淺談邊坡錨固工程施工

冀麗麗

北運(yùn)河新堤路路基工程施工主要以深挖高路塹為主,地質(zhì)多為松散的弱風(fēng)化巖層,節(jié)理很發(fā)育,不同程度的存在軟弱夾層,邊坡防護(hù)主要采用高強(qiáng)精軋螺紋鋼錨桿及壓力分散型錨索施工,以下就我在北運(yùn)河新堤路工程的施工經(jīng)驗(yàn)做簡單介紹,可供參考。

1 鉆孔

修好邊坡后用全站儀精確放線,在邊坡上標(biāo)出錨孔的位置,確定無誤后進(jìn)行鉆孔,孔位誤差不得超過±2 cm,錨孔偏斜度不應(yīng)超過5%,鉆孔過程中需要搭設(shè)一個(gè)穩(wěn)固安全的操作平臺、鉆機(jī)就位時(shí)利用地質(zhì)羅盤對傾角和方位角進(jìn)行校驗(yàn)無誤后才能開始,鉆桿與水平夾角為20°。鉆孔機(jī)具采用宣化DQ-100D潛孔沖擊式風(fēng)動(dòng)鉆機(jī),鉆進(jìn)采用無水干鉆,以確保鉆孔不至于惡化邊坡巖土工程地質(zhì)條件和孔壁的粘結(jié)性能。鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度之后,不能停鉆,要穩(wěn)鉆1 min～2 min,確保孔底達(dá)到設(shè)計(jì)孔徑。鉆孔孔壁的沉渣及水體粘滯,使用高壓空氣(風(fēng)壓 0.2 MPa～0.4 MPa)將孔內(nèi)巖粉及水體全部清除出孔外,以免降低水泥砂漿與孔壁巖土體的粘結(jié)強(qiáng)度。

2 錨桿(索)的制安

采用φ32熱軋螺紋鋼筋錨桿,為使錨桿在安裝后處于鉆孔中心,錨桿主筋每隔1.2 m設(shè)置中架或隔離架,相鄰定位鋼筋?yuàn)A角為120°。在本標(biāo)段的錨桿施工中,采用了雙面焊接,焊接長度均達(dá)到5D以上,焊接時(shí)采用502系列電焊條,焊縫寬度、飽滿度滿足規(guī)范要求。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求,本標(biāo)段錨索材料采用壓力分散型錨索φ15.24 mm,fpk=1 860 MPa的高強(qiáng)度、低松弛預(yù)應(yīng)力無粘結(jié)鋼絞線。預(yù)應(yīng)力錨索在加工前要準(zhǔn)備好錨索制作的場地,首先應(yīng)平整、硬化出一塊長度不小于30 m,寬度不小于2 m的場地進(jìn)行下料、編索,以防止污染鋼絞線。鋼絞線的下料長度=錨索設(shè)計(jì)長度+錨索框梁厚度+張拉千斤頂長度+錨具厚度+張拉操作預(yù)留量。鋼絞線采用機(jī)械切割,鋼絞線按設(shè)計(jì)要求平直編排,沿錨索體軸線方向每1.5 m設(shè)置1個(gè)架線環(huán),在錨固段范圍內(nèi)設(shè)置3個(gè)鋼質(zhì)承載體,承載體與錨索連接采用擠壓簧、擠壓套進(jìn)行連接與錨固,最后將注漿管從中間穿過整個(gè)錨索。

3 錨孔灌注

根據(jù)設(shè)計(jì)要求,采用UBJ-1.8G型擠壓式灰漿泵,最大注漿壓力2.0 MPa,水泥砂漿要隨拌隨用,不得超過水泥的初凝時(shí)間。用漿采用孔底返漿法,注漿壓力在0.6 MPa～1.0 MPa左右,注漿管從孔底緩慢抽出,當(dāng)孔口出現(xiàn)溢漿并將壓力保持在10 s以上,方可停止注漿。采用M30純水泥漿液,水灰比為0.38～0.45,壓漿所用的注漿管應(yīng)與錨筋體牢固綁扎,保持通暢。注漿管頭距錨筋體末端宜為5 cm～10 cm。漿體未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%時(shí),不得在錨筋端懸掛重物或碰撞外錨頭,達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%時(shí)方可張拉。

4 張拉鎖定封錨

當(dāng)錨索體漿液凝期達(dá)到15 d(加早強(qiáng)劑)～20 d和錨梁混凝土強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后方可進(jìn)行張拉。為使框梁受力均勻,錨孔張拉順序宜在每個(gè)框梁單元對稱張拉。張拉作業(yè)前必須對張拉機(jī)具和儀器進(jìn)行標(biāo)定、調(diào)校,并換算出相應(yīng)拉力時(shí)的油表讀數(shù)。錨具安裝應(yīng)與錨墊板和千斤頂密貼對中,千斤頂軸線與錨孔及錨索體軸線在一條直線上,不得彎壓或偏折錨頭,確保承載均勻同軸,必要時(shí)用鋼質(zhì)墊片調(diào),使其滿足要求。為了使鋼絞線受力均勻,在成束張拉之前,錨索體順布平直。宜采用小千斤頂對鋼絞線進(jìn)行單根分別張拉,確保鋼絞線平順和均勻受力。隨后應(yīng)取0.1倍～0.2倍設(shè)計(jì)張拉力值對錨具進(jìn)行1次～2次預(yù)張拉,確保錨固體各部分接觸密貼,最后按設(shè)計(jì)鎖定噸位張拉鎖定。錨索張拉力為5級進(jìn)行,即:設(shè)計(jì)張拉力的25%,50%,75%,100%,以及110%,除最后一級需要穩(wěn)定20 min～30 min外,其余每一級需要穩(wěn)定2 min～5 min以上,并分別記錄各種情況(錨頭位移、錨座變形、油表計(jì)數(shù)變化等)。錨索鎖定后,做好記號,觀察 3 d,沒有異常情況即留長10 cm后用手提砂輪機(jī)切割多余鋼絞線(嚴(yán)禁電弧燒割)。最后用水泥漿注滿錨墊板及錨頭各部分空隙,并按設(shè)計(jì)要求支模,用C25混凝土封錨處理。

錨筋鎖定:錨筋張拉至設(shè)定最大張拉荷載值后,應(yīng)持荷穩(wěn)定10 min～15 min,然后卸荷進(jìn)行鎖定作業(yè)。錨索鎖定采用QVM錨具、精軋螺紋鋼錨桿采用配套的緊固螺栓及鋼墊板進(jìn)行錨固。

錨孔封錨:錨筋鎖定后,采用機(jī)械切割余露錨筋,并應(yīng)留長5 cm～10 cm外露錨筋。最后用水泥凈漿注滿錨墊板及錨頭各部分空隙,并與錨梁采用同標(biāo)號混凝土進(jìn)行混凝土封頭。

5 錨固工程的試驗(yàn)

1)基本試驗(yàn)。基本試驗(yàn)?zāi)康脑谟隍?yàn)證設(shè)計(jì)采用的工程錨索(桿)的性質(zhì)和性能、施工工藝、設(shè)計(jì)質(zhì)量、設(shè)計(jì)合理性、安全儲備,錨索(桿)的抗拔拉承載能力、荷載—變形等問題,以及有關(guān)搬運(yùn)、儲存、安裝和施工過程中抗物理破壞的能力。

基本試驗(yàn)首先把所有的錨筋一起拉至 A×fptk的0.1倍(A為錨筋的截面積;fptk為錨筋承載力標(biāo)準(zhǔn)值),使錨筋拉直,然后松開;隨后再采用循環(huán)加荷,每級加荷增量宜取A×fptk的1/10倍～1/15倍。壓力分散型錨索初始荷載為0.1×A×fptk+差異荷載。張拉按照以下步驟進(jìn)行:

對于壓力分散型錨索按照前述的差異荷載計(jì)算值進(jìn)行張拉(計(jì)算采用的張拉力按照設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行計(jì)算),然后進(jìn)行循環(huán)加載;對于錨桿直接進(jìn)行循環(huán)加載。在每級加荷等級觀測時(shí)間內(nèi),測讀錨頭位移不應(yīng)少于3次。在每級加荷等級觀測時(shí)間內(nèi),錨頭位移量不大于0.1 mm時(shí),可施加下一級荷載;否則需延長觀測時(shí)間,直至錨頭位移增量2.0 h小于2.0 mm時(shí),方可施加下一級荷載。

當(dāng)錨索(桿)試驗(yàn)中出現(xiàn)下列情況之一時(shí)可視為破壞,應(yīng)終止加載:a.錨頭位移不收斂,錨固體從巖土層中拔出或錨索(桿)從錨固體中拔出;b.后一級荷載產(chǎn)生的錨頭位移增量超過前一級荷載產(chǎn)生位移增量的2倍;c.錨索(桿)材料拉斷。

試驗(yàn)得出的錨索(桿)安全系數(shù)K0值由下式確定:K0=Ru/Nt。其中,Ru為錨索(桿)極限承載力,取破壞荷載的95%,在最大試驗(yàn)荷載下未達(dá)到規(guī)定的破壞標(biāo)準(zhǔn)時(shí),極限承載力取最大試驗(yàn)荷載值;Nt為錨索(桿)設(shè)計(jì)荷載;K0為安全系數(shù),K0＞2.0。

試驗(yàn)完成后,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,繪制荷載—位移(Q—S)曲線、荷載—彈性位移(Q—S0)曲線,實(shí)際的試驗(yàn)數(shù)據(jù)編制試驗(yàn)報(bào)告。

2)驗(yàn)收試驗(yàn)。驗(yàn)收試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)施工質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求,也稱現(xiàn)場驗(yàn)收試驗(yàn)或質(zhì)量控制試驗(yàn),它是針對所有工程錨索(桿)進(jìn)行的;通過驗(yàn)收試驗(yàn),可獲知錨索(桿)受力大于設(shè)計(jì)荷載時(shí)的短期錨固性能,以及滿足設(shè)計(jì)條件時(shí)錨索(桿)的安全系數(shù)。驗(yàn)收試驗(yàn)選取的錨索(桿)數(shù)量不少于每個(gè)邊坡內(nèi)各種類型工程錨索(桿)總數(shù)的5%,且不得少于3根。

驗(yàn)收試驗(yàn)同樣為分級加荷,起始荷載宜為錨索(桿)設(shè)計(jì)荷載的30%,分級加荷值分別為設(shè)計(jì)荷載的0.5倍,0.75倍,1.0倍,1.2倍,1.33倍和1.5倍。對于壓力分散型錨索,按照前述的差異荷載張拉補(bǔ)足差異荷載伸長量(張拉荷載)后同步張拉至錨索(桿)設(shè)計(jì)荷載的30%作為起始荷載。如果最大差異張拉荷載大于設(shè)計(jì)荷載的30%,則以最大差異張拉荷載作為起始荷載。

驗(yàn)收試驗(yàn)中,當(dāng)荷載每增加一級,均應(yīng)持荷穩(wěn)定10 min,并記錄位移讀數(shù)。最后一級試驗(yàn)荷載也應(yīng)維持10 min。如果在歷時(shí)10 min內(nèi)位移超過 1 mm,則該級荷載應(yīng)再維持 50 min,并在15 min,20 min,25 min,30 min,45 min和50 min時(shí)記錄其位移量。

在驗(yàn)收試驗(yàn)中,從50%設(shè)計(jì)荷載到最大試驗(yàn)荷載之間所測得的總位移量,應(yīng)當(dāng)超過該荷載范圍內(nèi)錨筋自由段長度預(yù)應(yīng)力筋理論彈性伸長量的80%,且小于自由段與1/2錨固段長度之和的預(yù)應(yīng)力筋的理論彈性伸長值。在最后一級荷載作用下的位移觀測期內(nèi),錨頭位移穩(wěn)定,即在歷時(shí)10 min內(nèi)位移不應(yīng)超過1 mm。

6 結(jié)語

高邊坡錨固工程施工是一項(xiàng)地質(zhì)條件變化復(fù)雜、關(guān)鍵工程隱蔽和施工技術(shù)難度較大的特殊施工作業(yè),同時(shí)本路段首次應(yīng)用壓力分散型錨索先進(jìn)技術(shù),提高了山區(qū)高邊坡的穩(wěn)定性,對保證高速公路長期安全和正常運(yùn)營有著積極的意義。

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[2]GB 50330-2002,建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

[3]張治強(qiáng),張 國,趙赤云,等.邊坡預(yù)應(yīng)力錨固結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研 究[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1999(5):10-13.