錨桿錨索在巖土邊坡治理工程中的應(yīng)用

曹揚(yáng)政

(廣東省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，廣東 廣州 510800)

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)自然地質(zhì)災(zāi)害治理的重視度提高，許多新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)。錨桿錨索支護(hù)是邊坡治理的一種新工藝，運(yùn)用該施工工藝進(jìn)行邊坡治理，使巖土土體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)，加強(qiáng)了邊坡強(qiáng)度和穩(wěn)定性。邊坡后期變形小，治理的效果明顯，且安全可靠。本文將通過介紹錨桿錨索施工工藝實(shí)例，論述此工藝的優(yōu)勢(shì)所在[1]。

2 工程概況

肇慶市氣象局某應(yīng)急救災(zāi)項(xiàng)目位于廣東省肇慶市一個(gè)獨(dú)立的山頭上，交通便利。待治理區(qū)投影面積約4 587.11 m2。該邊坡為早期修建的上山道路堆填而形成的高陡邊坡，邊坡高差為10～25 m不等，坡度一般為30°～40°,局部稍陡，原始地形山體植被發(fā)育。在早期修建道路時(shí)，該邊坡未分層回填壓實(shí)，外圍未設(shè)置截排水溝，路面的長(zhǎng)期排水直接沖刷下方的坡面，造成沿著園區(qū)道路發(fā)生大面積的崩滑?，F(xiàn)有道路張拉裂縫明顯,支護(hù)樁及混凝土墻失穩(wěn)隨土體滑落,原有道路外側(cè)基本坍塌。因此，必須盡快采取有效的治理措施。

3 工程地質(zhì)條件

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘及鉆孔勘探揭露，場(chǎng)區(qū)地層根據(jù)其成因及物理力學(xué)性質(zhì)可劃分為3個(gè)工程地質(zhì)層，自上而下為：(1)第四系填土層(Qml)：素填土，主要由粉質(zhì)黏土和碎石渣組成。(2)第四系殘積層(Qel)：粉質(zhì)黏土。(3)下覆基巖為震旦系(Z)砂巖：強(qiáng)風(fēng)化砂巖。

4 項(xiàng)目治理工程措施

根據(jù)治理場(chǎng)地條件，在確保安全前提下，對(duì)現(xiàn)有邊坡進(jìn)行局部浮土清除，加固并輔以坡面綠化美化，修復(fù)道路，恢復(fù)一般功能性通車。根據(jù)勘查資料以及邊坡巖土分布情況，結(jié)合邊坡的地形地貌采用如下總體治理方案：適當(dāng)修坡+錨桿(索)+格構(gòu)梁+截排水溝+綠化措施進(jìn)行治理，并修復(fù)坡頂?shù)缆穂2]。

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形，將整個(gè)邊坡分為兩段治理區(qū)域：北側(cè)坡段(Ⅰ段)治理區(qū)域；南側(cè)坡段(Ⅱ段)治理區(qū)域：Ⅱ-1段(中間段)和Ⅱ-2段(兩側(cè)段)(圖1)。

治理方案如下：

Ⅰ段治理區(qū)域。該坡段為北側(cè)坡段，長(zhǎng)約65 m,將坡面的松散土體清除,局部坡面的坍塌的混凝土墻拆除后再外運(yùn)；在原平臺(tái)最低位置標(biāo)高為27.00 m處開始設(shè)置第一排錨桿，共設(shè)置8排(局部為3排)錨桿至道路，錨桿型號(hào)為II級(jí)Ф25螺紋鋼(HRB400),錨桿水平間距均為3.00 m,垂直間距為3.00 m,錨桿成孔直徑Ф100 mm,成孔角度與水平方向呈25°,注漿強(qiáng)度為M30純水泥漿或水泥砂漿，注漿壓力1.0～2.0 MPa；格構(gòu)橫梁及豎梁截面尺寸均為30 cm(高)×20 cm(寬),現(xiàn)澆砼強(qiáng)度C25,格構(gòu)梁的冠梁高出原路面10 cm，格構(gòu)梁內(nèi)播撒草籽綠化。

Ⅱ段治理區(qū)域：該坡段為南側(cè)坡段，長(zhǎng)約65 m,將坡面的松散土體清除，按設(shè)計(jì)坡率進(jìn)行放坡分級(jí),局部坡面的坍塌的混凝土墻拆除后外運(yùn)，將該段分為Ⅱ-1段(中間段)和Ⅱ-2段(兩側(cè)段)。

Ⅱ-1段治理區(qū)域：在原平臺(tái)最低位置標(biāo)高30.00 m處開始設(shè)置第一排，共設(shè)置6排(局部為5排)錨索至道路，每根錨索采用4Φ15.201 mm×7 mm高強(qiáng)低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作,錨索水平間距和垂直間距均為3.00 m,錨索成孔直徑Φ130 mm,成孔角度與水平方向呈25°,軸向拉力設(shè)計(jì)值300～350 kN,鎖定值250～300 kN,注漿強(qiáng)度為M30純水泥漿或水泥砂漿，注漿壓力1.0～2.0 MPa；格構(gòu)橫梁及豎梁間距均為3.0 m,截面尺寸均為50 cm(高)×40 cm(寬),現(xiàn)澆砼強(qiáng)度為C25,格構(gòu)梁的冠梁高出原路面10 cm。格構(gòu)梁內(nèi)噴播草籽綠化[3]。

Ⅱ-2段治理區(qū)域：在原平臺(tái)最低位置標(biāo)高27.00 m處開始設(shè)置第一排，共設(shè)置8排(局部為4排)錨索至道路，錨索施工工藝以及技術(shù)數(shù)據(jù)以Ⅱ-1段治理區(qū)域相同；格構(gòu)橫梁及豎梁間距均為3.0 m,截面尺寸均為40 cm(高)×30 cm(寬)，現(xiàn)澆佐強(qiáng)度為C25,格構(gòu)梁的冠梁高出原路面10 cm。格構(gòu)梁內(nèi)播撒草籽綠化。另外，在Ⅱ段治理區(qū)南側(cè)邊坡，按現(xiàn)在坡面進(jìn)行坡面支護(hù)，設(shè)置12根錨桿,每根錨桿長(zhǎng)度為10 m，錨桿施工工藝以及技術(shù)數(shù)據(jù)以I段治理區(qū)域相同；格構(gòu)橫梁及豎梁間距均為30 cm(高)×20 cm(寬),現(xiàn)澆砼強(qiáng)度C25,格構(gòu)梁內(nèi)播撒草籽綠化。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在治理范圍內(nèi)的坡腳以及上山道路邊做好排水溝，完善治理區(qū)內(nèi)及道路排水系統(tǒng)。

5 錨桿(索)施工工藝

5.1 預(yù)應(yīng)力錨索施工

(1)錨索施工流程如下：修整坡面—搭腳手架—測(cè)量放線—鉆機(jī)就位—成孔—清孔—錨索安裝—注漿—二次注漿。

(2)錨索制作工藝。每束錨索采用4Ф15.201 mm×7 mm高強(qiáng)低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞制作，鋼絞線強(qiáng)度Rb=1 860 MPa,用0VM15-4型錨具鎖定；鋼絞線下料時(shí)比設(shè)計(jì)長(zhǎng)度多預(yù)留1.00 m的張拉段。錨索錨固段長(zhǎng)度為8～10 m，錨固段涂油保持清潔，要求涂強(qiáng)力防腐涂料，自由段套為內(nèi)徑Ф17mm的PVC管，套管內(nèi)用黃油充填，外部纏繞工程膠布固定；箍環(huán)采用鉛絲環(huán)繞2圈而成，擴(kuò)張環(huán)采用厚度20 mm的聚氯乙烯加工而成；端頭楔形體砕必須與豎肋同時(shí)澆筑；楔形體內(nèi)布置三層鋼筋網(wǎng)，錨頭上部設(shè)二層鋼筋網(wǎng)，間距3 cm,網(wǎng)格尺寸為5 cm×5 cm。

(3)鉆孔(清孔)：錨索鉆孔前應(yīng)按設(shè)計(jì)準(zhǔn)確測(cè)量定位，并用做好標(biāo)記，孔位偏差不大于50 mm。鉆孔偏斜按設(shè)計(jì)角度，誤差不大于1度。完成鉆孔后，將孔內(nèi)殘?jiān)鍍?。?shí)際鉆孔應(yīng)比設(shè)計(jì)鉆孔深度深0.50 m,作為殘?jiān)媪舳危员ＷC錨索伸入到設(shè)計(jì)位置，并且能產(chǎn)生符合設(shè)計(jì)要求的錨固力。

(4)錨索安裝：鉆孔完成后及時(shí)進(jìn)行清孔，并及時(shí)安裝錨索。將錨索前端先安裝好導(dǎo)向頭，并由一人掌握入孔方向，再由其他人將錨索一次性推入孔內(nèi)，安裝過程中，要避免鋼絞線產(chǎn)生折彎的硬傷，并不得損壞自由段套管和注漿管。

(5)注漿：根據(jù)本工程地層的特點(diǎn)，為提高錨索的錨固力，采用一次注漿和二次劈裂注漿相結(jié)合的工藝。錨索加工制作時(shí)安裝兩根注漿管，注漿管前端應(yīng)伸入到距孔底0.50 m處。二次注漿采用常壓，冰泥漿從孔底向孔口反向灌注，將孔底渣土及水排出，直到孔口排出正常水泥漿時(shí)方可停止。二次注漿在第一次注漿后12～20 h或注漿體強(qiáng)度達(dá)到5 MPa時(shí)進(jìn)行。注漿液均現(xiàn)場(chǎng)攪拌，漿液強(qiáng)度M30,水泥為P.O425普通硅酸鹽水泥，水灰比1∶ 0.45。二次注漿壓力控制1.0～2.0 MPa。錨索注漿前，在錨索(桿)洞口處用土工布制作長(zhǎng)1.0 m的止?jié){塞，并留排氣孔。

(6)在施工過程中，要注意保護(hù)錨索和套管，調(diào)整錨索的角度，用砂漿固定。框架梁鋼筋制作安裝及混凝土施工前，錨索應(yīng)順直，防止孔口處出現(xiàn)拐點(diǎn)，不利于錨索工作受力，避免剪切破壞，然后向錨索套管內(nèi)注水泥漿直到孔口充滿?？蚣芰耗０寮艾F(xiàn)澆混凝土?xí)r，要保證錨索張拉墩平臺(tái)與錨索軸線垂直,強(qiáng)度要達(dá)到設(shè)計(jì)要求，防止張拉時(shí)錨墩產(chǎn)生破壞。

(7)錨索張拉：采用單根預(yù)張拉后整體張拉的方法，錨索各單元的預(yù)應(yīng)力值應(yīng)一致，預(yù)加應(yīng)力總值不應(yīng)大于預(yù)應(yīng)力的10%,也不宜小于5%。受拉時(shí)，墊墩混凝土的強(qiáng)度應(yīng)大于C25,錨固注漿體的強(qiáng)度應(yīng)大于30 MPa。張力千斤頂?shù)妮S線必須與錨索的軸線一致，在張拉過程中，速率控制在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力值的0.1/min左右，卸荷速率控制在預(yù)應(yīng)力值的0.2/min左右。在張拉過程中，當(dāng)實(shí)際伸長(zhǎng)值大于理論伸長(zhǎng)值時(shí)，應(yīng)暫停張拉，待查明原因并采取相應(yīng)措施后方可繼續(xù)進(jìn)行張拉。過拉值根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，一般為設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力值的5%～10%。錨索應(yīng)力鎖定必須在壓力表穩(wěn)定后進(jìn)行，張拉后48 h內(nèi)發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失大于設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力值的10%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。錨索張拉鎖定后，用砂輪切割機(jī)切割鋼絞線，留10 cm防滑段，錨頭局部用C25混凝土封嚴(yán)。

5.2 錨桿施工

(1)錨桿施工流程為：修整坡面—搭腳手架—測(cè)量放線—就位—成孔—清孔—錨桿安放—注漿。

(2)錨桿制作工藝：錨桿采用II級(jí)中Φ25 mm螺紋鋼(HRB400)，錨桿制作前，鋼筋應(yīng)順直，除油除銹，接頭應(yīng)采用焊接的搭接接頭，焊接長(zhǎng)度為30 d，但不小于500 mm，沿桿身軸線每隔2.0 m設(shè)置一個(gè)定中支架，排氣管應(yīng)與錨桿桿體綁扎牢固，桿體應(yīng)進(jìn)行防腐處理。

(3)鉆孔(清孔)：錨桿鉆孔前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求測(cè)量定位，并用做好標(biāo)記，孔位偏差不大于50 mm。鉆孔偏斜按設(shè)計(jì)角度，誤差不大于1°。實(shí)際鉆孔應(yīng)比設(shè)計(jì)鉆孔深度深0.50 m,作為殘?jiān)媪舳?，鉆孔完成后，將孔內(nèi)殘?jiān)鍍?，以保證錨桿伸入到設(shè)計(jì)位置，并且能產(chǎn)生符合設(shè)計(jì)要求的錨固力。

(4)錨桿安裝入孔：鉆孔完成后及時(shí)進(jìn)行清孔，并及時(shí)安裝錨桿，將錨桿前端安好導(dǎo)向頭，由一人掌握入孔方向，然后由其他人將錨索一次性推入孔內(nèi)，安裝過程中應(yīng)避免桿體彎曲，若一次進(jìn)孔困難，不得強(qiáng)行進(jìn)孔，必須先將鉆孔重新進(jìn)行洗孔，若錨桿桿體或者支架損壞的需重新加工錨桿。

(5)注漿：根據(jù)本工程地層的特點(diǎn)，為了提高巖土層的錨固力，注漿管前端應(yīng)伸入到距孔底0.50 m左右處。開始注漿時(shí)為常壓，水泥漿從孔底向孔口反向灌注，將孔底渣土及水排出，當(dāng)孔口排氣管排出正常水泥漿后，封閉排氣管進(jìn)行壓力注漿。注漿壓力控制1.0～2.0 MPa。錨桿注漿前，在錨索(桿)洞口處用土工布制作長(zhǎng)1.0 m的止?jié){塞,并預(yù)留排氣孔，灌漿后漿體強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求前預(yù)應(yīng)力筋不得受擾動(dòng)。

6 錨桿(索)試驗(yàn)與驗(yàn)收

在全面施工前應(yīng)在每個(gè)不利斷面工點(diǎn)分別選取不少于5%,且不少于5根錨索、5根錨桿進(jìn)行極限抗拔試驗(yàn)。采用的地形條件、錨桿材料和施工工藝必須與工程錨索(桿)相同。

7 結(jié)論

本文結(jié)合肇慶市氣象局某應(yīng)急救災(zāi)項(xiàng)目中的錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索加固邊坡施工實(shí)例，詳細(xì)介紹了錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索加固邊坡施工的基本原理、工藝流程、施工方法以及施工中的注意事項(xiàng)等。錨桿以及預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝具有施工簡(jiǎn)單，施工工期短，工程成本低，治理效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，希望通過本文實(shí)例介紹，能為今后類似的邊坡加固工程施工提供參考，促進(jìn)此施工工藝在邊坡處理項(xiàng)目中的廣泛應(yīng)用。