不良地質公路擋墻的冠梁鋼管樁加錨索面板加固施工

韓登濤

摘要 不良地質下公路擋墻會因地質較差而出現傾斜、位移、下沉等問題，需要采取一定的加固措施。以廣安市過境高速公路東環線及渝廣支線工程為例，著重探討了擋墻外側冠梁鋼管樁的錨索面板加固施工技術措施。結果顯示，在錨索面板的安裝、預應力張拉等加固后，在監測中未發現擋墻出現位移、沉降等問題，取得了理想的加固效果。因此，借助錨索面板固定、施加預應力等方式可以有效加固不良地質下的公路擋墻，值得同類工程參考。

關鍵詞 不良地質；公路擋墻；冠梁鋼管樁；錨索面板；施工技術

中圖分類號 TU753文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）12-0049-03

0 引言

在不良地質環境下，公路擋墻常會因為地質情況較差、土體承載力不足而發生擋墻位移、下沉等問題，這就需要充分重視這類工程的擋墻加固處理。案例工程處在丘陵陡坡地帶，土體結構松散，屬于典型的不良地質。針對工程地質的特殊情況，案例工程在擋墻外側設置了2排由鋼混冠梁連接的鋼管樁，以及預應力錨索面板，起到了顯著的加固效果，具體施工技術方案如下：

1 不良地質條件下公路擋墻的問題分析

公路擋墻在不良地質條件下可能會面臨多種常見問題，主要包括以下幾點[1]：

（1）公路擋墻可能會因為地質勘察不足或設計不當，導致其穩定性不足。在不良地質條件下，如軟土、滑坡等，擋墻可能會因為土壓力增大、地基承載力不足等原因發生傾斜、下沉或位移等現象。這些問題不僅會影響擋墻的外觀，更嚴重的是會導致擋墻失去支撐作用，進而對公路的安全運營產生威脅。

（2）公路擋墻可能面臨外部侵蝕問題。在不良地質條件下，如河岸、水庫邊緣等，擋墻可能受到水流的沖刷和侵蝕，導致擋墻的墻體和基礎被破壞。同時，地下水位的波動也可能對擋墻的基礎造成影響，導致擋墻出現裂縫、變形等問題。

（3）不良地質條件還可能引發公路擋墻的內部損傷。由于地質條件的復雜性和不確定性，擋墻的內部結構可能遭受不同程度的影響，如裂縫、斷層等。這些內部損傷可能會逐漸擴大，最終導致擋墻的結構破壞。此外，地震、車輛撞擊等外部因素也可能對擋墻造成內部損傷，這些問題也需要得到重視。

（4）擋墻的排水問題也是不良地質條件下常見的問題之一。由于地質條件的限制，擋墻的排水系統可能無法有效地排除墻后的水分，導致擋墻長期處于潮濕狀態，進而引發墻體開裂、侵蝕等問題。

2 冠梁鋼管樁加錨索面板加固方法與技術

2.1 項目概況

廣安市過境高速公路東環線及渝廣支線項目，該段地貌上屬于丘陵地貌，地形起伏較大，相對高差較大，局部可見近直立巖坎。丘包頂部及斜坡一般上覆少量殘坡積粉質黏土，結構松散，陡坡處一般基巖裸露。該段主要以半填半挖路基形式通過，局部分布危巖塊體，特殊路基主要為陡坡路堤。K7+770～K7+968段左側為3～11 m高衡重式路肩墻通過該地段。在施工過后，K7+740～K7+750段的11 m高擋墻出現位移及沉降現象。為保證該擋墻穩定，制定了冠梁鋼管樁及墻底45 °斜向鉆孔注漿加錨索面板方案，對該段進行加固處置。

在擋墻外側依地勢設置2排鋼管樁，梅花形布置，間隔為1.0 m，樁長為9 m，在墻底45 °斜向鉆孔注漿，鋼管樁之間采用鋼筋混凝土冠梁連接。設置兩排錨索，在距擋墻頂4 m和7 m處各設置一排，并在錨索墊墩下設置鋼筋混凝土面板。

2.2 冠梁鋼管樁的施工方法與技術要點

2.2.1 施工放樣

鋼管樁應嚴格遵循設計要求進行放樣。為確保施工過程中的準確性，每根樁都應配備護樁，以便隨時進行復核查對。

2.2.2 鉆孔

鋼管樁沿路線螺旋布設，鉆孔為Φ170垂直向下，成孔孔徑不得小于設計值的101%。鉆孔應勻速，防止彎曲和變形，采用無水鉆進、空氣排渣，禁止高壓水洗。鉆孔跳空施工，鉆到設計深度后應穩鉆1～2 min，確保孔深、孔徑和孔內干凈。墻底注漿孔于墻前設置兩排注漿孔，對擋墻基礎進行注漿處治。墻前設置兩排注漿孔，第一排注漿孔緊貼擋墻設置，注漿孔縱橫向間距1 m，矩形布置，并與鋼管樁錯開設置；注漿孔頂與地面同高，注漿孔向擋墻方向的入射角為45 °，注漿孔深度為進入基巖2 m。同時，施工的兩個孔的距離不小于3 m，每鉆完一孔應及時注漿[2]。

2.2.3 鋼管制備

在鋼管樁施工中，采用Φ127的熱軋無縫鋼管。在下孔之前，需要預先在管壁上開出注漿孔，這些孔的直徑為15 mm，并以120 °螺旋形方式、豎向間距20 cm進行布設。

2.2.4 鋼管下孔

在鋼管下孔之前，除在管壁上鉆好注漿孔外，還需在鋼管外壁涂抹適量的潤滑油。這樣做的主要目的是降低摩擦力，使鋼管更順利地插入孔中。

2.2.5 砂漿灌注及封孔

鋼管樁就位后應采用M30水泥砂漿立即注漿，壓力不小于0.4 MPa。鉆孔宜間隔施工，灌漿后應封孔。注漿采用孔底返漿法，嚴禁上拔注漿管。砂漿達到注漿量10%、孔口冒漿、超過預定壓力或壓力驟降時，應結束注漿。冒漿、漏漿時，應采取相應方法進行處理。土質滲透性大時，可調整漿液水灰比。

2.3 錨索面板的施工方法與技術要點

2.3.1 錨索護面板工藝流程

錨索護面板工藝流程如圖1所示：

2.3.2 錨索護面板施工技術要點

（1）鉆孔。鉆孔施工技術要點主要包括以下內容[3]：①錨孔鉆進應無水干鉆，錨固鍛造孔避免使用泥漿等護壁方式，必要時可用鋼管護壁。成孔后需排凈巖粉、碎屑及積水，確保孔內干燥、孔壁干凈粗糙。②鉆孔機具的選擇應依據地層類型、孔徑、孔深及場地條件。塑形黏土可用螺旋或取芯鉆鑿設備；巖層中采用壓縮空氣驅動的潛孔沖擊鉆機；破碎或松散地層采用跟套管鉆進技術，確保鉆孔穩定。③嚴格按照設計圖，在擋墻上設置兩排預應力錨索。第一排錨索距墻頂4.0 m，長19 m，錨索入射角度為20 °；第二排錨索距墻頂7.0 m，長19 m，錨索入射角度為25 °。擋土墻錨索橫向間距為3.3 m，錨索自由段進入基巖的長度不小于2 m。④鉆孔偏差：鉆孔軸線應在設計公路路線的法向豎直面內。鉆孔軸線應準確，孔口誤差為±5 cm，孔底誤差小于5%的孔長，相鄰鉆孔軸線間距參見設計圖；鉆孔速度應嚴格控制，不得高出標準鉆速的1%～2%，勻速鉆進，防止彎曲和變徑；鉆孔深度應大于錨索設計深度的50 cm，超鉆部分作為預留沉渣段；如發現地層差于設計資料，應及時通知監理和設計單位，確定是否增加孔深或采取特殊措施；鉆孔的孔徑、傾角、方向角等均有相應的誤差要求。⑤在穿鋼絞線前應用高壓氣清孔，直到孔壁干凈無粉塵、碎屑，孔底無殘塊為止，以保證錨索能下到預定深度，確保漿體與孔壁的黏結質量。⑥在施作上排錨索時，應搭建滿足相應承重能力的腳手架。

（2）錨索制作：①錨索鋼筋采用φ15.2 mm的低松弛無黏結鋼紋線，技術參數包括公稱直徑、強度等級、截面面積、質量、極限和屈服張拉荷載以及伸長率等。②鋼絞線為成圈產品，80%材料需進行探傷和預張拉檢驗，直徑按10%盤抽樣、力學性能按5%盤抽樣（不少于3盤），各截取一個試件進行拉力試驗，結果需滿足技術指標。③錨索在安裝前，錨索必須做好防銹、防腐處理，張拉段錨索需涂防腐劑。先將鋼絞線錨固段剝皮后用洗衣粉或其他去油產品，將鋼絞線表層油污洗刷干凈；自由段與錨固段的接口處用膠布纏繞。然后在孔外把收縮及擴張定位環牢固地綁扎在鋼絞線錨固段上，間距為75 cm；自由段內設定位器，其后安裝錨具；錨具應采用OVM15-6定型產品，錨具墊板平面應與錨索體垂直；安裝時應套上定位支座，定位支座形式可根據現場修改，但應保證錨索鋼絞線在孔中居中，同時還應保證不影響灌漿和水泥漿固結[4]。④根據鉆孔深度及設計長度，采用砂輪切割機切斷。每6根鋼絞線組成一束。

（3）錨固注漿：①在灌漿之前，應對錨孔用高壓風穩吹沖洗，排盡殘渣和積水。②將組裝好的錨索平順、緩緩推至設計深度。預應力錨索灌漿設計應采用一次注漿法，灌漿應利用壓力泵進行，采用孔底注漿法，注漿壓力為0.6～0.8 MPa，待漿液自由流出孔口再勻速拔出注漿管，灌漿完靜置待凝。砂漿灌注必須飽滿密實，錨孔灌漿初凝收縮后，應從孔口補灌滿盈。施工過程中，應做好注漿記錄。③預應力錨索采用M35水泥砂漿，水灰比根據設備和現場試驗確定，使用硅酸鹽水泥。④灌漿漿液應攪拌均勻，隨攪隨用，應在初凝前用完；沙子應現場過篩，防止雜物混入。⑤灌漿作業開始和中途停止較長時間后，應用水或稀水泥漿潤滑灌漿泵及管線。⑥在注漿過程中，如果超漿量過大，應及時改善注漿工藝。

（4）面板施工：①面板用C30混凝土，墻內設單層25 cm×25 cmφ16的鋼筋網。②鋼筋網各接點均采用焊接。③面板是維護坡面的受力構件，且長期曝露。因此，混合料的級配，水泥、砂、石的質量必須符合要求。鋼筋的保護層必須滿足規范。④面板施工必須立模。⑤面板混凝土必須待其強度達到設計要求的80%以上，方可拆模進行下一步施工，因此宜在混凝土中加早凝劑。

（5）錨索張拉及鎖定、封錨。在孔內水泥砂漿和面板均達到設計強度的80%以上，方可進行預應力錨索的張拉。設計一孔6束錨索張拉鎖定，荷載預應力應為200 kN；張拉采用OVM錨具配套的YCW100B型穿心式千斤頂，也可根據現場情況選擇適合技術要求的千斤頂[5]。

張拉力分兩級，第一級100 kN，間隔10 min再張拉至200 kN，持荷穩拉10 min后鎖定。錨固后，通過墊板上的注漿孔補充注漿，預應力錨索張拉錨固后，錨頭部分應涂防銹劑，再用C30混凝土將錨頭封閉保護。錨索張拉必須按規范進行，符合規范標準。

3 冠梁鋼管樁加錨索面板加固施工質量控制措施

3.1 施工準備階段質量控制措施

（1）施工方案編制與審批：根據設計要求制定詳細周密的施工組織方案和專項施工技術方案，并通過專家評審，確保施工工藝先進、可行、安全。

（2）施工設備與材料檢驗：對用于冠梁鋼管樁打入、錨索安裝、混凝土澆筑等關鍵工序的機械設備進行調試與驗收，確保其性能良好；同時，對進場的鋼管、錨索、混凝土等材料進行全面的質量檢查。

3.2 施工過程中的質量監控

（1）冠梁鋼管樁施工：嚴格按照操作規程進行鉆孔、下放鋼管、灌注混凝土等工作，確保鋼管樁垂直度、嵌入深度準確無誤；采用高精度儀器監測鋼管樁的承載力及位移變化。

（2）錨索施工：執行嚴格的錨固系統安裝程序，包括鉆孔、安放錨索、張拉鎖定、灌漿填充等步驟，實時監測錨索張拉力、灌漿密實度和錨固段完整性。

（3）面板施工：精準測量并控制面板的位置、尺寸、平整度及連接牢固性，保證面板與冠梁鋼管樁、錨索的有效銜接。

3.3 施工記錄與驗收

（1）記錄與追溯：全面翔實地記錄每一道施工工序的操作流程、所用材料、檢測數據等信息，形成完整的施工檔案，便于后期的質量追溯與問題排查。

（2）竣工驗收：按照相關規范和技術標準，對已完工的冠梁鋼管樁加錨索面板加固結構進行嚴格的質量驗收，包括外觀質量、內在質量和使用功能等方面的檢查評估。

3.4 后期維護與監測

（1）完工后應定期進行維護檢查，及時發現并處理潛在的質量問題或病害現象，如裂縫、滲水等，保障加固結構的長期穩定運行。

（2）應建立健全運營期的健康監測體系，利用現代傳感技術和數據分析手段，實時監測擋墻的應力應變狀態、位移變化趨勢以及環境因素影響等，為后續的安全評估和養護決策提供依據。

4 結語

通過該文對公路擋墻在不良地質條件下常見問題的分析，以及針對這些問題提出的冠梁鋼管樁加錨索面板加固施工方法的研究，可以得出以下結論：

首先，不良地質條件對公路擋墻的穩定性產生了重要影響。在地質勘察、設計和施工過程中，應充分考慮地質條件的特點和變化，采取有效的措施預防和解決擋墻可能面臨的問題。

其次，冠梁鋼管樁加錨索面板加固施工方法是一種有效地解決不良地質條件下公路擋墻問題的技術手段。該方法通過冠梁鋼管樁提高了擋墻的承載能力和抗滑移能力，同時利用錨索面板加強擋墻的穩定性和抗變形能力。在實際工程中，應根據具體情況進行合理的加固設計和施工，確保加固效果達到預期目標。

最后，質量控制措施的嚴格執行對于確保冠梁鋼管樁加錨索面板加固施工的效果至關重要。從原材料質量控制、施工工藝控制、質量檢測與監控到質量管理體系的建立等方面，都需要采取有效的措施進行控制和管理。只有確保每個環節的質量符合要求，才能實現整體加固效果的可靠性和持久性。

參考文獻

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