壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索框架在邊坡工程中的應(yīng)用

謝余鑫

福建建隆建設(shè)工程有限公司（350001）

壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索框架在邊坡工程中的應(yīng)用

謝余鑫

福建建隆建設(shè)工程有限公司（350001）

這里歸納總結(jié)壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索在邊坡工程應(yīng)用中的原理和工藝；還結(jié)合工程實例，通過介紹壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索框架進(jìn)行邊坡加固的施工工藝和要點(diǎn)，以供同類工程借鑒和應(yīng)用。

邊坡防護(hù)；邊坡加固；錨索；框架

0 引言

隨著我國的改革開放和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，現(xiàn)代化的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)事業(yè)也隨著蒸蒸日上，各類高層建筑、水利水電設(shè)施、礦山、港口、高速公路、鐵路和能源工程等大型工程項目相繼開工建設(shè)，但是由于隨著工程規(guī)模的加大以及工程場地的限制，經(jīng)常需在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境條件下，人為地開挖各種各樣的高陡邊坡以滿足所需的場地要求。于是在這些工程的建設(shè)過程中，隨著人們對自然界的不斷改造，不可避免地形成了大量的人為的邊坡工程。不良地質(zhì)邊坡會引起各種滑塌事故，因此邊坡工程的穩(wěn)定狀態(tài)，將對整個工程的可行性、安全性等起著至關(guān)重要的作用，并在很大程度上影響著工程建設(shè)的投資及效益。對于不穩(wěn)定的邊坡巖土體，采用壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索框架對其進(jìn)行支護(hù)，是一種可靠的治理手段，它的優(yōu)點(diǎn)是可從根本上解決邊坡的穩(wěn)定性問題，達(dá)到根治的目的。

1 壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索框架加固原理、施工工藝

1.1 壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索加固原理

壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索是通過錨固在坡體的深部穩(wěn)定巖體上的錨索將力傳給承壓梁，再經(jīng)承壓梁對不穩(wěn)定松散巖體擠壓，使巖體間的正壓力和摩擦阻力大大提高，增大抗滑力，限制不穩(wěn)定坡體的發(fā)育，從而起到了加固邊坡穩(wěn)定坡體的作用。錨索孔內(nèi)高壓注漿，使?jié){液填充了錨孔周圍坡體內(nèi)裂隙，提高了坡體的整體穩(wěn)定性。

1.2 施工工藝流程

確定孔位→鉆機(jī)就位→調(diào)整角度→鉆孔→清孔→安裝錨索→注漿→制作框架梁→張拉鎖定→驗收封錨。

2 福州市精神病人療養(yǎng)院新病房大樓邊坡防護(hù)工程實例

2.1 工程概況

擬建福州市精神病人療養(yǎng)院新病房大樓位于福州市倉山區(qū)李厝山路該療養(yǎng)院西側(cè)，其東南鄰福建省郵電學(xué)校，西南鄰金孚電池公司。邊坡坡腳擬建新病房大樓，新病房大樓為一棟6-9層建筑，擬建樓房9層部位設(shè)一層半地下室，建筑物高為29.6 m。邊坡垂直切坡開挖，高度每增加10 m設(shè)一道寬1.5 m的平臺。邊坡底高程為24.4～27 m,邊坡頂高程為35.0～43.0 m。邊坡總高度為6.6～18 m,支護(hù)長度為107 m。場地巖土層自上而下為素回填土、殘積砂礫質(zhì)粘性土、全風(fēng)化花崗巖、（砂土狀）強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、（碎塊狀）強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖。鋼筋混凝土橫梁、肋柱及面板混凝土強(qiáng)度等級為C30。排洪溝、平臺及坡腳排水溝、馬道及坡頂平臺采用M7.5漿砌MU20片石。

2.2 邊坡防護(hù)施工要點(diǎn)

2.2.1 錨索孔測量放線

按設(shè)計要求，在預(yù)應(yīng)力錨索施工范圍內(nèi)，起止點(diǎn)用儀器設(shè)置固定樁，中間視條件加密，并應(yīng)保證在施工階段不得損壞。其它孔位以固定樁為準(zhǔn)鋼尺丈量，全段統(tǒng)一放樣，孔位誤差不得超過±50 mm。測定的孔位點(diǎn)，埋設(shè)半永久性標(biāo)志，嚴(yán)禁邊施工邊放樣。豎梁的具體長度可根據(jù)實際邊坡高度確定，但錨索的位置須按等分坡面的長度進(jìn)行放樣，節(jié)點(diǎn)間距3 m。

2.2.2 鉆進(jìn)方式

鉆孔要求干鉆，禁止采用水鉆，以確保錨索施工不至于惡化邊坡巖體的工程地質(zhì)條件和保證孔壁的粘結(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，造成下錨困難或其它意外事故。

2.2.3 鉆進(jìn)過程

鉆進(jìn)過程中對每個孔的地層變化，鉆進(jìn)狀態(tài)（鉆壓、鉆速）、地下水及一些特殊情況作好現(xiàn)場施工記錄。如遇到塌孔縮孔等不良鉆進(jìn)現(xiàn)象時，須立即停鉆，及時進(jìn)行固壁灌漿處理（灌漿壓力0.1～0.2 MPa）,待水泥砂漿初凝后，重新掃孔鉆進(jìn)。

2.2.4 錨索孔檢驗

錨索孔鉆孔結(jié)束后,須經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理檢驗合格后，方可進(jìn)行下道工序?？讖?、孔深檢查一般采用設(shè)計孔徑、鉆頭和標(biāo)準(zhǔn)鉆桿在現(xiàn)場監(jiān)理旁站的條件下驗孔，要求驗孔過程中平順推進(jìn)，不產(chǎn)生沖擊或抖動，鉆具驗送長度滿足設(shè)計錨索孔深度，退鉆要求順暢，用高壓風(fēng)吹驗不存明顯飛濺塵渣及水體現(xiàn)象。同時要求復(fù)查錨孔孔位、傾角和方位，全部錨孔施工分項工作合格后，即可認(rèn)為錨孔鉆造檢驗合格。

2.2.5 錨索制作及安裝

錨索制作工藝流程：編束通知單→下料、清洗→安裝承載體→擠壓P錨→編束→安裝支撐環(huán)→安裝注漿管→驗收→庫存。錨索選用Φ15.24 mm，強(qiáng)度1 860 MPa的高強(qiáng)度低松弛無粘接鋼絞線，延伸率不小于3.5%。下料時保證每根鋼絞線長度誤差控制在10 cm左右。鋼絞線下料長度=各分段錨固長度+錨索自由段長度+框架梁厚度+錨索工作段長度+截長誤差（約10 cm）。下料要求用砂輪切割機(jī)切割，鋼絞線全段除銹除污垢后，將每束錨索平順地放在制作平臺上，用鋼卷尺量出錨固段和自由段，分別作出標(biāo)記，在一端錨固長度內(nèi)剝除PE層，對剝除部分鋼絞線除污除銹、涂防腐潤滑脂。按要求設(shè)置承壓板，支撐環(huán)（擴(kuò)張環(huán)、緊箍環(huán)），支撐環(huán)每1.2 m放1個，用GYJ60A型擠壓機(jī)對剝除部分?jǐn)D壓上P錨，索體要求綁扎牢固，鋼絞線應(yīng)平行順直。對不同位置處的承載體相應(yīng)的鋼絞線外露端做出臨時和永久性標(biāo)記。灌漿管綁扎在錨索體上，灌漿管頭部距錨索體端部5～10 cm，灌漿管使用前，要檢查有無破裂、堵塞。綁扎好的錨索頂部要安裝導(dǎo)向帽，以方便穿索。錨索孔安索前，要核對錨索編號是否與孔號一致，確認(rèn)無誤后，即可將錨索用人工抬至工作面，用人工將錨索平順穿入錨孔，當(dāng)外露部分滿足工作長度時即到位，停止穿索，錨索往孔內(nèi)穿，索體必須平順，不得扭絞，同時應(yīng)避免損傷PE(或PVC)管及支撐環(huán)脫落，錨索安裝工作結(jié)束后即可進(jìn)行灌漿工作。

2.2.6 錨固注漿

錨索注漿采用自孔底向上一次有壓注漿，中途不得停漿。實際注漿量一般要大于理論的注漿量，或以孔口不再排氣且孔口漿液溢出濃漿作為注漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)。在初凝前要進(jìn)行二次補(bǔ)漿。注漿壓力不小于0.4 MPa，注漿量不得少于計算量，壓力注漿時充盈系數(shù)為1.1～1.3.注漿材料宜選用水灰比1： 0.5～1∶1的M35水泥砂漿，水泥砂漿采用抗侵蝕性水泥。注漿壓力、注漿數(shù)量和注漿時間根據(jù)錨固體得體積及錨固地層情況確定。

2.2.7 框架制作及施工

框架采用C30混凝土澆筑，框架嵌入坡面10 cm，用人工開挖，石質(zhì)地段使用風(fēng)鎬開鑿，超挖部分采用C30混凝土調(diào)整至設(shè)計坡面。橫梁、豎梁基礎(chǔ)先采用5 cm水泥砂漿調(diào)平，再進(jìn)行鋼筋制作安裝，鋼筋接頭需錯開，同一截面鋼筋接頭數(shù)不得超過鋼筋總根數(shù)的1/2，且有焊接接頭的截面之間的距離不得小于1 m。若錨索與箍筋相干擾可局部調(diào)整箍筋的間距。模板采用木模板，用短錨索固定在坡面上，混凝土澆筑時，尤其在錨孔周圍，鋼筋較密集，一定要仔細(xì)振搗，保證質(zhì)量。框架分片施工，橫梁每10～15 m設(shè)一道伸縮縫，縫寬2 cm，以瀝青麻筋填塞?；炷翝仓皯?yīng)檢查框架的截面尺寸，要嚴(yán)格檢查鋼筋數(shù)量及布置情況?？蚣苤鹘畹谋Ｗo(hù)層一定要滿足設(shè)計要求，最小不能少于50 mm，箍筋凈保護(hù)層不得小于35 cm，主筋的凈保護(hù)層不小于40 cm。鋼筋宜制成整體長骨架，其制作、搭接、安裝要符合設(shè)計及技術(shù)規(guī)范要求。澆筑框架混凝土必須連續(xù)作業(yè)，邊澆筑邊振搗。澆筑過程中如有砼滑動跡象可采取速凝或早強(qiáng)混凝土或用蓋模模壓住。各豎梁砼應(yīng)不間斷澆筑，若因故中斷澆筑，起接縫按通常方式處理。錨索框架的施工是錨索與混凝土框架兩項工程密切配合的過程。錨索和框架的相對位置比二者的絕對位置更重要，務(wù)必精確測量，準(zhǔn)確定位。澆筑框架混凝土?xí)r，應(yīng)分別從下而上在三個部位制取混凝土試件各一組，進(jìn)行試驗。

2.2.8 壓力分散型錨索張拉程序

全部鋼絞線一起預(yù)張拉后,放開其它承載單元，張拉L1至補(bǔ)償荷載△P1；

所有錨索一起張拉直至設(shè)計荷載。

對于由兩組承載單元組成的預(yù)應(yīng)力錨索，下錨固段的補(bǔ)償荷載按下式計算：

式中：P為鎖定荷載；L1為補(bǔ)償張拉錨索的總長度，應(yīng)根據(jù)各剖面的實際情況確定；△L為各單元的錨固段長度。

注：錨索的錨固段長度應(yīng)根據(jù)典型土層錨索基本試驗后確定；總長度應(yīng)根據(jù)邊坡實際成孔情況作適當(dāng)調(diào)整；當(dāng)錨固段長度和錨索總長度與圖紙不符時，補(bǔ)償張拉荷載應(yīng)另行調(diào)整。

錨索張拉鎖定施工：

1）再注漿漿體與臺座混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度75%以上時，方可進(jìn)行張拉鎖定作業(yè)。如為選定進(jìn)行驗收試驗的錨孔，應(yīng)在達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度條件下，待驗收試驗結(jié)束并經(jīng)檢驗合格后再進(jìn)行。驗收試驗的錨孔應(yīng)由監(jiān)理工程師、設(shè)計代表現(xiàn)場確定；

2）錨斜托臺座的承壓面應(yīng)平整，并與錨筋的軸線方向垂直。錨具安裝應(yīng)與錨墊板和千斤頂密貼對中，千斤頂軸線與錨孔及錨筋體同軸一線，確保承載均勻。錨筋的張拉必須采用專用設(shè)備，設(shè)備在張拉作用前應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定，錨具、夾片等檢驗合格后方可使用；

3）錨索正式張拉前,應(yīng)取10%～20%的設(shè)計張拉荷載，對其預(yù)張拉1～2次，使其各部位接觸緊密，鋼絞線完全平直。對于壓力分散型錨索，因各單元錨索長度不同，張拉應(yīng)注意嚴(yán)格按設(shè)計次序分單元采用差異分步張拉，根據(jù)設(shè)計荷載和錨筋長度確定差異荷載進(jìn)行分單元張拉；

4）錨索的預(yù)應(yīng)力在補(bǔ)足差異荷載后分6級按有關(guān)規(guī)范或規(guī)定施加，即設(shè)計荷載的25%，50%，75%，90%，100%，110%；

5）保持最大總荷載20 min，并測量20 min內(nèi)錨索的徐變位移量，若徐變值不超過1 mm，則認(rèn)為錨索合格；否則需要再穩(wěn)壓45 min，若錨索的彈性變形在下述兩個限值之內(nèi)認(rèn)為錨索合格，否則為不合格；

6）錨索的伸長值上限為自由段長度的彈性伸長值加50%錨固段長度的理論彈性伸長值；

7）錨索的伸長值下限為80%的自由段長度的理論彈性伸長值；

8）錨索合格后，以20 kN/min左右的速率均勻卸載至設(shè)計荷載鎖定；張拉鎖定后48 h內(nèi)，發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失超過設(shè)計張拉應(yīng)力的10%時，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，并重復(fù)4）步過程。補(bǔ)償張拉次數(shù)不能超過2次。

2.2.9 回填種植土植草

三維網(wǎng)植草適用于填方邊坡高度大于4 m時的邊坡防護(hù)，其施工順序為：平整坡面→坡面澆濕→培土→掛網(wǎng)固定→噴播植草→覆膜養(yǎng)護(hù)。

3 結(jié)語

這里對邊坡工程的加固措施進(jìn)行了初步探討，指出了常用邊坡工程加固措施的適用性，然而隨著工程建設(shè)規(guī)模的不斷增大，邊坡高度增高，復(fù)雜性增大，對邊坡處治技術(shù)的要求也越來越高?？梢灶A(yù)見，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，邊坡處治技術(shù)將得到進(jìn)一步的發(fā)展，并逐步趨于完善。

[1]沈紹學(xué).錨索支護(hù)理論探析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2008(25)： 243.

[2]楊曉東.錨固與注漿技術(shù)手冊[M].北京：中國電力出版社. 2010,1,1.

[3]鄒麗春.復(fù)雜高邊坡整治理論與工程實踐[M].北京：水利水電出版社,2006．

[4]王恭先.高邊坡的勘察和設(shè)計[M].蘭州：中鐵西北科學(xué)研究院，2003．

[5]GB 50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[6]GB 50330-2002,建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].