公路高邊坡工程中預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)

盧建勛

（中鐵十九局集團(tuán)第五工程有限公司，遼寧大連116100）

公路高邊坡工程中預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)

盧建勛

（中鐵十九局集團(tuán)第五工程有限公司，遼寧大連116100）

公路高邊坡工程施工中，預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)不僅可以提升公路工程的施工質(zhì)量，而且可以降低洪水、地震等自然災(zāi)害對(duì)公路邊坡結(jié)構(gòu)的威脅。以實(shí)際工程為例，對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)在高邊坡施工中的應(yīng)用造孔、下索、注漿、張拉等施工技術(shù)進(jìn)行探討。這些技術(shù)的使用效果良好，施工路段經(jīng)過(guò)持續(xù)一年的跟蹤觀察，邊坡穩(wěn)定性良好。

公路；高邊坡工程；預(yù)應(yīng)力錨索

0 前言

在公路高邊坡防護(hù)工程施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)通過(guò)修建護(hù)坡、護(hù)面墻、土墻等措施來(lái)保證土體的穩(wěn)定性，但是這些方法不僅施工成本高、施工工程量大，而且還會(huì)破壞環(huán)境，已經(jīng)不適應(yīng)在現(xiàn)代化工程公路工程施工中。隨著預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)日益成熟和完善，預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)在高邊坡施工中的應(yīng)用也日益廣泛。利用水泥砂漿將設(shè)計(jì)深度內(nèi)四周的巖體和錨孔底部連接成錨固體，利用錨固體和孔壁體之間產(chǎn)生的摩擦力作為反作用力，借助框架巖坡面將應(yīng)力傳遞到巖土層，進(jìn)而達(dá)到提升巖土層的穩(wěn)定性和安全性的目的。

1 工程概況

某公路工程所處地區(qū)為中低山地貌區(qū)，公路邊坡坡度為25～30°，公路邊坡傾斜度比較大，相對(duì)傾斜差值為66 cm，平均地面標(biāo)高差值處于740～835 m。在對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行勘察后發(fā)現(xiàn)，該位置邊坡最大的開(kāi)挖深度要控制在55 cm以內(nèi)。此外，工程邊坡四周巖土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不高，當(dāng)遇到強(qiáng)降雨氣候時(shí)，巖體風(fēng)化界面會(huì)有很多的地下水滲入，導(dǎo)致邊坡應(yīng)力加大，再加邊坡高度比較大，坡率比較陡，會(huì)導(dǎo)致地質(zhì)條件變差，出現(xiàn)滑坡的事故。

2 邊坡穩(wěn)定性分析

通過(guò)對(duì)工程進(jìn)行全面分析，得出該邊坡上部縱向拉張裂縫現(xiàn)象較為突出，中下部位有部分開(kāi)裂，有的區(qū)域出現(xiàn)了不同程度的變形現(xiàn)象，由此也充分說(shuō)明了邊坡的穩(wěn)定性較低，需要及時(shí)進(jìn)行整修。造成邊坡不穩(wěn)定的因素是多方面的，比如施工技術(shù)的不規(guī)范或者自然環(huán)境的影響等。研究人員通過(guò)深入調(diào)查研究，采取鉆探等方法對(duì)邊坡各個(gè)部位進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)邊坡雖然穩(wěn)定性不高，但所出現(xiàn)的滑動(dòng)面不是連續(xù)的，表層巖體被侵蝕程度較為嚴(yán)重。因此可將邊坡近似設(shè)定為處于臨界狀態(tài)的均質(zhì)邊坡，若受到外界因素的影響，則此種破壞會(huì)順著邊坡拉張裂縫部位擴(kuò)張，最終破壞整個(gè)邊坡滑動(dòng)面［1］。為有效得出不利滑動(dòng)面的范圍，在實(shí)際計(jì)算中還應(yīng)將地下水的影響以及巖石分化帶深度等內(nèi)容考慮其中，綜合權(quán)衡后根據(jù)公式得出不利滑動(dòng)面。繼而按照極限平限原理與瑞典條分析算出邊坡剩余下滑力，為施工人員提供一定的借鑒，促使后期施工得以順利開(kāi)展。

3 工程整改設(shè)計(jì)思路

3.1 整改方案的有效選取

考慮到此次邊坡施工的實(shí)際特征，若采取普通的整改方法則一方面收不到理想的效果，很難從根本上解決邊坡上部裂縫現(xiàn)象，特別是遇到雨天時(shí)，邊坡上部滑動(dòng)問(wèn)題會(huì)加??；另一方面也會(huì)加大施工成本，造成資源的無(wú)故浪費(fèi)，施工成效性低［2］。因此在施工方案的選擇上應(yīng)秉承經(jīng)濟(jì)、安全、高效的基本原則，研究人員通過(guò)綜合協(xié)商后，決定采用預(yù)應(yīng)力錨索梁加固擋土墻技術(shù)進(jìn)行施工，橫斷面設(shè)計(jì)示意圖見(jiàn)圖1。

3.2 治理工程工作量

（1）錨索工程的工作量。以K459+860斷面為例加以說(shuō)明，當(dāng)錨索縱向距離為3 m時(shí)，剩余下滑力Tm=1365 kN，平均錨固角α=64°，滑面綜合強(qiáng)度φ=36°，荷載安全系數(shù)K0=1.2，故錨固力公式為式（1），計(jì)算后得Qm=1487.56 kN。

圖1 橫斷面設(shè)計(jì)示意圖

通過(guò)調(diào)查可知該斷面一共設(shè)置了3根500 kN級(jí)錨索，能夠提供的錨固力達(dá)到1500 kN，所承受的錨固力大于實(shí)際需求，符合工程所需。

（2）排水工程量。此次施工原計(jì)劃泄水孔應(yīng)達(dá)到15個(gè)，后與相關(guān)人員經(jīng)過(guò)協(xié)商后再結(jié)合工程實(shí)際特征等，將泄水孔的數(shù)量設(shè)定為3個(gè)，施工區(qū)域定為地下水豐富的錨索孔部位，單孔設(shè)計(jì)孔深為15 m，泄水管的安裝應(yīng)遵循一定的邊坡斜度，并使直徑7.5 cm的熱鍍鋅濾管作為此次施工的主要材料。

（3）鎖梁工程量。錨索施工完成后，即可進(jìn)行承壓臺(tái)環(huán)節(jié)的施工，在此階段需準(zhǔn)備3條鎖梁，而且設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度應(yīng)達(dá)到349.9 m，C30砼澆注量55.07 m3，在實(shí)際施工中在滿足施工相關(guān)要求的基礎(chǔ)上為了盡可能地達(dá)到美觀，可將鎖梁長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為333.84 m。C30砼澆注量35.53 m3。

4 施工實(shí)施過(guò)程

（1）施工整體布局。本工程左側(cè)為公路車輛，右側(cè)為陡峭的邊坡，在施工中公路的正常運(yùn)營(yíng)不能中斷?？紤]到種種因素，為確保施工順利實(shí)施，對(duì)施工做了5點(diǎn)整體規(guī)劃。①施工人員日常生活設(shè)施設(shè)置在距離施工區(qū)域300 m左右的山腳下。②為了不影響車輛的正常通行，在設(shè)備的選擇上挑選性價(jià)比高而且輕型施工設(shè)備。③生產(chǎn)以及生活用水均從施工附近的山泉中獲取。④將高速公路緊急停車道作為施工臨時(shí)檢修區(qū)域。⑤采用高架式索孔施工平臺(tái)，這樣不致影響車輛的正常行駛。

（2）鉆孔。鉆孔環(huán)節(jié)也是施工中的重要流程。通過(guò)分析此次錨索孔孔徑深度為130 mm，錨索之間的間距為6×3 m（高×寬）。使用型號(hào)為MGJ-50型錨桿鉆機(jī)，讓吊車垂直移動(dòng)鉆機(jī)，為了確保安全，水平移動(dòng)可借助人工完成。鉆孔平臺(tái)共設(shè)置3層，施工中采取從下向上的順序進(jìn)行施工。

（3）錨索的有效制作。在進(jìn)行錨索的制作過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的相關(guān)要求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，所選擇的材料應(yīng)具有一定的抗壓能力，提高錨索的穩(wěn)定性。

（4）灌漿。在錨固施工的各個(gè)環(huán)節(jié)中，灌漿是最為重要的一個(gè)因素，其直接關(guān)系著錨固施工質(zhì)量的高低。為了達(dá)到施工所需，此次錨固施工中選取型號(hào)為M30的砂漿進(jìn)行處理，砂漿比例應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格控制。在進(jìn)行錨索灌漿時(shí)先使用純水泥漿進(jìn)行處理，達(dá)到一定要求后再使用砂漿進(jìn)行灌注。灌注采取從下向上的方式進(jìn)行，直至水泥漿到達(dá)孔口即可。

（5）鎖梁的制作。待錨固段注漿工作完成后，施工人員需在第一時(shí)間澆制張拉承壓鎖梁。由于承壓鎖梁屬于一種抗壓部件，其會(huì)將錨索所受到的外力均勻地傳至巖體各個(gè)部位，因此要使承壓鎖梁表面與錨索軸線處于垂直狀態(tài)，可對(duì)其進(jìn)行焊接處理并加以固定。承壓梁要采取現(xiàn)澆制作的方式進(jìn)行，以提高其使用效率，制作完成的鎖梁還應(yīng)做好養(yǎng)護(hù)工作。

（6）壓力化學(xué)灌漿階段。在進(jìn)行鎖梁施工中，施工人員還應(yīng)對(duì)擋土墻部位進(jìn)行壓力化學(xué)灌漿處理，所采用的材料是水泥、粉煤灰、水玻璃、水，將這4種材料按照一定的比例混合均勻。施工中首先進(jìn)行鉆孔處理，當(dāng)孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，即可進(jìn)行灌漿處理，灌漿中要注意嚴(yán)格按照自下而上的方式進(jìn)行，待孔口有漿液冒出即可。

（7）預(yù)應(yīng)力張拉。借助YCW系列A型千斤頂實(shí)現(xiàn)錨索的預(yù)應(yīng)力張拉。一般情況下，為了確保施工的順利完成，錨索張拉分兩次實(shí)施：首先是對(duì)每根鋼絞線進(jìn)行預(yù)緊張拉，張拉力應(yīng)控制在50～10 kN；第二次分別將張拉力按照15%，25%，50%，75%，100%的比例進(jìn)行張拉處理，前四階段的張拉處理時(shí)間控制在5 min，最后一階段時(shí)間應(yīng)達(dá)到30 min，完成后立即將錨索進(jìn)行鎖定處理。

（8）封錨。待以上各個(gè)流程施工完成后，施工人員需將剩余的錨索立即切除，并使用型號(hào)為M30的砂漿將接頭部位進(jìn)行封閉處理，以延長(zhǎng)錨索的使用年限。

（9）泄水孔施工。按照錨索孔內(nèi)水位實(shí)際情況依次在擋土墻面設(shè)置3個(gè)泄水孔，不管是在孔徑大小上還是泄水孔的深度方面都應(yīng)滿足施工要求。通常情況下，選取的通徑7.5 cm的熱鍍鋅管作為泄水管，每節(jié)長(zhǎng)度應(yīng)達(dá)到3 m，各個(gè)泄水管之間使用接箍進(jìn)行有效連接［3］。鉆孔工作結(jié)束后，施工人員即可進(jìn)行泄水管的安裝工作，要注意的是為了確保其穩(wěn)定性，可使用鋁質(zhì)砂網(wǎng)進(jìn)行包扎固定，并設(shè)置滲水濾管，確保地下水順利排出，不致對(duì)泄水管造成腐蝕。此外在孔內(nèi)的空隙部位還應(yīng)使用水泥砂漿進(jìn)行填充處理。通過(guò)長(zhǎng)期地投入使用，未發(fā)現(xiàn)不良現(xiàn)象，而且采取此種施工方法，在遇到暴雨或者連陰雨時(shí)，地下水能夠順著孔道及時(shí)排出，大大降低了邊坡的承受力，提高了邊坡的使用年限。

5 結(jié)論

公路高邊坡工程施工過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)可以有效提高公路高邊坡的穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)滑坡的情況，是一種非常有效的邊坡加固措施，特別適合用于進(jìn)行公路工程邊坡加固，具有經(jīng)濟(jì)、可靠、美觀的優(yōu)點(diǎn)，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

［1］張金保.淺談公路高邊坡病害治理工程中的預(yù)應(yīng)力錨索施工［J］.青海交通科技，2013，（2）：37-38.

［2］劉華，廖小林.解析預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在公路高邊坡施工中的應(yīng)用［J］.江西建材，2014，（12）：169-169.

［3］程淑云.關(guān)于公路高邊坡施工中預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)施工的分析［J］.決策與信息旬刊，2015，（20）：202-203.

〔編輯 利文〕

TU74

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.11.38