錨索結(jié)合非預(yù)應(yīng)力錨桿在巖石邊坡加固中應(yīng)用

葉 忠

1 工程概況

長嶺南路公路場區(qū)位于貴陽巖溶盆地西北面,地貌單元屬于溶蝕殘丘地貌,最大高差32.43 m。所處地層為三疊系中統(tǒng)松子坎組地層(T2sz2),巖性為灰白色、灰黃色薄層狀白云巖局部夾泥化層,地層分布連續(xù)?；鶐r為三疊系中統(tǒng)松子坎組地層(T2sz2),巖性為灰白色、灰黃色薄層狀白云巖局部夾泥化層。層理清晰,層面較平整,由鉆探揭露,邊坡由雜填土及中風(fēng)化白云巖構(gòu)成。邊坡區(qū)巖體節(jié)理裂隙十分發(fā)育,兩組節(jié)理裂隙組合破裂面中有多組組合破裂面與坡面一致或近似一致,形成巖質(zhì)邊坡區(qū)巖體可能沿這些組合破裂面產(chǎn)生滑移、崩塌。

2 加固方案的選擇

各段加固方案如下:1)K0+380～K0+480右側(cè)邊坡:巖層產(chǎn)狀80°∠27°,邊坡產(chǎn)狀 83°∠73°,邊坡區(qū)節(jié)理裂隙①65°∠64°及②162°∠53°,易沿巖層面滑動。開挖高度為5.4 m～14.5 m,為巖石順向邊坡。其上部出現(xiàn)相對危險的滑裂帶,邊坡已處于蠕動變形階段,設(shè)計采用錨索格構(gòu)掛網(wǎng)噴漿支護(hù)加固,開挖坡度60°。2)K1+320～ K1+440 右側(cè)邊坡:巖層產(chǎn)狀 60°∠25°,邊坡產(chǎn)狀 67°∠73°,邊坡區(qū)節(jié)理裂隙①42°∠61°及②147°∠56°,易沿巖層面滑動。開挖高度為2.8 m～5.6 m,為巖石順向邊坡。其上部出現(xiàn)相對危險的滑裂帶,邊坡已處于蠕動變形階段,設(shè)計采用錨索格構(gòu)掛網(wǎng)噴漿支護(hù)加固,設(shè)計開挖坡度76°。3)K1+060～K1+280左側(cè)邊坡:巖層產(chǎn)狀 60°∠25°,邊坡產(chǎn)狀 266°∠73°,邊坡區(qū)節(jié)理裂隙①205°∠54°及②102°∠68°,易沿節(jié)理 205°∠54°滑動。 邊坡處于臨界穩(wěn)定狀態(tài),不會發(fā)生深度滑坡,設(shè)計采用錨桿掛網(wǎng)噴漿支護(hù)加固。

對開挖面近距離的建筑物(K1+320～K1+400段右側(cè)邊坡距邊坡坡頂線2 m～8 m為水電八局基地職工住房、K1+060～K1+280左側(cè)邊坡坡頂線3.7 m左右為貴州交通技術(shù)職業(yè)學(xué)院圖書館)的保護(hù)設(shè)計采用開挖前用鋼管樁先對坡體進(jìn)行加固處理,在本文不對鋼管樁支護(hù)方案進(jìn)行敘述。

整個邊坡坡面采取掛網(wǎng)噴漿,噴射混凝土C20,噴射厚度120 mm,坡面按2.0 m×2.0 m設(shè)置泄水孔,泄水孔孔徑為100 mm,長度為0.5 m,泄水孔傾角不得小于10°,泄水孔向坡腳傾斜。

3 設(shè)計參數(shù)

邊坡安全等級為一級,邊坡工程重要性系數(shù)γ0=1.1,錨固體與地層粘結(jié)工作系數(shù)ξ2=1.0,錨索抗拉工作條件系數(shù)ξ2=0.69,錨索與砂漿粘結(jié)強度工作系數(shù)ξ3=0.6,荷載分項系數(shù) γQ=1.3,強風(fēng)化巖石與錨固體粘結(jié)強度特征值 frb=130 kPa,中風(fēng)化巖石與錨固體粘結(jié)強度特征值 frb=380 kPa。邊坡頂部房屋按每層荷載15 kPa,校區(qū)公路荷載30 kPa。

錨索鉆孔直徑均為130 mm,錨桿鉆孔在K1+060～K1+200段直徑為110 mm,其余段錨桿鉆孔直徑為80 mm,傾角均為 20°,錨索鉆孔灌注M35水泥砂漿,錨桿鉆孔灌注M25水泥砂漿;網(wǎng)筋φ 8@200×200,噴射混凝土C20,噴射厚度為120 mm。

4 施工要點

4.1 錨索施工

1)根據(jù)地勢,大型機械設(shè)備上不到施工工作面,因此,在選擇動力設(shè)備時,選擇21 m3空氣壓縮機,采用沖擊成孔。鉆孔機械選用 1臺 YQ-100B和2臺YQ-100D。由于部分錨孔有淤泥、松散碎石土,成孔困難或成孔后淤泥縮孔、碎石掉塊,錨索不能放入,此類孔采用跟套管成孔,套管采用φ 150套管,跟進(jìn)采用偏芯釬頭沖擊管靴帶動套管跟進(jìn),拔出采用液壓拔管機。由于地形起伏較大,為確?？蚋窳喉樦?挖槽的深度深淺不一,因此,放線后先挖基槽,然后再準(zhǔn)確確定錨索孔位。鉆孔要求終孔孔徑不小于150 mm,孔位誤差不大于10 cm,傾角誤差不大于3°。錨孔深度=錨索長度-錨索在框格梁中的斜長-張拉段長度+0.5 m。2)鋼絞線下料長度=錨固段長度+自由段長度+張拉段長度。下料長度誤差不超過5 cm,本工程張拉段長度為2.0 m。鋼絞線除銹后順直地放在組裝臺上,鋼絞線按順序排列組裝,注漿管置于錨索中間,錨固段每隔1 m安裝1個擴張環(huán)和緊箍環(huán),使錨固段呈棗核狀,錨索前加導(dǎo)向帽。錨索組裝好后,掛牌編號堆放待用,錨索組裝如圖1所示。3)錨索體總長度、錨固段長度、張拉段長度都必須核實,錨固段作油漬、污物清除處理。鋼絞線規(guī)整、順暢,分離架固定牢固,自由段波紋管連接處涂黃油以防滲漿,內(nèi)端頭用黃油棉堵塞,長度不小于15 cm,并用鐵絲固定。波紋管表面無碰凹或變形現(xiàn)象,經(jīng)嚴(yán)格檢驗合格,方能下索。4)錨固段的注漿:錨索放入后原則上要求立即注漿,防止有未洗凈的巖屑或泥漿沉積在錨固段上,注漿采用P.O42.5號水泥水灰比為 1∶0.38,注漿時,待漿液從孔口溢出時,便邊注漿邊拔注漿管,拔管速度要以孔口有漿液連續(xù)溢出為準(zhǔn),防止孔內(nèi)漿液不飽滿。5)框格梁混凝土:格構(gòu)梁施工縱向筋在錨索鉆孔兩邊各0.5 m箍筋加密,間距為100 mm。注漿完成后,清理基槽。6)預(yù)應(yīng)力筋張拉前,應(yīng)對張拉設(shè)備進(jìn)行核定。并檢查承壓板后面的混凝土質(zhì)量,如該處混凝土有空鼓現(xiàn)象,應(yīng)在張拉前進(jìn)行修補。

4.2 錨桿施工

在邊坡治理施工中,施工順序相當(dāng)關(guān)鍵,如果施工順序不合適,往往會造成工期延誤、人力和財力浪費,嚴(yán)重的會影響施工質(zhì)量,造成不必要的損失。錨桿施工按下列順序施工進(jìn)行:支護(hù)結(jié)構(gòu)施工前,應(yīng)先排除邊坡坡面松動危石等,按設(shè)計要求開挖工作面,修整邊坡,埋設(shè)噴射混凝土厚度控制標(biāo)志;支護(hù)分段自上而下施工,每施工段長度控制在15.0 m以內(nèi),噴射第一層混凝土;鉆孔安設(shè)錨桿、注漿,安設(shè)連接體;施加預(yù)應(yīng)力;綁扎鋼筋網(wǎng),噴射第二層混凝土;設(shè)置坡頂、坡面和坡腳的排水系統(tǒng)。

錨桿鉆孔直徑為80 mm,傾角均為20°,水泥砂漿M25。鉆孔施工前應(yīng)嚴(yán)格定位定向,孔距偏差不大于100 mm;偏斜度不大于5%;孔深偏差不大于50 mm;孔徑偏差不大于5 mm;鉆孔深度比設(shè)計孔深0.5 m,一次灌漿壓力宜控制在0.6 MPa～2.0 MPa之間。土石方開挖應(yīng)分層分段開挖,每段長度不得大于15 m,每次開挖深度不得大于2.5 m,且須待上部支護(hù)結(jié)構(gòu)完成。

4.3 施工中的質(zhì)量控制

1)鉆孔。鉆孔孔位、方位角、傾角嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計要求,由現(xiàn)場技術(shù)人員指導(dǎo)定鉆,并由甲方工地代表核準(zhǔn)后開鉆。鉆孔完成后,采用3寸塑料管吹孔,并用吹管測量孔深,滿足設(shè)計要求后,由甲乙工地代表核準(zhǔn)后下錨(桿)索。2)注漿。嚴(yán)格控制漿液水灰比,采用立式攪拌機拌漿,并在攪拌筒中標(biāo)示水位標(biāo)尺,以嚴(yán)格控制水加入量。3)坡表變形監(jiān)測。邊坡水平位移使用長距離測量的精密水準(zhǔn)儀和進(jìn)行角度測量的經(jīng)緯儀,邊坡垂直位移采用精密水準(zhǔn)儀。邊坡坡面變形監(jiān)測應(yīng)規(guī)劃成網(wǎng)。網(wǎng)點觀測標(biāo)志采用鋼筋混凝土觀測標(biāo)墩。標(biāo)墩的設(shè)置應(yīng)遠(yuǎn)離邊坡開挖爆破影響范圍以外,標(biāo)墩基礎(chǔ)澆筑在新鮮基巖上。4)預(yù)應(yīng)力錨索的受力監(jiān)測。錨索的受力通常采用在錨墩處設(shè)置測力裝置的方法來監(jiān)測。測力計安裝在孔口底板上,應(yīng)與孔軸垂直,偏斜小于0.5°,偏心不大于5 mm。測力計安裝就位后,安裝張拉前,準(zhǔn)確測得初始值和環(huán)境溫度,反復(fù)測讀,二次讀數(shù)差小于1%(F·S),取其平均值作為觀測基準(zhǔn)點。錨索與工作錨索的張拉程序相同,分級加荷張拉,逐級進(jìn)行張拉觀測。一般連續(xù)三次讀數(shù)差小于1%(F·S)為穩(wěn)定。張拉結(jié)束后,進(jìn)行鎖定后的穩(wěn)定觀測。

錨索測力計應(yīng)均勻布置,在每區(qū)應(yīng)至少布置一根錨索進(jìn)行觀測,在邊坡最不利位置(即邊坡最高段)應(yīng)加大觀測密度。

5 結(jié)語

本工程地形大部分為巖溶盆地,屬于溶蝕殘丘地貌,為貴州典型邊坡的地貌地形。該工程全面竣工后經(jīng)歷了多次風(fēng)雨的考驗,監(jiān)測結(jié)果表明預(yù)應(yīng)力錨索和非預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)合應(yīng)用成功,既加快工程進(jìn)度又保證了邊坡的穩(wěn)定,對類似工程有一定的參考價值。