預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在公路高邊坡施工中的應(yīng)用

石慶波

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300300）

預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在公路高邊坡施工中的應(yīng)用

石慶波

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300300）

預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在公路邊坡防護(hù)中應(yīng)用非常廣泛，本文結(jié)合具體的工程實例介紹了該技術(shù)的特點(diǎn)，闡述了預(yù)應(yīng)力錨索的加固機(jī)理和施工方法.

預(yù)應(yīng)力錨索；高邊坡；施工方法

1 引言

在公路高邊坡的治理過程中，支擋結(jié)構(gòu)由重力式擋土墻發(fā)展到懸臂抗滑樁，后來進(jìn)一步發(fā)展為預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿，最后發(fā)展到高邊坡中常用的預(yù)應(yīng)力錨索抗滑結(jié)構(gòu).預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在公路高邊坡應(yīng)用過程中，要結(jié)合具體的地質(zhì)條件對施工工藝進(jìn)行優(yōu)化，確保公路邊坡的安全性能.

2 預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)

該錨索結(jié)構(gòu)先通過鉆孔，讓一側(cè)錨桿（內(nèi)錨頭）穿透邊坡表層，固定于內(nèi)部堅實的巖石上，接下來拉緊錨索自由的一側(cè)（外錨頭），使不穩(wěn)定的巖層在其作用力下保持固定.因此，完整結(jié)構(gòu)包括以下三個核心部件：內(nèi)/外錨頭與錨索.其中內(nèi)錨頭為錨索的固定端，是錨索預(yù)應(yīng)力的來源，因此也叫做錨固段、錨根.基于結(jié)構(gòu)差別，能夠劃分成機(jī)械型、膠結(jié)型2種類別，其中膠結(jié)型根據(jù)使用材料的差別，劃分為砂漿/樹脂2種，而砂漿材料的內(nèi)錨頭從生產(chǎn)工藝角度劃分有一次/二次灌漿2種.外錨頭的功能為施加作用力、鎖定錨索，因此也被叫做外錨固段.基于結(jié)構(gòu)差別，能夠劃分成錨塞型、螺紋型、墩頭錨型、鋼構(gòu)架型等；錨索體是整個結(jié)構(gòu)的連接件，兩側(cè)錨頭對其進(jìn)行拉伸，以產(chǎn)生拉應(yīng)力，作用于邊坡表面起固定作用，其結(jié)構(gòu)由幾種鋼筋組合形成.具體的結(jié)構(gòu)圖見圖1所示.

圖1 預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)圖

3 施工流程

預(yù)應(yīng)力錨索的施工時，先進(jìn)行錨孔測放，基于該工段的立面圖和設(shè)計需求，在坡面上進(jìn)行測量，定位錨孔具體位置，要求精度需保持在50mm以內(nèi)；基于錨孔設(shè)計參數(shù)、鉆孔位置的地質(zhì)條件、當(dāng)前所具備的施工能力，確定鉆孔工具；鉆孔施工過程需搭建腳手架，起到承載鉆孔設(shè)備、固定鉆頭位置的作用.其中承載力需滿足設(shè)計需求，鉆頭與孔位平行地面方向誤差需保持在50mm以內(nèi)，垂直地面方向誤差需保持在100mm以內(nèi)；執(zhí)行鉆孔操作時，需對工作狀態(tài)及鉆孔位置的地質(zhì)特征做一個詳細(xì)記錄，如鉆進(jìn)狀態(tài)、地下水等；孔深到設(shè)計要求時，不可以馬上停機(jī)，還需在原位置繼續(xù)工作2分鐘作用，避免孔底出現(xiàn)尖滅問題，或孔徑不滿足要求，如孔壁存在沉碴應(yīng)當(dāng)立即清除；鉆孔結(jié)束需將高壓空氣打入孔內(nèi)，排出殘留物，以保證混凝土與孔壁之間能夠產(chǎn)生足夠大的粘結(jié)力；確定錨孔沒有問題后，再進(jìn)行錨索體制作安裝，最后錨固注漿及張拉鎖定封錨.具體的施工流程見圖2所示.

圖2 預(yù)應(yīng)力錨索施工流程圖

4 工程應(yīng)用

4.1 工程概述

某公路沿線地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造工程地質(zhì)條件復(fù)雜，道路一側(cè)深挖，且切坡高度達(dá)到50米，因此施工工作量很大.該邊坡將設(shè)置成4級，坡度等于1：0.75，屬于高陡類型，各級之間均設(shè)計有平臺.邊坡表層主要材質(zhì)為碎石混亞粘土、弱風(fēng)化砂巖，顏色稍顯褐色，表層微潮，主要呈現(xiàn)硬塑狀，深度不超過3.2米；基巖主要材質(zhì)為頁巖夾雜泥巖，泥巖深度在0.8到2.0米左右，頁巖深度在0.4到1.8米左右，水進(jìn)入到基巖中能將其變?yōu)檐浰軤睿嬖趹?yīng)拉伸產(chǎn)生的裂隙，因此巖石結(jié)構(gòu)不夠完整.在邊坡的上方存在匯水區(qū)域，且斜坡自身具備引水功能，使得雨水與表面水流會順著坡面往下走，并不斷滲透入巖石縫隙中，增加重量降低摩擦系數(shù)，使得巖石所承受的下滑力顯著提升.巖石結(jié)構(gòu)中夾雜的泥巖使得結(jié)構(gòu)的抗剪切系數(shù)下降.結(jié)合實地考察、地址分析以及相關(guān)施工經(jīng)驗，認(rèn)為該邊坡穩(wěn)定性不佳，巖體不完整，滑動面已經(jīng)貫穿整個巖體，位于垂直方向上深入坡面6到8米處,在降雨后存在較大的滑坡風(fēng)險，可能會出現(xiàn)的順層牽引或崩塌式的滑坡.邊坡表層的巖土類型及其特征參數(shù)見表1.

表1 巖土的力學(xué)參數(shù)

4.2 錨索設(shè)計

錨索荷載設(shè)計值：526.0*5-1600=970KN

其錨固角大小等于20°，方向斜向下；

錨索軸力設(shè)計值：Nak=970/(cos20°)=1032.0kN

Na=γQNak=1.3*1032.0=1341kN

設(shè)計采用七股鋼絞線，其錨索面積為：

即錨索配置為：

7*（3.14/4）*15.242*10-6=1.27*10-3m2

錨桿錨固體和地層錨固長度：

4.3 預(yù)應(yīng)力錨索施工

（1）預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨索編制工藝應(yīng)符合設(shè)計要求，錨索施工前應(yīng)按工作錨索的3%作錨固試驗，且不少于3根，驗證錨固段的設(shè)計指標(biāo)，根據(jù)預(yù)應(yīng)力錨索根數(shù)與孔徑的關(guān)系確定孔徑，具體關(guān)系見表2所示.

表2 φ15.2鋼絞線根數(shù)與孔徑關(guān)系

（2）按設(shè)計孔口坐標(biāo)架設(shè)鉆機(jī)，調(diào)整孔口坐標(biāo)、方位和傾角后，接上風(fēng)水管鉆孔；

（3）鉆孔過程中需詳細(xì)記錄鉆孔位置的地質(zhì)特征，確認(rèn)其分界面、滑動面與地面距離；

（4）驗正孔深后，組織錨索，其長度為孔深加1～2m；

（5）將孔洞內(nèi)的氣排出對內(nèi)錨固段進(jìn)行注漿，注漿體強(qiáng)度等級應(yīng)符合設(shè)計要求，依據(jù)孔底注漿方法進(jìn)行操作，注漿壓力基于設(shè)計要求確定，且需進(jìn)行二次補(bǔ)漿以提升其密實性；

（6）錨索張拉過程需在錨固段的砂漿強(qiáng)度已滿足設(shè)計要求后實施，采取分段施加方式.在本工程中按0kN～50kN～100kN～150kN～200kN～250kN～300 kN～350kN～385kN的順序完成張拉操作.張拉過程中錨索伸長量與設(shè)計值之間的誤差不得超過±6%，且在操作完成滿一周后，再次檢查錨索的力學(xué)性能、幾何參數(shù)，達(dá)到設(shè)計要求后切去多出部分；

（7）用M30的水泥砂漿注漿封空并封閉外錨頭，注漿壓力保持在0.6～0.8MPa.

5 結(jié)論

本文結(jié)合闡述了公路高邊坡的破壞形式和預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)，對預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)施工工藝流程進(jìn)行了介紹，并將該項技術(shù)應(yīng)用到實際工程中，通過實踐驗證，預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)用于應(yīng)對高邊坡失穩(wěn)，比傳統(tǒng)常規(guī)方法更加有效.

〔1〕劉澤霖,王曉輝.公路高邊坡施工中的預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)研究[J].江西建材,2015(17):146+148.

〔2〕劉昕.預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在公路高邊坡施工中的應(yīng)用[J].交通建設(shè)與管理,2014(18):8-10.

〔3〕白秋俊.預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在某公路高邊坡施工中的應(yīng)用淺析[J].河南科技,2014(16):164+181.

〔4〕楊博銘,趙明華,劉小平.預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁治理公路高陡邊坡的應(yīng)用[J].中南公路工程,2005(04):17-21.

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