高速公路施工高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)

摘要：預(yù)應(yīng)力錨索可以對邊坡起到加固的作用，具有技術(shù)先進(jìn)、成本合理、安全性能高的優(yōu)勢，在我國的高速公路建設(shè)中得到了較為普及的運(yùn)用。為了提高高速公路邊坡的強(qiáng)度，以某項(xiàng)目工程為例，對邊坡存在的變形問題采取預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)。對預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)進(jìn)行分析，并且對邊坡預(yù)應(yīng)力錨索的施工要點(diǎn)進(jìn)行了論述，目的在于全面總結(jié)項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而達(dá)到提高邊坡穩(wěn)定性的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：高速公路；邊坡；預(yù)應(yīng)力錨索；加固；工藝分析

1 " 工程概況

某高速公路某標(biāo)段左側(cè)邊坡強(qiáng)度為4級(jí)，單級(jí)邊坡垂直高度約為7.6～8.0m，一級(jí)邊坡坡率為1：0.5～1：1.25，二級(jí)邊坡坡率為1：1.0～1：1.25，三級(jí)邊坡坡率為1：1.25，四級(jí)邊坡坡率為1：1.25，其中邊坡坡高最大值約為33.6m。土層性質(zhì)為類土質(zhì)，表層土質(zhì)性質(zhì)為風(fēng)化性云母石（英片巖），厚度為9m，下伏土層為片狀的云母石，邊坡整體的強(qiáng)度非常薄弱，且外邊坡較為陡峭，需要對其進(jìn)行相應(yīng)的加固處理。

2 " 工程邊坡加固項(xiàng)目方案

為提高項(xiàng)目工程邊坡的強(qiáng)度，需要在工程第一級(jí)設(shè)計(jì)非預(yù)應(yīng)力的錨桿框架，并對第二級(jí)和第三級(jí)設(shè)計(jì)錨索架進(jìn)行加固。對于錨索架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)如下：高程設(shè)為7.8m，寬度值設(shè)為8.1m，并在框架上設(shè)計(jì)了6索、4孔預(yù)應(yīng)力錨索，進(jìn)行加固處理。第二級(jí)和第三級(jí)的上排和下排的長度分別為18m和20m，每個(gè)孔道的拉力值為710kN。錨固段的距離為11m，邊坡坡面上排、下排錨索長度共18m，單孔拉力為700kN，錨固段長為10m。第三級(jí)的邊坡坡面錨索上排長度為20m，下排長度為18m，單孔拉力為700kN，錨固段長為10m。邊坡加固工程平面布置如圖１所示。

2.1 " 設(shè)計(jì)邊坡框架梁

邊框架梁的框架結(jié)構(gòu)，采用混凝土澆筑，混凝土標(biāo)號(hào)為C25。通過運(yùn)用鋪墊施工的工藝對基底進(jìn)行加固，并在豎肋基礎(chǔ)上增設(shè)了厚度為6cm的砂漿，作為加固處理。邊坡框架梁設(shè)計(jì)立面及剖面如圖2所示：

2.2 " 設(shè)計(jì)錨索

此項(xiàng)目施工主要采取壓力型錨索進(jìn)行加固，單元錨規(guī)格為Φ15.24，一共為3個(gè)單元錨，通過運(yùn)用鋼絞線進(jìn)行加固。

3 " 錨索施工原理與施工流程

3.1 " 錨索施工原理

通過逐次開挖的方式對邊坡進(jìn)行開挖，對坡面進(jìn)行修復(fù)以后，設(shè)計(jì)好預(yù)定的距離，借助于潛孔鉆，對松動(dòng)的土體進(jìn)行鉆孔。等到土體強(qiáng)度達(dá)到穩(wěn)定以后，將鉆孔搭設(shè)到預(yù)定的錨索孔。孔道在穩(wěn)定土層中通過錨固段進(jìn)行加固，其他孔道作為自由段，通過鋼絞線對孔道進(jìn)行加固，并通過具有膨脹性的混凝土進(jìn)行填充，使得孔壁能夠與土體密切融合，進(jìn)而構(gòu)成穩(wěn)定的錨固體。

3.2 " 施工流程

錨索的施工流程如下：對錨孔進(jìn)行測量→準(zhǔn)備鉆機(jī)→對錨孔進(jìn)行鉆探→對錨孔進(jìn)行清理→編排錨孔→下錨→進(jìn)行混凝土整體澆筑→第一次、第二次張拉→封錨。

4 " 錨索施工要點(diǎn)

4.1 " 鉆造錨孔

4.1.1 " 測量、放樣錨孔

根據(jù)項(xiàng)目施工圖紙，在坡面上確定好錨孔的位置，孔位的位置和坡面的縱橫誤差需要低于40mm。

4.1.2 " 鉆機(jī)鉆進(jìn)

按照項(xiàng)目施工圖紙，提前架設(shè)腳手架，按照項(xiàng)目工程的實(shí)際情況對錨孔的孔位進(jìn)行安裝。錨孔開鉆以后的高程誤差需要低于80mm，縱橫的誤差需要低于48mm，方位的誤差需要低于2°，傾角誤差需要低于1°。運(yùn)用無水干鉆的方式對錨孔進(jìn)行鉆孔，防止用通水鉆進(jìn)行鉆孔，進(jìn)而保證錨孔鉆進(jìn)的過程中，不會(huì)影響到周邊邊坡的強(qiáng)度，給周圍的土層強(qiáng)度帶來干擾[1-2]。與此同時(shí)，對于鉆孔的速度，需要結(jié)合項(xiàng)目工程的實(shí)際情況和鉆機(jī)的機(jī)械性能，以有效達(dá)到提高錨孔施工效率的最終目的。

鉆孔的孔深以及直徑需要符合設(shè)計(jì)值的要求，鉆頭的直徑需要符合設(shè)計(jì)值，并要超過設(shè)計(jì)的孔徑。鉆孔的深度需要比預(yù)設(shè)深度深0.4m。鉆孔厚要對錨孔進(jìn)行及時(shí)清理。

4.1.3 " 清理錨孔

對孔壁進(jìn)行清理，以防止出現(xiàn)水體粘連的問題。在完成鉆孔以后，需要采取風(fēng)壓為0.3MPa的高壓水槍，對水體的巖粉進(jìn)行清掃，預(yù)防土體和巖粉附著在孔壁上。在錨孔清掃干凈以后，進(jìn)行錨筋的安裝和注漿施工，在條件允許的前提下增設(shè)排水孔[3-4]。

4.2 " 檢驗(yàn)錨孔

在完成錨孔的清理以后，需要對孔深和孔徑進(jìn)行檢查，以確保鉆孔和預(yù)設(shè)的孔徑大小相互匹配。在進(jìn)行驗(yàn)孔時(shí)，需要穩(wěn)步對鉆頭進(jìn)行推進(jìn)，防止鉆頭前進(jìn)不穩(wěn)的現(xiàn)象。借助于高壓風(fēng)開展吹驗(yàn)，對于防止水體飛濺具有較好的效果。

4.3 " 編束錨索

4.3.1 " 下料、安裝過程

編束錨索之前，需要安排項(xiàng)目施工人員對鋼絞線進(jìn)行反復(fù)的檢查，防止鋼絞線出現(xiàn)彎曲和變形的問題。要確保鋼絞線順滑和均勻，按照項(xiàng)目施工圖紙進(jìn)行下料，其長度誤差需要低于45mm。另外，需要預(yù)留長度為2m的鋼絞線作為備用材料。

4.3.2 " 接裝導(dǎo)向帽

在對隔離支架進(jìn)行架設(shè)以后，需要在錨索體的最底部將導(dǎo)向帽進(jìn)行拼接，以提高下錨的效率。項(xiàng)目施工人員要按照預(yù)設(shè)的要求，對導(dǎo)向帽的規(guī)格進(jìn)行把關(guān)，導(dǎo)向帽的誤差需要低于4mm，接樁定位的誤差需要低于15mm。

4.3.3 " 注漿管準(zhǔn)備

線環(huán)的原材料禁止使用木質(zhì)材料，一版以鋼質(zhì)材料為主。按照項(xiàng)目施工的要求提前準(zhǔn)備注漿管。按照工程施工的順序進(jìn)行注漿，防止對注漿管出現(xiàn)破損現(xiàn)象。

4.4 " 下錨

將錨筋體置于錨孔之前，需要對錨筋體的制作質(zhì)量進(jìn)行檢查，保證其符合設(shè)計(jì)要求。對錨孔內(nèi)部的雜物進(jìn)行清理，確保錨筋體長度和預(yù)設(shè)錨孔深度一致，以防止錨筋出現(xiàn)彎曲變形問題。確保錨筋沒有損壞問題[5]。

4.5 注漿施工

純水泥漿的水灰配比為0.5。錨固段處于分化的土層時(shí)，需要通過二次高壓劈裂注漿的方式增，強(qiáng)整體錨固力。

按照配比要求確定注漿的濃度，并對其進(jìn)行充分?jǐn)嚢琛Ｔ跐{液發(fā)生初次凝結(jié)前，完成整體的注漿施工，防止雜物混入到漿液中。確保注漿漿體強(qiáng)度高出要求的40MPa。根據(jù)項(xiàng)目施工規(guī)范進(jìn)行二次錨孔注漿，防止錨孔發(fā)生抽拔現(xiàn)象。

4.6 " 張拉施工

當(dāng)錨索體漿液凝結(jié)時(shí)間達(dá)到25d，且錨梁混凝土強(qiáng)度高于預(yù)設(shè)的90%時(shí)，方可進(jìn)行張拉。張拉作業(yè)前，需要對張拉的機(jī)具進(jìn)行校對和調(diào)整。錨具安裝時(shí)，需要保證錨墊板和千斤頂結(jié)合緊密。要保證千斤頂與錨孔和錨索體的軸線處于一條直線，防止錨索出現(xiàn)彎曲變形的問題。

為確保鋼絞線能夠均勻的受力，在進(jìn)行張拉試驗(yàn)前，需要確保錨索體保持平滑狀態(tài)。運(yùn)用小千斤頂對鋼絞線分別進(jìn)行張拉，使得鋼絞線處于均勻受力的狀態(tài)，再對錨索進(jìn)行預(yù)張拉。錨索張拉強(qiáng)度分別為標(biāo)準(zhǔn)值的5%、50%、75%、100% 和120%。在張拉的環(huán)節(jié)中，需要對錨頭發(fā)生的位移情況進(jìn)行認(rèn)真記錄。

4.7 " 封錨施工

鎖定錨筋后，及時(shí)采取機(jī)械切割的方式，對外露的錨筋進(jìn)行切除，防止出現(xiàn)“拽滑”問題。使用水泥漿注漿的方式對錨墊板進(jìn)行充分的填筑，防止發(fā)生銹蝕問題。

5 " 檢測錨索施工質(zhì)量、邊坡穩(wěn)定情況

5.1 " 檢測錨固工程施工質(zhì)量

如果試驗(yàn)檢測的荷載符合預(yù)設(shè)的1.5倍系數(shù)的要求，且伸長量符合施工規(guī)范，沒有發(fā)生銹蝕破壞，即表明符合施工質(zhì)量要求。張拉鎖定的荷載超過荷載九成，低于預(yù)設(shè)荷載的110%，對應(yīng)的伸長量符合設(shè)計(jì)規(guī)范，沒有發(fā)生破壞問題。錨索的張拉質(zhì)量檢驗(yàn)情況如表1所示。

5.2 " 監(jiān)測邊坡、預(yù)應(yīng)力、錨索應(yīng)力

在對錨索進(jìn)行加固處理以后，需要在邊坡上增設(shè)觀測點(diǎn)。為長期對監(jiān)測邊坡的問題進(jìn)行監(jiān)測，布設(shè)ZK1～ZK4，對地下水位的深度進(jìn)行觀測，防止巖體出現(xiàn)變形的問題，提高邊坡的強(qiáng)度。深部位移和地下水位的監(jiān)測位置如圖3所示。以ZK4#為例，工程深部所發(fā)生的位置移動(dòng)沒有發(fā)生相應(yīng)的滑動(dòng)變形問題，受到施工對土體結(jié)構(gòu)變形的影響，錨索孔的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出擺動(dòng)的特點(diǎn)。

側(cè)邊坡監(jiān)測孔地下水位監(jiān)測曲線圖4所示。邊坡MS2-1-1應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果如圖5所示。從監(jiān)測結(jié)果來看，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出正常的季節(jié)性變化的特點(diǎn)。以MS2-1-1為例，錨索應(yīng)力值雖然得到了降低，數(shù)值仍然超過660kN，高于預(yù)警值。通過對數(shù)據(jù)的分析可知，除了應(yīng)力損失，框架嵌入的坡面深度較淺，砂漿基地未能夠達(dá)到預(yù)設(shè)的施工規(guī)范要求。采取C25hnt嵌補(bǔ)的局部架空中間仍有一定空隙，張拉以后土層發(fā)生了不同程度的沉降，導(dǎo)致錨索的應(yīng)力值降低。

6 結(jié)束語

在項(xiàng)目施工的過程中，需要結(jié)合工程實(shí)際情況，采取預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝。對于土層分化的區(qū)域，要及時(shí)借助于預(yù)應(yīng)力錨索加固的方式進(jìn)行優(yōu)化。此項(xiàng)目施工借助于預(yù)應(yīng)力錨索錨固技術(shù)，成功地解決了地質(zhì)松軟的問題，加強(qiáng)了邊坡的穩(wěn)定性，對于提高高速公路的安全性具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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