣，這時(shí)需要再次測(cè)定泥漿指標(biāo)，將其膠體率控制在92 %左右，比重控制為1.2，若泥漿各項(xiàng)指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，就要及時(shí)添加外加劑，或更換泥漿，通常可在每立方泥漿中添加0.5kg純堿等，還應(yīng)適當(dāng)加大外加劑計(jì)量，直至達(dá)標(biāo)。在新定指標(biāo)的基礎(chǔ)上，確保泥漿循環(huán)，鉆錘高度上提0.5 m，進(jìn)行以輕沖方式進(jìn)行清孔作業(yè)。清孔結(jié)束后，含砂率要控制在2 %之內(nèi)，將樁底沉渣控制在5cm之內(nèi)，然后準(zhǔn)備后續(xù)下放鋼筋籠施工。

2)在鋼筋籠下方后、混凝土灌注前，施工人員還要進(jìn)行第二次清孔，這時(shí)因首次清孔后泥漿內(nèi)已經(jīng)不存在太多沉渣，泥漿相關(guān)指標(biāo)也出現(xiàn)一定變化。當(dāng)完成第二次清孔作業(yè)后，泥漿含砂率需要低于1%，樁底沉渣應(yīng)控制在5 cm之內(nèi)。

3)通常情況下，施工人員在施工現(xiàn)場(chǎng)制作鋼筋籠，以木枋為制作平臺(tái)，要確保平臺(tái)表面的水平程度，同時(shí)鋼筋籠尺寸、箍筋間距以及主筋間距等，都必須根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙認(rèn)真制作。主筋搭接一定要錯(cuò)開超過1m，并為鋼筋籠設(shè)置保護(hù)墊。

2.4 混凝土灌注施工

混凝土澆筑需要從工程實(shí)際情況出發(fā)，選用內(nèi)徑為25cm的鋼導(dǎo)管，一節(jié)長(zhǎng)度約2m，通過法蘭接頭實(shí)現(xiàn)有效連接。實(shí)際吊裝之前，一定要對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行認(rèn)真檢查，不得采用變形導(dǎo)管，管內(nèi)不可存在殘?jiān)?，法蘭接頭位置應(yīng)采用新的橡皮墊，接頭螺栓應(yīng)用均勻擰緊。吊機(jī)在起吊后要精確對(duì)淮樁孔，以垂直狀態(tài)置入，以免碰到孔壁而把泥土帶到孔底。在灌注混凝土?xí)r，應(yīng)合理控制混凝土的流動(dòng)性不能過大，同時(shí)將混凝土坍落度控制為20cm。施工人員要控制混凝土埋沒導(dǎo)管深度超過80cm，并以此來確定混凝土用量。施工人員要持續(xù)把混凝土倒進(jìn)漏斗內(nèi)，不能讓導(dǎo)管內(nèi)混凝土出現(xiàn)中斷現(xiàn)象。

3 預(yù)應(yīng)力錨索樁施工

3.1 錨索、錨桿的施工

鉆孔施工主要采用孔壓機(jī)、潛孔鉆機(jī)以及氣動(dòng)潛孔錘等設(shè)備，在具體鉆孔操作中，終孔深度一定要比設(shè)計(jì)孔深多出50cm。預(yù)應(yīng)力錨索主要由緊固頭、錨固段以及自動(dòng)段等部分構(gòu)成，而錨索長(zhǎng)度是張拉段、自由段以及錨固段長(zhǎng)度之和。采用直徑為6mm的鋼筋作為錨桿定位設(shè)備的基本材料，并將主筋與錨桿定位鋼筋焊接在一起，以促使二者成為一個(gè)穩(wěn)定的整體。在將錨索與錨桿放進(jìn)鉆出的孔洞之前，施工人員需要根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)要求將錨桿與錨索拉直，并進(jìn)行除銹工作。一般情況下，錨桿、錨索長(zhǎng)度應(yīng)在2m之上，該邊坡防護(hù)工程將鋼材作為導(dǎo)向帽的制作材料，同時(shí)在錨索和錨桿部位裝設(shè)了對(duì)中支架，并確保其間距在100-150cm之間[3]。

3.2 預(yù)應(yīng)力張拉及拉拔試驗(yàn)

3.2.1 預(yù)應(yīng)力張拉

施工人員可通過200千斤頂來施加錨索預(yù)應(yīng)力，分兩次進(jìn)行錨索張拉操作，第一次張拉細(xì)分成5個(gè)級(jí)別，所施加的預(yù)應(yīng)力為25%，第二級(jí)為50%，第三極為75%，第四級(jí)為100%，均持續(xù)穩(wěn)定張拉5min，施加的第五級(jí)預(yù)應(yīng)力為設(shè)計(jì)值的120%，持續(xù)穩(wěn)定張拉15min。第二次張拉屬于補(bǔ)充張拉操作，第一次張拉過程中，地層受到壓力的作用，會(huì)導(dǎo)致錨墩出現(xiàn)一定位移，而鋼絞索也出現(xiàn)松弛現(xiàn)象，所施加的預(yù)應(yīng)力存在一定損失，為彌補(bǔ)這些損失，要實(shí)施第二次張拉操作。

3.2.2 抗拔試驗(yàn)

該試驗(yàn)主要是為了充分把握錨索的實(shí)際錨固強(qiáng)度，施工人員可根據(jù)錨固深度，將1m、1.5m、2m以及2.5m深度作為1組，一共進(jìn)行2組抗拔試驗(yàn)，從中獲得錨固體與巖層間的最大抗拔力度，并據(jù)此對(duì)錨固段長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整[4]。

3.3 封孔灌漿與封錨

在張拉鎖定之后，施工人員要在第一時(shí)間開展封孔灌漿操作，從預(yù)留鋼管孔將注漿管插入，采用低壓方式進(jìn)行注漿作業(yè)，壓力控制在0.15MPa左右。其中所注漿液的配比與錨固段一致。當(dāng)封孔漿液初步凝結(jié)24h后，施工人員即可進(jìn)行封錨操作。在具體封錨之前，通過手動(dòng)砂輪將過于外露的鋼絞線切斷，保留4.5cm左右即可。之后利用水泥砂漿將外錨頭封好，防止錨固頭外露過多而產(chǎn)生銹蝕問題，導(dǎo)致鎖定預(yù)應(yīng)力出現(xiàn)一定損失。

4 擋板施工

該邊坡防護(hù)工程采用預(yù)制混凝土板作為擋土板基本材料，此類擋土板現(xiàn)在預(yù)制場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行加工，通過養(yǎng)護(hù)達(dá)到一定強(qiáng)度之后，再由吊車與運(yùn)輸車輛運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，并通過吊車逐一進(jìn)行安裝。在實(shí)際安裝擋土板之前，施工人員要利用砂漿對(duì)擋板地面標(biāo)高與擋板底接觸面進(jìn)行找平，并將找平層制作為三角形狀，為擋板安裝調(diào)整提供便利。同時(shí)，施工人員要采用鑿除方式，將超出擋板安裝設(shè)計(jì)底標(biāo)高的部分打磨到設(shè)計(jì)標(biāo)高位置。在具體安裝過程中，施工人員要由一端逐步向?qū)γ姘惭b，每安裝完一段，就要對(duì)已安裝的部分實(shí)施回填處理。在擋土板樁施工結(jié)束，開挖深基坑后，施工人員需要在擋土板樁等位置設(shè)置7個(gè)基準(zhǔn)觀測(cè)點(diǎn)，以有效定位與監(jiān)測(cè)擋土板支護(hù)狀況[5]。

5 預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻實(shí)踐應(yīng)用效果分析

預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻施工技術(shù)將傳統(tǒng)樁板墻施工工藝流程進(jìn)一步簡(jiǎn)化，大大提高了施工速度，對(duì)新疆瑪納斯河高邊坡的坡面風(fēng)化現(xiàn)象有良好的防護(hù)效果。預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻施工技術(shù)較為簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化后的工藝流程清晰易懂，便于施工人員以及管理人員掌握。預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻結(jié)構(gòu)重量相對(duì)較強(qiáng)，施工量較少，土石方的開挖施工量也得以大幅度減少。相比于普通漿砌片石擋墻，預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻技術(shù)的應(yīng)用能夠節(jié)約42%左右的施工成本。在類土質(zhì)邊坡防護(hù)工程施工中采用壓力分散性錨索，能夠有效彌補(bǔ)破碎與松散巖土體錨固力的不足，可以在以后此類土質(zhì)邊坡防護(hù)中進(jìn)一步推廣。

6 結(jié) 語(yǔ)

現(xiàn)階段，預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻已經(jīng)普遍應(yīng)用在各類工程建設(shè)中，并相繼積累了大量的應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。其中，加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻在河道沿線高邊坡治理中的應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)河道邊坡防護(hù)能力的增強(qiáng)有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，需要從高邊坡防護(hù)工程的實(shí)際情況出發(fā)，高度重視支護(hù)樁、墩柱、預(yù)應(yīng)力錨索樁以及擋板等各個(gè)部分的施工細(xì)節(jié)，從而全面增強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻技術(shù)的應(yīng)用效果。