畢都十標(biāo)預(yù)應(yīng)力錨索井字梁施工原理及工法

摘要：文章以實(shí)際參與杭瑞高速畢都十標(biāo)K166+140～K166+210段高邊坡錨索井字梁施工中的技術(shù)工作為例，結(jié)合錨索井字梁加固邊坡的原理，總結(jié)了一套適合高邊坡錨索井字梁施工的方法，并對施工過程中的注意事項(xiàng)逐一進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：高邊坡；預(yù)應(yīng)力；錨索；井字梁施工原理；邊坡加固 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TV551 文章編號：1009-2374（2015）17-0127-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.17.065

1 概述

進(jìn)入21世紀(jì)，我國公路建設(shè)的重心開始轉(zhuǎn)向云貴川山區(qū)，山區(qū)地形險(xiǎn)要、地質(zhì)復(fù)雜，涌現(xiàn)大量的高邊坡，高邊坡防護(hù)形式的更新和優(yōu)化是保證邊坡穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。本文結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索井字梁施工工藝在杭瑞高速貴州境畢都十標(biāo)高邊坡路塹加固的應(yīng)用，對其進(jìn)行總結(jié)論證，特編寫此工法，供同行在類似工程的施工中參考。

2 工程簡介

浙江杭州至云南瑞麗高速公路貴州境內(nèi)畢節(jié)至都格段是國家高速公路網(wǎng)第12橫杭州至瑞麗高速公路在貴州境的重要組成部分，同時(shí)也是貴州省高速公路的重要組成部分，它貫通畢節(jié)至六盤水全線，并有互通連接織納高速直通貴陽，大大縮短了畢節(jié)、六盤水地區(qū)與貴陽的行程時(shí)間。畢都十標(biāo)位于六盤水市水城縣董地鄉(xiāng)與老鷹山境內(nèi)，起止樁號為K161+300～K171+785，預(yù)應(yīng)力錨索井字梁邊坡防護(hù)位于K166+140～K166+210段左側(cè)邊坡，邊坡共四級：第一級邊坡設(shè)計(jì)井字梁7個(gè)，第二級邊坡設(shè)計(jì)井字梁6個(gè)，第三級邊坡設(shè)計(jì)井字梁4個(gè)，第四級邊坡設(shè)計(jì)井字梁2個(gè)。斷面圖見圖1：

3 工程特點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力錨索井字梁是利用錨索的主動(dòng)拉應(yīng)力，通過井字梁梁體對坡面的直接壓力使?jié)撛诨麦w穩(wěn)定的一種主動(dòng)防護(hù)形式，而其他傳統(tǒng)防護(hù)是一種被動(dòng)防護(hù)，相比較之下，錨索井字梁防護(hù)結(jié)構(gòu)在技術(shù)質(zhì)量方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)，且經(jīng)濟(jì)、美觀，應(yīng)用前景較廣。

4 使用范圍

本項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力錨索井字梁是用于在路基開挖后有潛在滑動(dòng)面的坡面，土質(zhì)為濕黏土，另外其還可適用于開挖后坡面為順層、土石相間、巖層破碎等的坡面。

5 工藝原理

錨索井字梁加固法原理：邊坡開挖破壞了山體原先的靜態(tài)平衡，潛在的滑坡體在自重和外界環(huán)境的影響下可能會出現(xiàn)滑動(dòng)，錨索井字梁的作用就是在潛在滑坡體面施加一個(gè)主動(dòng)錨索拉力，使整個(gè)坡面處于一種新的靜力平衡，從而穩(wěn)定坡體。

5.1 錨索

錨索的作用原理可以簡單地理解為螺栓作用，整條錨索就相當(dāng)于螺桿，工作錨具就相當(dāng)于螺帽，錨索的錨固段就相當(dāng)于螺栓的螺絲段（受力段），扳手對螺帽的擰緊力就相當(dāng)于張拉力，它們的作用效果就是利用拉應(yīng)力緊緊地把兩件受力體錨固在一起。錨索的拉力通過鋼絞線傳給錨固砂漿，利用砂漿和孔壁的摩擦力把拉應(yīng)力傳給孔壁和山體，從而把井字梁緊緊地拉貼在巖面上，達(dá)到主動(dòng)防護(hù)的效果。

5.2 井字梁

井字梁的受力一般按縱梁和橫梁之間為鉸支連接的假設(shè)，縱橫梁分開單獨(dú)計(jì)算。張拉階段，梁體主要受錨索的主動(dòng)壓力和土體的被動(dòng)壓力，穩(wěn)定階段主要受滑坡體的主動(dòng)壓力；張拉階段錨索拉力沿著張拉點(diǎn)向梁體，梁體向四周土體分布，分布的應(yīng)力和土體的滑動(dòng)力在土體壓縮穩(wěn)定后達(dá)到平衡，邊坡穩(wěn)定。索的錨固力直接改變了滑面上的應(yīng)力狀態(tài)和滑動(dòng)穩(wěn)定條件。

6 施工工藝及重點(diǎn)工序

6.1 預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝流程

預(yù)應(yīng)力錨索井字梁施工有四道主要工序：（1）錨索鉆孔；（2）井字梁澆筑；（3）錨索張拉；（4）錨孔注漿。預(yù)應(yīng)力錨索井字梁施工工藝流程圖如圖4所示：

6.2 操作要點(diǎn)

6.2.1 鉆孔：

第一，錨孔測放。錨孔鉆進(jìn)前要檢查坡面是否穩(wěn)定，有無危石、松土，確保安全后再開工。根據(jù)實(shí)際開挖坡面情況和設(shè)計(jì)上各個(gè)錨孔的間距、井字梁的梁體間距進(jìn)行錨孔布點(diǎn)，在用卷尺量測好距離后注上標(biāo)記。局部坡面不便施工的可在設(shè)計(jì)同意后小范圍調(diào)整錨孔位置。

第二，鉆孔設(shè)備。為了保證鉆孔質(zhì)量和鉆孔效率，一般采用潛孔沖擊式鉆機(jī)。鉆桿長度一般1米或1.5米，根據(jù)錨孔深度施打錨桿的根數(shù)。

第三，鉆機(jī)就位錨孔鉆進(jìn)施工。鉆機(jī)平臺必須牢靠，鉆頭直徑、鉆進(jìn)角度均要符合設(shè)計(jì)要求，質(zhì)檢員要對此項(xiàng)工作做仔細(xì)檢查與要求。

第四，鉆進(jìn)方式。鉆孔要求風(fēng)動(dòng)鉆進(jìn)，禁止水沖鉆進(jìn)，防止水毀壞危險(xiǎn)山體和保證孔壁的黏結(jié)性能。鉆孔速度根據(jù)使用鉆機(jī)性能和錨固地層嚴(yán)格控制，防止鉆孔扭曲和變徑。

第五，鉆進(jìn)過程。鉆進(jìn)過程中，技術(shù)人員必須做好鉆孔記錄，對出現(xiàn)的溶洞、涌水等不良地質(zhì)現(xiàn)象及時(shí)向技術(shù)負(fù)責(zé)人報(bào)告，檢查錨固深度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并留好渣樣。

第六，孔徑孔深。錨孔的孔徑不能小于設(shè)計(jì)值，孔深一般大于設(shè)計(jì)值20厘米，錨固長度不足的申請變更加深直至達(dá)到錨固長度。

6.2.2 錨孔清理。在鉆孔完成后，用空壓機(jī)將孔內(nèi)巖粉和積水全部清除出孔外，保證孔內(nèi)清潔干燥。當(dāng)孔內(nèi)冒水較大時(shí)，必須采用壓漿的方式堵水，然后重新鉆孔。

6.2.3 錨孔檢驗(yàn)。當(dāng)工程師對錨孔直徑、深度、傾斜角進(jìn)行檢查合格后才能穿索，這些指標(biāo)均應(yīng)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求。

6.2.4 錨索體制作及安裝。錨索的設(shè)計(jì)長度是從鉆孔孔口到孔底的長度，因此鋼絞線下料長度除了錨索設(shè)計(jì)受力長度，還應(yīng)包括千斤頂長度、錨頭高度、工作錨和工具錨的厚度等。鋼絞線每隔1～1.5米設(shè)置擴(kuò)張環(huán)和緊箍環(huán)，保證錨索體保護(hù)層厚度和砂漿對鋼絞線的包裹；錨索安裝前要對鋼絞線進(jìn)行編號，保證鋼絞線順直、不交叉，并保持鋼絞線的清潔；安裝時(shí)必須使錨索插到孔底，保證錨索的錨固長度。

6.2.5 錨固注漿。本項(xiàng)目注漿采用M35水泥砂漿，砂漿的配合比應(yīng)該經(jīng)過試驗(yàn)室試驗(yàn)比選，選擇合適的配合比。注漿壓力在1.0MPa左右，當(dāng)孔內(nèi)漿液初凝后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行二次注漿以保證注漿飽滿。

6.2.6 錨索井字梁的制作及施工。為了確保鋼絞線與梁體初支受壓，梁體上的預(yù)埋鋼板必須按照設(shè)計(jì)傾角預(yù)埋。井字梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號為C30，澆筑前必須將錨具中的螺旋鋼筋、錨墊板固定在井字梁鋼筋上。

6.2.7 錨索張拉及鎖定、封錨。孔內(nèi)錨固段的砂漿和井字梁砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后才能張拉錨索，張拉的千斤頂和油泵必須事先標(biāo)定，使用配套產(chǎn)品。錨索張拉應(yīng)逐級張拉，張拉值要達(dá)到總張拉力的110%，張拉過程中，現(xiàn)場技術(shù)人員應(yīng)做好張拉力和張拉伸長量的記錄，并計(jì)算實(shí)際伸長值和理論伸長值的誤差。本項(xiàng)目張拉分為6級，各級張拉力分別為設(shè)計(jì)張拉力的25%倍數(shù)遞增，每級張拉間隔2～5分鐘，最后一級間隔30分鐘。

6.3 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

（1）錨索井字梁的鋼筋、混凝土、鋼絞線等原材料必須符合設(shè)計(jì)、規(guī)范要求，不能使用偽劣產(chǎn)品；（2）錨位點(diǎn)的間距必須符合設(shè)計(jì)要求，各方向容許誤差為10毫米；（3）腳手架的搭設(shè)必須牢固、穩(wěn)定，各種扣件、螺栓必須經(jīng)質(zhì)檢工程師檢查復(fù)核；（4）鉆機(jī)的傾角誤差不超過、方位角誤差不超過；（5）錨索孔徑容許誤差為毫米；（6）錨孔清孔要做到孔底無沉渣、巖灰和積水；（7）錨索的每一束綱絞線的擴(kuò)張環(huán)和緊箍環(huán)必須按照設(shè)計(jì)安裝，鋼絞線均勻排列、平直、不交叉并保持表面清潔；（8）錨索的下料長度要根據(jù)鉆孔的實(shí)際深度來確定，其容許誤差為±2厘米，同時(shí)要對錨索和錨孔進(jìn)行編號，保證對號入座；（9）錨固段注漿時(shí)，水泥選用普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號不能低于425，注漿的水泥砂漿強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求，砂漿中可加適當(dāng)量的膨脹劑，提高錨固質(zhì)量。

6.4 施工中常見問題的預(yù)防及處理

對于塌孔、卡鉆的處理：鉆孔的過程中，遇見松散的巖層或是回填土?xí)r，可能會出現(xiàn)塌孔，塌孔的標(biāo)志是吹出的渣樣為原狀塊石、土樣（非鉆頭撞擊、磨碎的粉末），這時(shí)應(yīng)該停止鉆進(jìn)，拔出鉆具后對錨孔進(jìn)行注漿，24小時(shí)后再繼續(xù)鉆進(jìn)，如此循環(huán)直到穿越塌孔地層?？ㄣ@后應(yīng)該適當(dāng)加大電壓鉆進(jìn)，拔出鉆頭后對錨孔進(jìn)行注漿，漿液凝固后再重新鉆進(jìn)。

7 材料與設(shè)備

錨索體一束由7根Φ15.2鋼絞線組成。錨索材料選用高強(qiáng)度、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860MPa，彈性模量Ep=1.95×105MPa，松弛率0.035，松弛系數(shù)0.3；錨具采用0VM15型。錨索單梁采用HPB235及HRB335級鋼筋，漿液采用M35的水泥砂漿，井字架采用C30鋼筋混凝土。

由于施工地點(diǎn)均較偏僻，交通不便，故要求設(shè)備的備件和備用品必須充分。根據(jù)現(xiàn)場情況選購的主要施工機(jī)具設(shè)備有：

第一，移動(dòng)式鉆孔設(shè)備：（1）BH-12/7空壓機(jī)；（2）儲氣罐；（3）QZJ-100B潛孔式?jīng)_擊鉆機(jī)；（4）腳手架；（5）YCM-100-150型千斤頂；（6）YB4/500油泵。

第二，注漿設(shè)備：（1）100/15隔膜式單缸單作用往復(fù)泵或LB400×2螺桿泵注漿機(jī)；（2）400型砂輪切割機(jī)；（3）砂漿攪拌機(jī)；（4）電焊機(jī)；（5）正經(jīng)過標(biāo)定后的混凝土拌合設(shè)備。

8 安全措施

施工前要對參與預(yù)應(yīng)力錨索框架梁的施工人員進(jìn)行安全教育及安全技術(shù)交底：（1）對進(jìn)場的材料鋼絞線、錨具、水泥、鋼筋等進(jìn)行試驗(yàn)，不合格的產(chǎn)品不得使用；（2）上崗前要做好安全檢查工作，執(zhí)行領(lǐng)導(dǎo)帶班制度；（3）對開挖的路基邊坡進(jìn)行修整使其符合設(shè)計(jì)坡面，并清除危石、松散土，使各種機(jī)械、機(jī)具處于安全狀態(tài)時(shí)才可進(jìn)行施工；電氣設(shè)備應(yīng)專人操作，實(shí)行一機(jī)一閘，電線使用三相五線制；（4）高空作業(yè)的工人必須系安全帶和戴防滑手套，臨邊作業(yè)還應(yīng)搭設(shè)安全扶手；（5）風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)管路必須連接牢固，避免飛出傷人；（6）張拉錨索時(shí)，錨索后面禁止站人，防止鋼絞線飛出傷人；（7）邊坡加固工程鉆孔通常是在腳手架上作業(yè)的，邊坡較高時(shí)應(yīng)針對支架進(jìn)行驗(yàn)算，保證支架的整體穩(wěn)定性。

9 效益分析

本工藝在畢都高速公路畢都十標(biāo)路塹邊坡加固施工中取得了良好效果，其具有施工簡便、防護(hù)質(zhì)量可靠、進(jìn)度快、結(jié)構(gòu)新穎、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，能取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 杭瑞高速畢節(jié)至都格公路BD-T10合同段兩階段施工圖設(shè)計(jì)[S].

[2] 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線（GB 5224）[S].

作者簡介：唐云（1988-），男，中交一公局第四工程建設(shè)有限公司助理工程師。

（責(zé)任編輯：蔣建華）