復(fù)雜地質(zhì)條件下預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻施工技術(shù)

張啟學(xué)

(中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司，陜西 西安 710065)

1 工程概況

某高速公路工程AK0+690～LK30+850段路基屬陡坡路基深挖路塹，場(chǎng)區(qū)地處侵蝕中山區(qū)斜坡地帶，覆蓋層主要為殘坡積灰黃色砂質(zhì)黏土夾碎、礫石，下層巖性為全～強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖，巖體碎裂，結(jié)構(gòu)松散。該段右側(cè)深挖路塹邊坡最大開(kāi)挖高度46.5 m，邊坡防護(hù)形式第一、二級(jí)邊坡為錨桿框架梁，第三級(jí)邊坡為預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻，第四級(jí)與第五級(jí)邊坡為預(yù)應(yīng)力錨索框架梁。其中第三級(jí)邊坡預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻抗滑樁樁中心間距5 m，樁長(zhǎng)24 m(錨固段長(zhǎng)14 m，外露段10 m)，矩形抗滑樁尺寸2.0 m×3.0 m。預(yù)應(yīng)力錨索長(zhǎng)38 m(錨固段長(zhǎng)10 m)，擋土板墻頂部至底部厚32 cm～40 cm漸變。

2 預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻施工工藝

通常預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻施工在開(kāi)挖本級(jí)邊坡土石方后先施工抗滑樁下部錨固段，后施工上部外露段，然后施工擋土板墻，擋土板墻施工完成并達(dá)到強(qiáng)度要求后進(jìn)行墻后填土，最后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索施工。該方法工序復(fù)雜，且邊坡開(kāi)挖后不能及時(shí)防護(hù)，由于邊坡巖體破碎，長(zhǎng)時(shí)間裸露存在很高的安全隱患，也給下方抗滑樁施工帶來(lái)較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。本工程施工對(duì)其工序進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，在預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻上級(jí)邊坡開(kāi)挖防護(hù)后，先不開(kāi)挖本級(jí)邊坡，而是先將抗滑樁外露段和錨固段一起施工，后開(kāi)挖外露段外側(cè)邊坡土石方，然后進(jìn)行護(hù)面擋土板墻的現(xiàn)澆施工，最后施工預(yù)應(yīng)力錨索。這樣既減少了開(kāi)挖邊坡的裸露時(shí)間，又大大降低了抗滑樁施工時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)省去了墻后填土工序，簡(jiǎn)化了工序流程，保證了施工安全和質(zhì)量。

2.1 施工工藝流程

總體施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備→抗滑樁開(kāi)挖→混凝土護(hù)壁→樁孔驗(yàn)收→鋼筋制安→樁身混凝土澆筑→開(kāi)挖外露段外側(cè)邊坡土體→擋土板墻現(xiàn)澆→預(yù)應(yīng)力錨索施工。

2.2 施工工藝

2.2.1 抗滑樁施工

1)樁身開(kāi)挖的準(zhǔn)備工作。

施工前在靠近樁位邊坡上設(shè)置邊坡變形觀測(cè)點(diǎn)，平整場(chǎng)地，修筑和硬化作業(yè)平臺(tái)并在場(chǎng)地四周做好臨時(shí)截排水溝截排外來(lái)流水。

2)測(cè)量放樣。

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，進(jìn)行樁位的現(xiàn)場(chǎng)施工放樣，并在樁位四周放樣出4個(gè)護(hù)樁，便于孔樁作業(yè)人員能夠自行復(fù)核校對(duì)。

3)抗滑樁孔口部分處理。

按照現(xiàn)場(chǎng)放樣，進(jìn)行抗滑樁孔口施工。按照抗滑樁尺寸開(kāi)挖樁內(nèi)土體，下挖至1 m時(shí)，采用與樁身同等級(jí)混凝土施作鎖口和護(hù)壁。鎖口比護(hù)壁超厚30 cm，并和護(hù)壁混凝土一起澆筑，頂面高出地面30 cm以上，用來(lái)防止樁孔開(kāi)挖時(shí)井口沉陷和截?fù)跤晁构唷?/p>

4)設(shè)備安裝。

鎖口護(hù)壁施工完成后在孔口平臺(tái)上安裝卷?yè)P(yáng)機(jī)提升設(shè)施，用來(lái)提升吊桶出渣及下送護(hù)壁混凝土。卷?yè)P(yáng)機(jī)配重應(yīng)進(jìn)行計(jì)算配置，保證最大起吊重量時(shí)無(wú)傾覆。

5)樁孔節(jié)段循環(huán)開(kāi)挖、支護(hù)。

a.掘進(jìn)：抗滑樁掘進(jìn)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖性，采用人工或風(fēng)鎬開(kāi)挖，遇到巖質(zhì)較硬段時(shí)，需淺眼爆破開(kāi)挖，爆破鉆孔及用藥量參數(shù)要現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，并及時(shí)根據(jù)開(kāi)挖巖體情況動(dòng)態(tài)調(diào)整。當(dāng)開(kāi)挖遇到較大滲水或不良地質(zhì)情況時(shí)，須調(diào)整開(kāi)挖進(jìn)尺和護(hù)壁參數(shù)，并立即進(jìn)行護(hù)壁施工以防塌孔。

b.出渣：樁基開(kāi)挖采用提升吊桶出渣，提升設(shè)備必須安裝限位裝置，每次裝渣量不超過(guò)吊桶的2/3；孔口采用人工小斗車運(yùn)輸。

c.護(hù)壁：樁孔護(hù)壁根據(jù)圍巖情況配置護(hù)壁鋼筋，鋼筋一般采用12 mm或14 mm的螺紋鋼筋，鋼筋間距25 cm。護(hù)壁模板采用定制鋼模板，每倉(cāng)護(hù)壁模板頂搭設(shè)水平向混凝土存料平臺(tái)，便于存料及人工入倉(cāng)混凝土。護(hù)壁厚一般為20 cm，混凝土使用C25混凝土，采用吊桶下放至存料平臺(tái)上，人工鐵鍬入倉(cāng)，采用小型插入式振搗棒振搗。護(hù)壁每節(jié)按1 m控制，不良地質(zhì)段按30 cm～50 cm控制，做到隨挖隨護(hù)，防止塌孔和確保施工安全。挖孔與護(hù)壁施工盡量連續(xù)作業(yè)，不得中途停頓及長(zhǎng)時(shí)間停放。樁底2 m范圍內(nèi)須人工開(kāi)挖，保證樁底基巖的完整性。

d.抗滑樁臨時(shí)支撐系統(tǒng)：由于抗滑樁為方形截面，不利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，尤其是遇到嚴(yán)重滲水、突水、涌泥、流沙等不良地段，護(hù)壁更容易破壞坍塌，故在這些地段需進(jìn)行護(hù)壁的臨時(shí)支撐。在四周護(hù)壁混凝土中心預(yù)埋U型鋼筋，緊貼護(hù)壁四周用Ⅰ12工字鋼與預(yù)埋鋼筋焊接形成圍檁，然后用制作好的十字形Ⅰ12工字鋼十字居中直角對(duì)撐，視現(xiàn)場(chǎng)情況每50 cm～100 cm一道。樁基終孔后從上至下依次拆除支撐工字鋼，并對(duì)孔底采用混凝土封底。

6)鋼筋制安。

抗滑樁鋼筋在孔內(nèi)綁扎，縱向主筋采用直螺紋套筒連接，逐根下放入孔內(nèi)。主筋與箍筋按圖紙定位綁扎，間距均勻，綁扎牢固，一次成形。

鋼筋制作安裝時(shí)在箍筋內(nèi)側(cè)預(yù)埋設(shè)4根φ 57 mm×3 mm超聲波檢測(cè)鋼管，鋼管長(zhǎng)度與樁等長(zhǎng)，后期用于檢測(cè)樁身完整性。檢測(cè)管底部采用鋼板焊接密封，管內(nèi)注入清水，頂端口加蓋封閉，以防落入雜物造成孔管堵塞。

7)樁身混凝土灌注。

樁身混凝土通過(guò)導(dǎo)管下料，出料口距混凝土澆筑面不宜超過(guò)1 m，混凝土采用φ 70 mm插入式振動(dòng)棒振搗，振搗時(shí)盡量避免碰撞鋼筋，混凝土水平分層澆筑厚度不宜超過(guò)30 cm，振搗棒插入下層混凝土5 cm以上，確保層間結(jié)合良好，防止產(chǎn)生斷樁。振搗要快插慢提，均勻密實(shí)，樁基混凝土應(yīng)一次性澆筑完畢。

8)樁基檢測(cè)。

待樁基施工完畢達(dá)到14 d齡期后進(jìn)行100%的完整性檢測(cè)。

2.2.2 擋土板墻施工

抗滑樁施工完成后，按設(shè)計(jì)進(jìn)行樁身外露段邊坡土方石開(kāi)挖施工。開(kāi)挖采用挖掘機(jī)分層開(kāi)挖，開(kāi)挖時(shí)以抗滑樁護(hù)壁混凝土為分界，確保不破壞護(hù)壁混凝土，盡量保證開(kāi)挖后斷面齊整。土方石開(kāi)挖至設(shè)計(jì)斷面后，在抗滑樁身進(jìn)行連接筋鉆孔，鉆孔直徑39 mm～42 mm，孔深深入抗滑樁內(nèi)1 m，孔內(nèi)注入化學(xué)膠封孔。連接筋采用32 mm螺紋鋼筋，外露段設(shè)直角彎鉤，伸入擋土板墻橫向鋼筋內(nèi)側(cè)，每根抗滑樁連接筋橫向設(shè)置兩排，縱向間距25 cm。

樁身連接筋植入施工完成后，進(jìn)行擋土板墻鋼筋施工，鋼筋現(xiàn)場(chǎng)綁扎，橫向鋼筋與連接筋焊接牢固。擋土板墻模板采用鋼模，從下往上立模澆筑，每3 m分倉(cāng)，10 m分縫，泵送入倉(cāng)，振搗密實(shí)。

在抗滑樁及擋土板墻施工時(shí)按設(shè)計(jì)圖紙位置提前預(yù)留錨索孔。

2.2.3 預(yù)應(yīng)力錨索施工

在擋土板墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可施工預(yù)應(yīng)力錨索。

1)鉆孔：用鋼管搭設(shè)腳手架及錨索施工作業(yè)平臺(tái)，在已施工擋土板墻上找出預(yù)留的錨索孔，鉆機(jī)采用潛孔沖擊鉆，鉆孔直徑為130 mm，鉆機(jī)就位后按設(shè)計(jì)角度進(jìn)行鉆孔，鉆孔深度為錨索設(shè)計(jì)長(zhǎng)度另加0.5 m以上，嚴(yán)格控制鉆孔角度和鉆孔方向。鉆進(jìn)過(guò)程中若出現(xiàn)不回風(fēng)、塌孔、卡鉆等現(xiàn)象或因地質(zhì)巖層破碎、裂隙發(fā)育等復(fù)雜地質(zhì)條件，應(yīng)進(jìn)行孔道固結(jié)灌漿處理。

2)制索及安裝：鋼絞線采用無(wú)粘結(jié)鋼絞線，按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度采用切割機(jī)切割滿足錨索設(shè)計(jì)及張拉操作要求(一般為0.8 m)的長(zhǎng)度，切口整齊無(wú)散頭，錨固段除去油污，用擴(kuò)張環(huán)、緊箍環(huán)把已處理好的鋼絞線按設(shè)計(jì)圖要求組合在一起制成錨索，錨索上應(yīng)有一根通至底部的灌漿管。錨固段每隔1 m將鋼絞線用φ 65緊箍環(huán)和φ 100擴(kuò)張環(huán)固定，以使其成棗核狀，在錨索端頭套上φ 78鋼管導(dǎo)向帽。預(yù)應(yīng)力錨索驗(yàn)收合格后采用人工安裝人工推入。

3)注漿：錨索安裝完成后用M30水泥砂漿進(jìn)行注漿，砂漿用攪拌機(jī)拌和。注漿用量一般為設(shè)計(jì)用漿量的120%，不良地質(zhì)段要超灌處理，注漿至孔口返漿并漿面穩(wěn)定后停止。

4)錨頭斜托混凝土澆筑：錨頭斜托采用定制模具，混凝土澆筑時(shí)保證斜托頂面與錨孔軸線垂直，混凝土澆筑結(jié)束后將承壓鋼板固定在斜托頂面上。

5)錨索張拉：錨孔注漿體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后即可進(jìn)行張拉，先進(jìn)行初值預(yù)拉，后預(yù)應(yīng)力張拉。張拉時(shí)預(yù)應(yīng)力值分成3級(jí)～5級(jí)進(jìn)行循環(huán)張拉，每級(jí)的張拉荷載為設(shè)計(jì)張拉力的1/3～1/5。每次循環(huán)間隔時(shí)間，巖石地層1 h為宜，土質(zhì)地層24 h為宜，分級(jí)張拉時(shí)每次加載需穩(wěn)定20 min左右。張拉預(yù)應(yīng)力采用引伸量與張拉力雙控，以引伸量為主，引伸量誤差±6%范圍。張拉結(jié)束后觀察3 d，若預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大則進(jìn)行補(bǔ)張拉。

6)自由段封孔注漿及封錨：預(yù)應(yīng)力張拉完成后在自由段立即注入M30水泥砂漿封孔，注漿管從預(yù)留孔插入至錨固段，邊拉邊注漿，注漿至錨索孔飽滿密實(shí)。自由段封孔注漿完畢后，進(jìn)行錨索承載能力檢測(cè)，合格后用砂輪切割機(jī)切除多余的鋼絞線(保留不小于5 cm的防滑段)，最后用C30細(xì)石混凝土封錨。

3 施工安全及質(zhì)量控制

1)抗滑樁隔樁分節(jié)開(kāi)挖，開(kāi)挖一節(jié)防護(hù)一節(jié)，并在開(kāi)挖過(guò)程中隨時(shí)復(fù)核校正垂直度和截面尺寸。

2)抗滑樁孔口四周必須設(shè)置不低于1.2 m的安全防護(hù)圍欄，圍欄須牢固可靠，并用密目網(wǎng)進(jìn)行封閉，安設(shè)安全標(biāo)識(shí)標(biāo)牌。未進(jìn)行挖孔作業(yè)時(shí)，孔口要用鋼筋網(wǎng)片或特制井蓋進(jìn)行覆蓋。

3)工作人員上下樁孔時(shí)采用爬梯，不得乘坐吊桶上下。孔口地面作業(yè)人員必須佩戴有防墜器的安全帶和扣好保險(xiǎn)扣，安全帶的另一端應(yīng)固定在孔口周邊可靠裝置上。

4)孔口要清理干凈，2 m范圍內(nèi)嚴(yán)禁堆放雜物及工具物品，防止其墜落傷人；孔口10 m內(nèi)不得棄渣及存放大堆材料。

5)樁身灌注混凝土必須有備用發(fā)電機(jī)，以防止意外中止。混凝土應(yīng)邊灌注邊振搗，要一次性灌注至孔口設(shè)計(jì)標(biāo)高。

6)擋土板墻主筋必須采用焊接形式接長(zhǎng)，不得綁扎。不良地質(zhì)段錨索鉆孔要求干鉆，嚴(yán)禁采用水鉆，以防止水鉆施工惡化邊坡巖體和降低孔壁的粘結(jié)性能。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)工程施工實(shí)例，總結(jié)和實(shí)踐出了一種比較新的應(yīng)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下的預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻施工工藝技術(shù)，該施工技術(shù)簡(jiǎn)化了原施工工序流程，不僅提高了施工安全性，也加快了施工進(jìn)度，方法簡(jiǎn)便，工藝清晰，更利于現(xiàn)場(chǎng)施工操作和施工管理，為我國(guó)類似復(fù)雜地質(zhì)條件下的預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻施工提供了新經(jīng)驗(yàn)、新方法、新技術(shù)。