淺析路基支護工藝對挖方邊坡的影響
2015-04-29 00:00:00李宏淼
【摘 要】介紹錨管樁+錨索+框架梁復(fù)合支護防護工藝。
【關(guān)鍵詞】錨管樁；錨索；框架梁；
近年來，隨著我國高等級公路建設(shè)步伐的加快，公路路基挖方邊坡防護的形式也越來越多。錨管樁+錨索+框架梁復(fù)合支護防護便是其中一種，它是目前我國公路路基挖方邊坡防護的新工藝，對于防止不良地段挖方邊坡滑坡及加固有重要作用。邊坡穩(wěn)定極為不利，極易發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害，且該段挖方最大挖深達17m，為了保證該段挖方邊坡的穩(wěn)定性，優(yōu)化開挖方案，設(shè)計上確定采用錨管樁+錨索+框架梁復(fù)合支護防護對挖方邊坡進行加固。下面結(jié)合本段挖方邊坡防護施工具體介紹這一新工藝。
1.邊坡開挖
本段挖方設(shè)計上采用1∶1.5的邊坡坡率，挖深每隔6m設(shè)置一道臺階，臺階寬度6m，共設(shè)三級，每個臺階的平臺根部設(shè)置截水溝一道，坡頂遠離開挖線每隔10m設(shè)置截水溝一道，共設(shè)三道。
路基開挖施工前，應(yīng)首先做好開挖線外的三道截水溝，其次，在開挖線外，緊鄰開挖線預(yù)打4排錨管樁，然后沿開挖線按設(shè)計坡比進行開挖，每次只挖1.5m，后打入一排錨管樁，開挖與錨管樁施工交替進行，直至可設(shè)置錨索深度，待錨索和框架梁支護完畢，方可進行下級邊坡開挖，這樣循環(huán)交替施工，直至開挖到坡底。
2.錨管樁施工
錨管樁為∮60的側(cè)壁帶孔鋼管，設(shè)計樁長6m、排距1.5m。邊坡開挖前，要緊鄰開挖線預(yù)打4排錨管樁，邊坡開挖后，邊坡開挖與錨管樁施工交替進行，每次開挖1.5m后打一排錨管樁，打一排挖一排，這樣先加固后開挖直至挖到坡底。當挖到坡底時立即打入4排錨管樁，防止底臌。錨管樁打前應(yīng)先進行測量放樣，定出樁位，而后按施工順序安放打樁機，樁機對位后將錨管樁按放樣位置垂直打入坡體，樁頭入土30cm為宜，然后進行壓力灌漿（水灰比一般0.4—0.6），使水泥漿在壓力作用下透過錨管樁側(cè)孔進入一定范圍巖體，待漿體強度達到70%后，方可開挖邊坡。
3.預(yù)應(yīng)力錨索
本段挖方邊坡左側(cè)采用設(shè)計荷載為750KN/根的預(yù)應(yīng)力錨索，共6排；右側(cè)采用設(shè)計荷載為600KN/根的預(yù)應(yīng)力錨索，共6排，錨索水平間距均為4m。當邊坡開挖深度一旦達到預(yù)應(yīng)力錨索可以設(shè)置高度，應(yīng)停止開挖，進行錨索施工，施工前應(yīng)進行3組現(xiàn)場原位試驗，以確定錨索的極限荷載、張拉荷載、索定荷載、錨固長度以及時間效應(yīng)等。本次施工采用多次高壓注漿技術(shù)。
3.1施工前試驗要求
錨索施工前須進行現(xiàn)場抗拉拔試驗，每種巖性不得少于3組，通過試驗提供以下結(jié)果：
（1）錨索的極限抗拉拔力T。
（2）錨索抗拉拔力T與位移S的關(guān)系曲線。
（3）錨索抗拉拔力T與錨固段長度L的關(guān)系曲線。
（4）錨索全長內(nèi)力分布，包括軸力、錨固段側(cè)磨阻和軸向應(yīng)變，以及隨時間變化關(guān)系。
（5）錨墩面積及其影響范圍與時間的關(guān)系曲線。
（6）錨索拉拔力與時間關(guān)系曲線。
3.2試驗型施工工藝
因本段挖方巖土體為強膨脹軟巖，進行邊坡錨索加固，施工工藝較為復(fù)雜，所以需進行錨索加固施工現(xiàn)場試驗，以確定適宜的施工工藝及有關(guān)技術(shù)參數(shù)。
3.2.1試驗?zāi)康募耙饬x
A、探索強膨脹性軟巖邊坡錨索加固方法。
B、查明本地區(qū)膨脹性軟巖特性。
C、驗證本段邊坡防護采用錨管樁+錨索+框架梁復(fù)合支護的可行性與可靠性。
D、優(yōu)化埡口邊坡的錨索結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計和施工參數(shù)。
3.2.2試驗研究內(nèi)容及技術(shù)參數(shù)
針對壓力分散型錨索，采用錨固段擴孔工藝，在不同巖層進行如：擴孔與注漿施工工藝、錨索內(nèi)力及錨索極限承載力、錨索張力隨時間變化規(guī)律、墊墩周圍土體表面變形范圍及規(guī)律、輔助等多項試驗。
A、擴孔與注漿施工工藝試驗。
為滿足錨索設(shè)計承載力（60—75T）的要求，擴孔型錨索需要解決擴孔和注漿這兩個施工工藝問題，其中，擴孔問題主要解決在一個孔內(nèi)擴挖1到3個擴孔段的技術(shù)問題；注漿問題主要解決對多個擴孔段注漿均能保證擴孔內(nèi)漿體均勻飽滿的技術(shù)問題。這兩個問題的解決均存在較大的技術(shù)難度，需要在現(xiàn)場進行多次摸索性試驗，最后確定最適宜的施工工藝。
擴孔試驗：
（1）用麻花鉆孔機鉆一個深3m左右、直徑為12cm的孔，然后用自制擴孔器擴孔，擴完后進行開挖解剖，觀察擴孔形態(tài)，通過試驗確定合適的鉆速、進尺速度、擴孔形狀、擴孔體積及排渣方式等。
（2）用麻花鉆孔機鉆一個深10m左右、直徑為12cm的孔，用做多段擴孔試驗，段與段之間擬取2m，先擴最外邊的一個，然后逐次向里延伸，如此法不行就先擴最里邊的一個，然后逐次向外，通過試驗確定合適的多段擴孔方法及排渣方法。每次試驗都要對所擴之孔進行解剖觀察。
注漿試驗：
（3）單擴孔段注漿試驗：用麻花鉆孔機鉆一個深3m左右、直徑為12cm的孔，在2—3m處做一個擴孔段，然后對其注漿，注漿后進行開挖解剖，觀察注漿質(zhì)量，這里主要解決如何排凈擴孔段內(nèi)的空氣，以保證注漿飽滿，同時還要確定合適的注漿壓力和止?jié){措施。
（4）多擴孔段注漿試驗：利用單擴孔段注漿試驗中的成功注漿措施，對多個（2—3）擴孔段進行注漿試驗，鉆孔深度可取10m，在7—10m做擴孔段，試驗完畢后進行開挖解剖，觀察注漿質(zhì)量。
擴孔試驗與注漿試驗各需三次左右，通過試驗確定出適宜的擴孔與注漿施工工藝。
B、錨索內(nèi)力及錨索極限承載力試驗。
對單擴孔段、雙擴孔段和三擴孔段錨索分別進行極限張拉試驗，試驗中要分別測量各級張力下錨索軸應(yīng)變分布規(guī)律，每項試驗均需要兩根以上錨索，通過試驗確定出本工程所需要的錨索擴孔數(shù)目和錨索軸應(yīng)變分布與錨索張力之間的對應(yīng)關(guān)系。
C、錨索張力隨時間變化規(guī)律試驗。
按工程設(shè)計實用錨索長度、擴孔數(shù)目、張拉噸位、索定噸位進行試驗，每種介質(zhì)擬取三根錨索進行試驗，三種介質(zhì)共計9根，試驗中主要觀察和測量錨索張力隨時間的變化規(guī)律，試驗時間一直到錨索張力基本穩(wěn)定為止，該項試驗主要確定合適的錨索超張拉系數(shù)和適宜的張拉時間。
D、墊墩周圍土體表面變形范圍及規(guī)律試驗。
本試驗可與B試驗同時進行，測量內(nèi)容為墊墩附近土體表面垂直位移隨錨索張力和時間的變化規(guī)律，測試儀器采用千分表，該試驗數(shù)據(jù)可為確定合理的錨索間距提供依據(jù)，每種介質(zhì)擬取三根錨索，三種試驗，三種介質(zhì)共計9根。
E、輔助試驗。
（1）現(xiàn)場土質(zhì)的物理力學(xué)性能試驗。
試驗數(shù)據(jù)分析要求提供現(xiàn)場三類介質(zhì)的土質(zhì)成分、容重、含水量、塑性指數(shù)、孔隙率、壓縮系數(shù)、壓縮摸量、泊松比、變形摸量、粘聚力、內(nèi)摩擦角和滲透系數(shù)等參數(shù)。
（2）注漿材料配比及力學(xué)性能試驗。
注漿材料應(yīng)與工程將要采用的想一致，建議采用純水泥漿注漿，根據(jù)以往經(jīng)驗初步選定材料配比為：水泥∶水∶促流膨脹劑=1∶（0.35-0.45）∶0.03，其物理力學(xué)性能試驗包括以下幾（下轉(zhuǎn)第332頁）（上接第261頁）項：
①注漿材料的體積膨脹試驗：用一組試件，測量材料在第7、14、28天的體積膨脹量，計算不同齡期的體積變化率。
②注漿材料的單軸抗壓強度、抗拉強度、彈性摸量、泊松比及C—￠值。
③抗壓強度隨時間變化規(guī)律試驗：擬做7天、14天、21天、28天四組齡期的抗壓強度，找出其隨時間變化規(guī)律。
上述試驗的試驗件制備工作可在試驗室內(nèi)完成，但材料的種類、配比、養(yǎng)護條件等要盡可能與施工現(xiàn)場保持一致。
（3）坡體變形觀測。
開挖前設(shè)置坡體變形水平、垂直兩個方向位移觀測系統(tǒng)，對邊坡進行全過程監(jiān)測。
（4）試驗總結(jié)。
A、試驗后的錨索仍可做該邊坡巖體永久性加固工程的一部分，因此試驗工程必須在施工設(shè)計的基礎(chǔ)上選擇。
B、通過試驗最后確定適宜本工程的預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝及用以改進錨索施工的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，為以后錨索工程的優(yōu)化設(shè)計與施工提供理論依據(jù)。 [科]
【參考文獻】
[1]JTGE60-2008《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)范》.
[2]JTGB01-2003《公路工程技術(shù)標準》.
[3]JTGTF60-2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》.
