淺析路基支護工藝對挖方邊坡的影響

【摘 要】介紹錨管樁+錨索+框架梁復合支護防護工藝。

【關鍵詞】錨管樁；錨索；框架梁；

近年來，隨著我國高等級公路建設步伐的加快，公路路基挖方邊坡防護的形式也越來越多。錨管樁+錨索+框架梁復合支護防護便是其中一種，它是目前我國公路路基挖方邊坡防護的新工藝，對于防止不良地段挖方邊坡滑坡及加固有重要作用。邊坡穩定極為不利，極易發生滑坡地質災害，且該段挖方最大挖深達17m，為了保證該段挖方邊坡的穩定性，優化開挖方案，設計上確定采用錨管樁+錨索+框架梁復合支護防護對挖方邊坡進行加固。下面結合本段挖方邊坡防護施工具體介紹這一新工藝。

1.邊坡開挖

本段挖方設計上采用1∶1.5的邊坡坡率，挖深每隔6m設置一道臺階，臺階寬度6m，共設三級，每個臺階的平臺根部設置截水溝一道，坡頂遠離開挖線每隔10m設置截水溝一道，共設三道。

路基開挖施工前，應首先做好開挖線外的三道截水溝，其次，在開挖線外，緊鄰開挖線預打4排錨管樁，然后沿開挖線按設計坡比進行開挖，每次只挖1.5m，后打入一排錨管樁，開挖與錨管樁施工交替進行，直至可設置錨索深度，待錨索和框架梁支護完畢，方可進行下級邊坡開挖，這樣循環交替施工，直至開挖到坡底。

2.錨管樁施工

錨管樁為∮60的側壁帶孔鋼管，設計樁長6m、排距1.5m。邊坡開挖前，要緊鄰開挖線預打4排錨管樁，邊坡開挖后，邊坡開挖與錨管樁施工交替進行，每次開挖1.5m后打一排錨管樁，打一排挖一排，這樣先加固后開挖直至挖到坡底。當挖到坡底時立即打入4排錨管樁，防止底臌。錨管樁打前應先進行測量放樣，定出樁位，而后按施工順序安放打樁機，樁機對位后將錨管樁按放樣位置垂直打入坡體，樁頭入土30cm為宜，然后進行壓力灌漿（水灰比一般0.4—0.6），使水泥漿在壓力作用下透過錨管樁側孔進入一定范圍巖體，待漿體強度達到70%后，方可開挖邊坡。

3.預應力錨索

本段挖方邊坡左側采用設計荷載為750KN/根的預應力錨索，共6排；右側采用設計荷載為600KN/根的預應力錨索，共6排，錨索水平間距均為4m。當邊坡開挖深度一旦達到預應力錨索可以設置高度，應停止開挖，進行錨索施工，施工前應進行3組現場原位試驗，以確定錨索的極限荷載、張拉荷載、索定荷載、錨固長度以及時間效應等。本次施工采用多次高壓注漿技術。

3.1施工前試驗要求

錨索施工前須進行現場抗拉拔試驗，每種巖性不得少于3組，通過試驗提供以下結果：

（1）錨索的極限抗拉拔力T。

（2）錨索抗拉拔力T與位移S的關系曲線。

（3）錨索抗拉拔力T與錨固段長度L的關系曲線。

（4）錨索全長內力分布，包括軸力、錨固段側磨阻和軸向應變，以及隨時間變化關系。

（5）錨墩面積及其影響范圍與時間的關系曲線。

（6）錨索拉拔力與時間關系曲線。

3.2試驗型施工工藝

因本段挖方巖土體為強膨脹軟巖，進行邊坡錨索加固，施工工藝較為復雜，所以需進行錨索加固施工現場試驗，以確定適宜的施工工藝及有關技術參數。

3.2.1試驗目的及意義

A、探索強膨脹性軟巖邊坡錨索加固方法。

B、查明本地區膨脹性軟巖特性。

C、驗證本段邊坡防護采用錨管樁+錨索+框架梁復合支護的可行性與可靠性。

D、優化埡口邊坡的錨索結構形式、設計和施工參數。

3.2.2試驗研究內容及技術參數

針對壓力分散型錨索，采用錨固段擴孔工藝，在不同巖層進行如：擴孔與注漿施工工藝、錨索內力及錨索極限承載力、錨索張力隨時間變化規律、墊墩周圍土體表面變形范圍及規律、輔助等多項試驗。

A、擴孔與注漿施工工藝試驗。

為滿足錨索設計承載力（60—75T）的要求，擴孔型錨索需要解決擴孔和注漿這兩個施工工藝問題，其中，擴孔問題主要解決在一個孔內擴挖1到3個擴孔段的技術問題；注漿問題主要解決對多個擴孔段注漿均能保證擴孔內漿體均勻飽滿的技術問題。這兩個問題的解決均存在較大的技術難度，需要在現場進行多次摸索性試驗，最后確定最適宜的施工工藝。

擴孔試驗：

（1）用麻花鉆孔機鉆一個深3m左右、直徑為12cm的孔，然后用自制擴孔器擴孔，擴完后進行開挖解剖，觀察擴孔形態，通過試驗確定合適的鉆速、進尺速度、擴孔形狀、擴孔體積及排渣方式等。

（2）用麻花鉆孔機鉆一個深10m左右、直徑為12cm的孔，用做多段擴孔試驗，段與段之間擬取2m，先擴最外邊的一個，然后逐次向里延伸，如此法不行就先擴最里邊的一個，然后逐次向外，通過試驗確定合適的多段擴孔方法及排渣方法。每次試驗都要對所擴之孔進行解剖觀察。

注漿試驗：

（3）單擴孔段注漿試驗：用麻花鉆孔機鉆一個深3m左右、直徑為12cm的孔，在2—3m處做一個擴孔段，然后對其注漿，注漿后進行開挖解剖，觀察注漿質量，這里主要解決如何排凈擴孔段內的空氣，以保證注漿飽滿，同時還要確定合適的注漿壓力和止漿措施。

（4）多擴孔段注漿試驗：利用單擴孔段注漿試驗中的成功注漿措施，對多個（2—3）擴孔段進行注漿試驗，鉆孔深度可取10m，在7—10m做擴孔段，試驗完畢后進行開挖解剖，觀察注漿質量。

擴孔試驗與注漿試驗各需三次左右，通過試驗確定出適宜的擴孔與注漿施工工藝。

B、錨索內力及錨索極限承載力試驗。

對單擴孔段、雙擴孔段和三擴孔段錨索分別進行極限張拉試驗，試驗中要分別測量各級張力下錨索軸應變分布規律，每項試驗均需要兩根以上錨索，通過試驗確定出本工程所需要的錨索擴孔數目和錨索軸應變分布與錨索張力之間的對應關系。

C、錨索張力隨時間變化規律試驗。

按工程設計實用錨索長度、擴孔數目、張拉噸位、索定噸位進行試驗，每種介質擬取三根錨索進行試驗，三種介質共計9根，試驗中主要觀察和測量錨索張力隨時間的變化規律，試驗時間一直到錨索張力基本穩定為止，該項試驗主要確定合適的錨索超張拉系數和適宜的張拉時間。

D、墊墩周圍土體表面變形范圍及規律試驗。

本試驗可與B試驗同時進行，測量內容為墊墩附近土體表面垂直位移隨錨索張力和時間的變化規律，測試儀器采用千分表，該試驗數據可為確定合理的錨索間距提供依據，每種介質擬取三根錨索，三種試驗，三種介質共計9根。

E、輔助試驗。

（1）現場土質的物理力學性能試驗。

試驗數據分析要求提供現場三類介質的土質成分、容重、含水量、塑性指數、孔隙率、壓縮系數、壓縮摸量、泊松比、變形摸量、粘聚力、內摩擦角和滲透系數等參數。

（2）注漿材料配比及力學性能試驗。

注漿材料應與工程將要采用的想一致，建議采用純水泥漿注漿，根據以往經驗初步選定材料配比為：水泥∶水∶促流膨脹劑=1∶（0.35-0.45）∶0.03，其物理力學性能試驗包括以下幾（下轉第332頁）（上接第261頁）項：

①注漿材料的體積膨脹試驗：用一組試件，測量材料在第7、14、28天的體積膨脹量，計算不同齡期的體積變化率。

②注漿材料的單軸抗壓強度、抗拉強度、彈性摸量、泊松比及C—￠值。

③抗壓強度隨時間變化規律試驗：擬做7天、14天、21天、28天四組齡期的抗壓強度，找出其隨時間變化規律。

上述試驗的試驗件制備工作可在試驗室內完成，但材料的種類、配比、養護條件等要盡可能與施工現場保持一致。

（3）坡體變形觀測。

開挖前設置坡體變形水平、垂直兩個方向位移觀測系統，對邊坡進行全過程監測。

（4）試驗總結。

A、試驗后的錨索仍可做該邊坡巖體永久性加固工程的一部分，因此試驗工程必須在施工設計的基礎上選擇。

B、通過試驗最后確定適宜本工程的預應力錨索施工工藝及用以改進錨索施工的相關技術參數，為以后錨索工程的優化設計與施工提供理論依據。 [科]

【參考文獻】

[1]JTGE60-2008《公路路基路面現場測試規范》.

[2]JTGB01-2003《公路工程技術標準》.

[3]JTGTF60-2011《公路橋涵施工技術規范》.