高路堤錨索樁板墻相關(guān)問題探討

宋迎軍

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司)

1 引 言

高路堤邊坡的破壞形式主要有邊坡坡面及坡腳沖刷破壞、填土內(nèi)部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等。高路堤坡面沖刷破壞主要發(fā)生在表面，導(dǎo)致邊坡坡面發(fā)生破壞的主要原因是降水導(dǎo)致。高路堤填土發(fā)生失穩(wěn)可能會(huì)誘發(fā)局部坍塌甚至邊坡整體性失穩(wěn)。路堤填土不均勻，土的固結(jié)性質(zhì)不同，密實(shí)度不足，內(nèi)部排水不通暢等原因都會(huì)導(dǎo)致路堤產(chǎn)生不均勻下沉或沉降。在路堤防護(hù)中要特別注意水對(duì)邊坡的影響，深入分析邊坡破壞產(chǎn)生的內(nèi)因和外因。傳統(tǒng)的邊坡的防護(hù)可以采用植草防護(hù)、砌石防護(hù)等措施，這些傳統(tǒng)的路堤邊坡防護(hù)措施防護(hù)效果有限，在實(shí)際施工過程中也暴露出諸多弊端。錨索樁板墻是新近發(fā)展起來的一種新型輕型支擋結(jié)構(gòu)，其主要組成部分包括:錨索(錨桿)、樁、擋土板等構(gòu)件，在支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部要采用工程性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)都較為優(yōu)良的填料進(jìn)行填充。錨索樁板墻的主要工作原理是通過樁后的填土和行車荷載的作用所產(chǎn)生的水平土壓力傳遞到擋土板，擋土板將所承受的力均勻的分散傳遞到樁上，之后通過預(yù)應(yīng)力錨索將這部分力傳遞到處于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的巖體之上。

2 高路堤錨索樁板墻相關(guān)問題探討

2.1 錨索樁板墻設(shè)計(jì)

(1)土壓力確定及活荷載確定

計(jì)算按照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》中的相關(guān)要求進(jìn)行計(jì)算，可以把作用在破壞棱體上的車輛荷載換算為均布土層，通過計(jì)算可以獲得均布土層的厚度，計(jì)算過程中可以結(jié)合實(shí)際的交通量狀況，考慮車輛超載情況來確定荷載的大小。

(2)土壓力計(jì)算

土壓力的計(jì)算按照庫倫理論進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過程中要對(duì)樁板墻后沒有產(chǎn)生較大的位移而形成的庫倫主動(dòng)土壓力大小，由于主動(dòng)土壓力的存在，樁板墻在設(shè)計(jì)時(shí)要具有一定的柔性。土壓力的大小值介于主動(dòng)土壓和靜壓之間。設(shè)計(jì)時(shí)可以適當(dāng)考慮采用的土壓力值為主動(dòng)土壓力的1.2 倍左右。

(3)樁外側(cè)被動(dòng)土壓力

參考《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，可以不對(duì)擋土墻的被動(dòng)土壓力進(jìn)行計(jì)算，如果錨索樁板墻的埋入深度較深、不受外部環(huán)境影響時(shí)可以將樁外側(cè)的被動(dòng)土壓力計(jì)入，計(jì)入分項(xiàng)系數(shù)的內(nèi)容。

(4)總土壓力計(jì)算

參照相關(guān)規(guī)范內(nèi)容，當(dāng)永久荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的整體受力不利時(shí)要采用永久荷載的效應(yīng)進(jìn)行控制，取該組合的分項(xiàng)系數(shù)為1.35，特殊情況不便于采用公路規(guī)范進(jìn)行計(jì)算的可以參照建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)范內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算。

(5)錨索設(shè)計(jì)

通過計(jì)算可以獲得樁后的最終土壓力大小，對(duì)錨索的受力計(jì)算可以簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支點(diǎn)的連續(xù)梁來進(jìn)行求解，求得支點(diǎn)的反力作為控制錨索拉力的參考值。

(6)擋土板設(shè)計(jì)

擋土板選擇為預(yù)制的矩形板，按照簡(jiǎn)支板的受力原理來對(duì)其進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。

(7)錨索樁板墻穩(wěn)定性驗(yàn)算

目前對(duì)錨索樁板墻穩(wěn)定性計(jì)算可以參考克朗茲理論進(jìn)行求解。

2.2 錨索樁板墻施工研究

(1)樁的施工

樁的施工工法采用挖孔灌注樁，護(hù)壁每一米設(shè)定為1節(jié)，在護(hù)壁和護(hù)壁之間采用縱向鋼筋進(jìn)行搭接，施工期間要做好對(duì)樁孔的變形觀測(cè)。終孔之后對(duì)孔底進(jìn)行清理，放入鋼筋籠。樁身混凝土澆筑采用連續(xù)澆筑法進(jìn)行施工，樁身不能出現(xiàn)施工接縫。當(dāng)樁身長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)也可以采取分段澆筑法，但是在樁身連接位置處必須對(duì)主筋進(jìn)行焊接，并且主筋的焊接長(zhǎng)度不能小于30 cm，在灌注混凝土過程中，注意防止地下水進(jìn)入，不得有超過50 mm 厚的積水層，否則，應(yīng)設(shè)法把混凝土表面積水層用導(dǎo)管吸干，才能灌注混凝土。如滲水量過大(＞1 m3/h)時(shí)，應(yīng)按水下混凝土規(guī)程施工。邊澆邊插實(shí)，采用插入式振動(dòng)器和人工插實(shí)相結(jié)合的方法，以保證混凝土的密實(shí)度。在樁的整個(gè)施工過程中都要做好對(duì)樁位移的監(jiān)控，保證施工的質(zhì)量和安全。

(2)擋土板的施工

擋土板一般選擇為鋼筋混凝土矩形板，擋土板的兩端要預(yù)留吊裝孔以方便施工，同時(shí)吊裝口也可以作為排水孔來進(jìn)行使用，擋土板安裝過程中要進(jìn)行豎向起吊，按照設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確就位，在吊裝和安放過程中要避免板與樁發(fā)生碰撞。樁和板的連接位置處可以采用水泥砂漿或者瀝青麻絮進(jìn)行填充。

(3)錨索施工

在高路堤錨索樁板墻施工過程一般采用預(yù)應(yīng)力錨索，預(yù)應(yīng)力錨索是一種將拉力傳至穩(wěn)定巖層或土層的結(jié)構(gòu)體系，主要由錨頭、自由段和錨固段組成。其主要組成結(jié)構(gòu)為:

①錨頭:錨桿外端用于錨固或鎖定錨桿拉力的部件，由墊墩、墊板、錨具、保護(hù)帽和外端錨筋組成;

②錨固段:錨桿遠(yuǎn)端將拉力傳遞給穩(wěn)定地層的部分錨固深度和長(zhǎng)度應(yīng)按照實(shí)際情況計(jì)算獲取，要求能夠承受最大設(shè)計(jì)拉力;

③自由段:將錨頭拉力傳至錨固段的中間區(qū)段，由錨拉筋、防腐構(gòu)造和注漿體組成;

④錨桿配件:為了保證錨桿受力合理、施工方便而設(shè)置的部件，如定位支架、導(dǎo)向帽、架線環(huán)、束線環(huán)、注漿塞等。

錨索施工首先要按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行造孔，造孔過程要對(duì)施工范圍內(nèi)的地質(zhì)狀況有一個(gè)充分的了解，從而更好的保證成孔的精度，施工過程中錨索的水平和垂直方向孔距誤差要控制在10 cm 以內(nèi)。

在錨索的施工過程中注漿作業(yè)是極為關(guān)鍵的一個(gè)施工環(huán)節(jié)，因?yàn)樽{的主梁直接關(guān)系到了錨桿是否能夠正常工作，對(duì)整體錨固效果會(huì)產(chǎn)生直接的影響。在錨索施工過程中所采用的注漿材料主要為水泥砂漿或水泥漿。漿液的配合比設(shè)計(jì)、水泥質(zhì)量和采用的灌注工藝都會(huì)對(duì)灌注效果產(chǎn)生影響，好的灌注施工能夠給錨桿提供足夠的錨固強(qiáng)度，同時(shí)能夠?qū)㈠^桿跟周圍的空氣、水分等隔離，避免錨索的銹蝕。所以在注漿施工作業(yè)過程中要嚴(yán)格控制漿液的質(zhì)量，采用合理的施工工藝。

在錨索樁板墻施工過程中要結(jié)合工程的實(shí)際情況選取具有不同力學(xué)特性的鋼絞線，高路堤防護(hù)工程中選用的鋼絞線一般為具有高度和低松弛量的鋼絞線，其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度值要不小于1 860 MPa。之后對(duì)錨索緊張預(yù)應(yīng)力張拉，施加的張拉力要根據(jù)設(shè)計(jì)要求并結(jié)合實(shí)際情況來選取，一般張拉量控制在10%左右。通過對(duì)錨桿的張拉作用能夠使得鋼絞線產(chǎn)生一定程度的自由彈性變形，通過施加的預(yù)應(yīng)力能夠更好的起到錨固作用。在預(yù)應(yīng)力的張拉過程中要根據(jù)所選用的張拉控制力來選擇合適的張拉設(shè)備，確定好施加荷載的分級(jí)，對(duì)張拉過程中張拉量的變化進(jìn)行精確測(cè)量，避免出現(xiàn)張拉量不足和過度張拉現(xiàn)象出現(xiàn)。一般在對(duì)錨索完成張拉30 d 左右之后，要對(duì)錨索進(jìn)行一次補(bǔ)償張拉，以消除由于鋼絞線的彈性變形所產(chǎn)生的回彈，在完成補(bǔ)償張拉之后就可以對(duì)錨索端進(jìn)行錨固固定。在完成錨固之后要對(duì)錨索的整體施工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收的主要指標(biāo)是對(duì)錨桿的抗拉拔性進(jìn)行檢驗(yàn)，錨桿的檢測(cè)數(shù)量一般不小于總施工量的5%。

3 結(jié) 語

隨著錨固技術(shù)的不斷發(fā)展，錨索樁板墻技術(shù)在路堤高邊坡防護(hù)中的應(yīng)用也日益廣泛，錨固技術(shù)能夠充分利用地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的巖體結(jié)構(gòu)，通過錨索作用將高路堤中的軟弱結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的加固。探討了錨索樁板墻設(shè)計(jì)中的相關(guān)計(jì)算指標(biāo)，并對(duì)其施工過程進(jìn)行了探討，以期為錨索樁板墻的發(fā)展提供積極的參考。

［1］顧金才.預(yù)應(yīng)力錨索內(nèi)錨固段受力特點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，1998，(17).

［2］龍麗芳，黃柳云，李海民，等.預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻計(jì)算研究［J］.廣西工學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，(1):35－38.

［3］甘建國(guó)，李志勇，鄧宗偉.預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻受力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與計(jì)算研究［J］.公路工程，2007，(5):105－109.