預(yù)應(yīng)力錨索治理復(fù)雜地質(zhì)高邊坡滑體技術(shù)探討

郭春敬

該工程位于斷裂帶上,由數(shù)條逆斷層和正斷層組成,寬達(dá)幾十米到數(shù)百米。從地質(zhì)剖面看,巖層擠壓破碎,節(jié)理、裂隙十分發(fā)育,片理化現(xiàn)象嚴(yán)重,常見構(gòu)造碎裂巖和角礫巖。巖層常見微形稻曲、揉皺現(xiàn)象,多強(qiáng)烈風(fēng)化成碎片狀和土狀,多構(gòu)成地下水富集帶,小型褶皺變形強(qiáng)烈,巖層產(chǎn)狀比較雜亂,層間多具有微薄層狀泥化夾層,坡體穩(wěn)定性較差。

1 預(yù)應(yīng)力錨索施工

預(yù)應(yīng)力錨索施工,就是將錨孔、束體、外錨頭三個(gè)組件在加固對(duì)象中有機(jī)組合成為一體的過(guò)程。首先要鉆鑿錨固孔,之后,制作束體并將其放入錨固孔中,固定束體下端,制作外錨頭,最后用張拉鎖定方法,使束體產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力后與外錨頭連接,在對(duì)錨索進(jìn)行全面防護(hù)后,完成錨索制作。當(dāng)工程中的所有預(yù)應(yīng)力錨索依照設(shè)計(jì)圖紙施工完畢并驗(yàn)收后,預(yù)應(yīng)力錨索的施工也就結(jié)束了。

1.1 施工平臺(tái)

由于受環(huán)境制約,錨索加固工程施工時(shí),需搭設(shè)剛性施工平臺(tái)。一般施工平臺(tái)的承載力能夠達(dá)到5 kN/m2,寬度不小于3 m,并應(yīng)該能夠滿足施工要求。施工平臺(tái)一般用扣件式鋼管搭設(shè),特別要注意穩(wěn)定和安全問(wèn)題。

1.2 鉆孔

1)選擇鉆孔設(shè)備。首先要選擇適宜的鉆孔方法,本工程邊坡滑坡體治理采用干鉆法。其次配備性能良好的鉆機(jī)。2)組配專用鉆具,優(yōu)化鉆進(jìn)參數(shù)。為保證鉆孔質(zhì)量,要選用加工精度高、互換性好、組裝后準(zhǔn)直度高的鉆具;選配粗直徑、剛性大的長(zhǎng)鉆具。另外,要依據(jù)孔內(nèi)的地層情況,選擇適宜的鉆進(jìn)參數(shù)(包括鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、鉆具壓力、水壓、風(fēng)壓、水量等),在保證鉆孔偏斜受到有效控制的前提下,加快成孔速度。3)鉆孔參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)。在利用機(jī)械鉆鑿錨固孔的過(guò)程中,一般要控制五個(gè)基本鉆孔參數(shù):孔口坐標(biāo)、孔徑、孔深、錨固孔軸線的空間走向和傾角。要滿足設(shè)計(jì)提出的孔斜、孔向的要求,則必須在一些專業(yè)技術(shù)措施的支持下,通過(guò)操作人員的努力方能實(shí)現(xiàn)。4)預(yù)防埋鉆、卡鉆措施。為防止卡、埋鉆事故的發(fā)生,可在鉆具上加防止鉆具或反吹排渣專用裝置。在軟弱、破碎或裂隙發(fā)育的地層中,采用“擴(kuò)孔跟管”鉆進(jìn)法,用套管將已鉆成孔的孔壁有效保護(hù)起來(lái),也是行之有效的措施。

1.3 編束

清整編束體場(chǎng)地,搭設(shè)編束平臺(tái);預(yù)應(yīng)力筋下料;預(yù)應(yīng)力筋的防腐與清除污物、去除油脂;裝配定中件、注漿管、導(dǎo)向帽、隔離套等零部件,并用綁扎絲固定,使它們組合為一體;對(duì)束體進(jìn)行驗(yàn)收、記錄、編號(hào),在可追溯標(biāo)識(shí)后存放待用。

1.4 放束入孔方式

放束入孔方式因地制宜,不強(qiáng)求一致。常采用人工抬運(yùn)和人力推送方式入孔。也有采用小型機(jī)械,不僅加快了施工進(jìn)度,減輕了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,而且質(zhì)量安全均有保證。

1.5 注漿固結(jié)

注漿固結(jié)是使束體一端與錨孔連接在一起。水泥漿制備中使用的高效減水劑一般采用后摻法為好,膨脹劑采用內(nèi)摻法且與水泥同時(shí)加入。水泥、砂等材料計(jì)量要準(zhǔn)確,要重點(diǎn)控制水的加入量。漿體攪拌時(shí)間要不小于2 min。制備好的漿體注入儲(chǔ)漿桶中,需不停攪拌,防止沉淀。注漿前要用水濕潤(rùn)管。注漿過(guò)程中要保持流量平穩(wěn),一次連續(xù)注完?？刂谱{量的方法有電測(cè)法和埋回漿管法。

1.6 張拉鎖定

1)張拉鎖定是預(yù)應(yīng)力錨固關(guān)鍵施工工序,主要內(nèi)容包括張拉設(shè)備的驗(yàn)收、檢驗(yàn)、配套標(biāo)定等,以及張拉時(shí)的設(shè)備組裝、張拉和鎖定荷載。由于大量使用高強(qiáng)度、低松弛預(yù)應(yīng)力材料,由材質(zhì)引起的預(yù)應(yīng)力損失已經(jīng)很小,且可用超張拉方法予以解決。2)張拉方式。預(yù)應(yīng)力張拉方式有整體張拉法和分組張拉法。整體張拉法是采用一臺(tái)大噸位千斤頂,對(duì)束體的預(yù)應(yīng)力筋同時(shí)逐級(jí)施加荷載,一直達(dá)到需要的最大荷載并鎖定;分組張拉法是采用小噸位千斤頂,每次分組張拉束體中的部分預(yù)應(yīng)力筋,通過(guò)循環(huán),實(shí)現(xiàn)對(duì)整體束體的張拉。張拉荷載采用分檔次,分級(jí)逐步施加。整體張拉法施工速度快,過(guò)程簡(jiǎn)單,易于掌握,是目前普遍采用的方法;分組張拉法利用小千斤頂建立預(yù)應(yīng)力,施工設(shè)備輕便,束體中預(yù)應(yīng)力筋受力明確、均勻,但張拉過(guò)程較復(fù)雜,用時(shí)較長(zhǎng)。3)張拉中需注意的問(wèn)題。a.在任何情況下,張拉應(yīng)力不得超過(guò)預(yù)應(yīng)力筋強(qiáng)度的69%或75%。b.張拉過(guò)程中當(dāng)實(shí)測(cè)位移值大于伸長(zhǎng)值10%或小于5%時(shí),應(yīng)暫停張拉,查明原因并采取措施給予調(diào)整后,方可繼續(xù)張拉。c.張拉時(shí)升荷速率每分鐘不宜超過(guò)設(shè)計(jì)應(yīng)力的1/10,卸荷速率每分鐘不超過(guò)設(shè)計(jì)應(yīng)力的1/5。d.對(duì)經(jīng)檢驗(yàn)不需要補(bǔ)償張拉的錨索,應(yīng)盡快封孔注漿,使其受到良好防護(hù)。經(jīng)檢測(cè)要補(bǔ)償張拉的錨索,不得提前注漿和切除張拉段束體。e.當(dāng)預(yù)應(yīng)力損失超過(guò)設(shè)計(jì)張抗力10%時(shí),應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。補(bǔ)償張拉應(yīng)在鎖定值基礎(chǔ)上一次張拉至超張拉荷載。f.對(duì)錨索進(jìn)行的補(bǔ)償張拉,不宜多次進(jìn)行,否則對(duì)束體材料和錨板夾片均會(huì)有損害。

1.7 封錨

封錨是對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行防護(hù),防護(hù)的質(zhì)量是影響預(yù)應(yīng)力錨固耐久性的主要因素之一。對(duì)錨索的防護(hù)不全在這一工序中完成,它貫穿在錨索施工的全過(guò)程中,此工序主要完成自由段的封孔注漿和外錨頭的防護(hù)。

2 預(yù)應(yīng)力錨索錨固機(jī)理分析

2.1 增加高邊坡穩(wěn)定性的措施

增加高邊坡穩(wěn)定性的工程措施很多,例如:搞好排水,提高巖體和各種結(jié)構(gòu)面的C,φ值;增加阻滑力,設(shè)置阻滑樁、錨固洞重力式擋土墻等。其中最為經(jīng)濟(jì)、合理和有效的加固措施為預(yù)應(yīng)力錨固。其原因是,可以通過(guò)對(duì)錨桿施加預(yù)應(yīng)力,對(duì)滑動(dòng)體產(chǎn)生主動(dòng)的阻滑力,限制滑動(dòng)體的位移與滑動(dòng)。采用預(yù)應(yīng)力錨固的方法簡(jiǎn)單、快捷、高效、安全,而且不占或少占施工場(chǎng)地,不擾動(dòng)巖體,故其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。

2.2 預(yù)應(yīng)力錨索加固巖體邊坡機(jī)理

采用預(yù)應(yīng)力錨索加固巖體邊坡,主要是利用了錨索與巖體的共同作用,大大地改善了邊坡巖體的穩(wěn)定條件。首先由于預(yù)應(yīng)力的作用,使不穩(wěn)定滑體處于較高圍壓的三向應(yīng)力狀態(tài),巖體強(qiáng)度和變形特性比單軸壓力及低圍壓條件高很多。結(jié)構(gòu)面的壓緊狀態(tài),使結(jié)構(gòu)面對(duì)巖體的消極影響得以減弱,從而顯著地提高了巖體的整體性;其次錨索的錨固力直接改變了滑面上的應(yīng)力狀態(tài)和滑面穩(wěn)定條件。總之,預(yù)應(yīng)力錨索通過(guò)提高邊坡巖體的整體性和增加滑面上的抗滑阻力實(shí)現(xiàn)加固巖體之目的,提高邊坡的穩(wěn)定性。

2.3 采用預(yù)應(yīng)力錨索加固邊坡的主要功能

1)抑制和調(diào)整邊坡巖體的變形。2)提高邊坡開挖過(guò)程中的抗震能力。3)提高滑動(dòng)面的抗剪能力。4)改善巖體質(zhì)量,增強(qiáng)整體效應(yīng)。

3 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力錨索是一種可承受拉力的結(jié)構(gòu)體系,它的核心受拉體是高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力筋。預(yù)應(yīng)力錨索的最大特點(diǎn)是盡可能少地?cái)_動(dòng)被錨固的土體或巖體,并通過(guò)錨固措施,合理利用巖體或土體的強(qiáng)度,充分發(fā)揮巖體固有承載能力,并可根據(jù)巖體的實(shí)際情況,有效改造軟弱破碎及不穩(wěn)定巖體,它可以向被加固體主動(dòng)施加應(yīng)力,限制其發(fā)生有害變形和位移,預(yù)應(yīng)力錨索是合理利用承載能力的最好方法之一,它是一種高效經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的工程技術(shù)。它占地面積少,加固后的框架內(nèi)還可以搞綠化,因此預(yù)應(yīng)力錨索不僅是加固滑坡體最快最有效的措施,還是一種比較環(huán)保的施工方法。

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