改擴建公路高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索防護工程的質(zhì)量控制與管理

(長汀縣交通基本建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，龍巖366300)

改擴建公路高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索防護工程的質(zhì)量控制與管理

■賴觀明

(長汀縣交通基本建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，龍巖366300)

預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝復(fù)雜，且屬于隱蔽工程，其施工質(zhì)量成為山區(qū)改擴建公路高邊坡防護工程中的重中之重。本文結(jié)合工程實例，從原材料、施工工藝、異常情況及地質(zhì)缺陷處理等方面對預(yù)應(yīng)力錨索質(zhì)量控制與管理進行了詳細(xì)的闡述，并對管理的有效性進行了討論，為類似工程提供參考。

高邊坡支護預(yù)應(yīng)力錨索質(zhì)量控制與管理

1 前言

目前采用的高邊坡防護方法有抗滑樁、擋土墻、預(yù)應(yīng)力錨索(桿)支護、柔性網(wǎng)防護等，從以往防護治理效果以及經(jīng)濟方面的比較，發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)與其它土體加固技術(shù)相比，具有造價低廉、施工簡單、加固效果顯著和適用面廣等優(yōu)點，因而受到了國內(nèi)外巖土加固界的極大關(guān)注，并已得到了廣泛應(yīng)用，此種結(jié)構(gòu)體安全穩(wěn)定，輕巧美觀，綜合造價及社會經(jīng)濟效益明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的重型支擋結(jié)構(gòu)。但高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索防護工程質(zhì)量受各個施工工序的影響，要想達(dá)到預(yù)期的效果必須進行質(zhì)量控制。

2 工程概況

某山區(qū)改擴建公路邊坡上下高差近63.61m，長度約220m，共分6級邊坡防護，每級8m，每級設(shè)一個2～4m寬的平臺，平臺內(nèi)側(cè)設(shè)側(cè)溝。自下而上，第1級為護面墻，坡度1∶0.75；第2、4為預(yù)應(yīng)力錨索框架梁，坡度1∶0.75、1∶1；第3、5為人字形骨架+培土植草，坡度為1∶1；第6級為噴播植草，坡度1∶1.25。

預(yù)應(yīng)力錨索采用拉力型錨索，錨索水平間距3m，垂直間距3m，錨索長度為20m，錨固段長度為12m，錨固段必須進入碎塊狀強風(fēng)化長石石英砂巖，錨固段設(shè)計張拉力600kN，錨固鉆孔直徑為130mm，錨桿傾角25°，錨索采用6束1×7-A15.24mm的無粘結(jié)鋼絞線，抗拉強度1860MPa。

3 預(yù)應(yīng)力錨索質(zhì)量控制

3.1 原材料及設(shè)備

3.1.1 原材料

圖1 典型斷面設(shè)計圖

(1)鋼絞線采用天津同鑫晟共貿(mào)有限公司生產(chǎn)的1× 7-15.24-1860型無粘結(jié)鋼絞線；

(2)錨具夾片采用柳州藍(lán)橋預(yù)應(yīng)力有限公司生產(chǎn)的OVM15-6型錨具；

(3)水泥采用江西瑞金萬年青水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的P.O 52.5型水泥；

(4)減水劑采用廈門宏發(fā)先科新型建材有限公司生產(chǎn)的HPCA-300聚羧酸高效減水劑。

所有進場的原材料按《福建省普通公路施工標(biāo)準(zhǔn)化指南》要求存儲。下采用枕木支墊，離地面40cm,防潮防水；上采用彩條布覆蓋，防風(fēng)吹日曬而引起材料變質(zhì)。

3.1.2 施工設(shè)備

錨孔鉆機根據(jù)地質(zhì)情況，選擇相當(dāng)功率的機型，并在施工試驗孔時驗證鉆機的適用性；錨索張拉采用穿心式千斤頂，預(yù)緊和單根張拉千斤頂為YC25型，錨索整體張拉千斤頂為YCW型，張拉設(shè)備采用柳州建筑機械總廠產(chǎn)品。所用機械設(shè)備空壓機、鉆機、注漿機、千斤頂?shù)缺仨毦哂谐鰪S合格證，設(shè)備的日常維養(yǎng)，確保機械能正常運轉(zhuǎn)。張拉設(shè)備必須送有質(zhì)資的單位標(biāo)定后方能使用。

3.2 檢查驗收程序

邊坡施工工序為：邊坡修整→孔位放樣、支架搭設(shè)→鉆孔、清孔→錨索的制作與安裝→錨孔注漿→混凝土框架梁施工→預(yù)應(yīng)力錨索張拉→錨索驗收試驗。

3.3 邊坡修整

邊坡開挖應(yīng)按設(shè)計要求，分層分級開挖。在邊坡上部進行開挖，清除表層的坍滑松散土體，減小松散土體對坡面產(chǎn)生的荷載，使邊坡形成自然穩(wěn)定狀態(tài)。

3.4 孔位放樣、支架搭設(shè)

根據(jù)圖紙要求，在已經(jīng)修整好的邊坡上按設(shè)計要求對錨孔孔位放樣，在放好的孔位上插上標(biāo)桿。根據(jù)定位好的標(biāo)桿搭設(shè)鉆孔支架，支架的穩(wěn)定性和承載力要滿足鉆孔施工的需求，考慮到支架穩(wěn)定性、承載力和周轉(zhuǎn)的要求，宜采用鋼管腳手架。

3.5 鉆孔、清孔

鉆機采用無水干鉆，嚴(yán)禁開水鉆進，以保證孔壁的粘結(jié)力，防止惡化邊坡巖土工程地質(zhì)條件，減少塌孔情況。

鉆孔要鉆到比設(shè)計孔深多0.5m，鉆到位后要及時進行清孔。清孔要使用0.2～0.4MPa的高壓空氣將孔內(nèi)鉆渣及土石粉全部清除出孔外，以提高水泥漿與孔壁的粘結(jié)強度。清孔后應(yīng)盡快進行驗孔，檢查合格后及時進行錨索安裝，等待錨索安裝時間不宜太長。

3.6 錨索的制作和安裝

錨索制作要選擇合適的場地，既要有足夠長度和相應(yīng)寬度，又要方便于搬運安裝，錨索制作場地要進行硬化。在編索前要確保每根鋼絞線順直、不扭不叉、排列均勻，對有死彎及機械損傷的應(yīng)予以剔除報廢，對護套有輕微破損的要用膠帶進行修補，破損嚴(yán)重的要剔除報廢。在進行邊索時要注意承載板與限位片配套安裝順序，每隔1～1.5m設(shè)置一個架線環(huán)，固定好壓漿管和導(dǎo)向帽。

3.7 錨孔注漿

鉆孔完成后應(yīng)不超過24h進行注漿，以防塌孔，注漿通過注漿管從孔底返漿，直至孔口溢出新鮮漿液，嚴(yán)禁抽拔注漿管或孔口直接灌漿。

3.8 砼框架梁施工

砼框架梁的施工采用普通的砼地梁施工方法，但要注意頂模分塊的長度和封蓋時間要方便于砼的振搗。

3.9 預(yù)應(yīng)力錨索張拉

在注漿體與框架梁砼強度均達(dá)到設(shè)計強度80%以上時，方可進行張拉鎖定作業(yè)。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，使其各部分接觸緊密，鋼絞線完全平直。

對于壓力分散型錨索，因各單位錨索長度不同，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)荷載和錨筋長度計算確定差異荷載，并根據(jù)計算的差異荷載進行分單元張拉。

該工程錨索設(shè)計為三單元共六束，壓力分散型錨索各單元差異伸長量和差異荷載增量計算公式如下：

(1)單根錨索張拉控制力，各單元錨索自由端長度分別為(設(shè)計張拉力需張拉至110%，為n單元的長度，每單元由兩根錨索組成)，鋼絞線彈性模量，單根鋼絞線截面面積。

(2)各單元差異伸長量和差異荷載增量如下：

其中：L1，L2，L3——分別為第一、二、三單元錨索的長度，且L1＞L2＞L3；

ΔL1，ΔL2，ΔL3——各單元錨索在給定最終張拉(設(shè)計鎖定)荷載作用下的伸長量；

ΔL1-2，ΔL2-3——各單元錨索在給定最終張拉(設(shè)計鎖定)荷載作用下的差異伸長量；

σ——給定最終張拉(設(shè)計鎖定)荷載作用下鋼絞線束應(yīng)力；

P——給定最終張拉(設(shè)計鎖定)荷載作用下單根鋼絞線束荷載；

A——單根鋼絞線束的截面面積；

E——鋼絞線的彈性模量；

ΔP1,ΔP2——分部差異張拉之第一、二步級張拉荷載增量[2]。

(3)張拉力與壓力值的換算(見表1)。

表1 張拉千斤頂與油壓表檢測數(shù)據(jù)

根據(jù)千斤頂與油壓表檢測數(shù)據(jù)一次線性關(guān)系，可得其一次線性方程：

式中，y為壓力表值(MPa);x為負(fù)荷(kN)。

錨索的預(yù)應(yīng)力在補足差異荷載后分5級施加，即按設(shè)計荷載的25%，50%，75%，100%和110%。

表2 張拉力與壓力表值換算

在張拉到最后一級荷載時，應(yīng)持荷載穩(wěn)定10～15min后卸荷鎖定。錨索鎖定后48h內(nèi)。若發(fā)現(xiàn)明顯的預(yù)應(yīng)力損失現(xiàn)象，則應(yīng)及時進行補償張拉。在張拉完成并檢查無異常后，應(yīng)將外露鋼絞線切除，切割時應(yīng)留3～5cm，將錨頭清洗后用框架梁同標(biāo)號的砼進行封錨。

3.10 錨索的驗收試驗

驗收試驗錨索的數(shù)量為總數(shù)量的5%，且不少于3索，最大試驗荷載為設(shè)計軸向拉力值的1.5倍。

4 預(yù)應(yīng)力錨索常見質(zhì)量缺陷及預(yù)防措施

(1)正式施工前未施作基本試驗孔，導(dǎo)致錨索張拉無法滿足設(shè)計拉力。

預(yù)防措施：正式施工前應(yīng)先施作基本試驗孔，以復(fù)核設(shè)計地質(zhì)與實際地質(zhì)是否符合、錨索長度是否能滿足設(shè)計拉力要求，試驗結(jié)果及時反饋予設(shè)計單位，明確是否可正式施工。

(2)鉆孔位置未準(zhǔn)確定位，預(yù)應(yīng)力錨索孔位偏差影響錨索下放及后續(xù)框架梁施工。

預(yù)防措施：①每次鉆孔前須將鉆機就位，鉆機就位后需保持穩(wěn)定，立軸角度正確；②鉆進過程中經(jīng)常采用水平尺測量主軸鉆桿角度，確保立軸角度與錨孔角度一致。

(3)錨索錨固段未進入設(shè)計要求地層足夠深度，導(dǎo)致錨固力無法滿足設(shè)計要求。

預(yù)防措施：因邊坡地質(zhì)變化差異較大，錨孔鉆造過程中因編制鉆孔地層記錄表，地質(zhì)情況與設(shè)計不符時，及時反饋予設(shè)計單位，明確是否增加錨索長度，以保證錨固段入巖長度。

(4)錨索孔注漿未飽滿。

預(yù)防措施：合理安排施工工序，確保鉆孔完成后24小時內(nèi)完成注漿，并注意檢查孔口漿液是否回落，及時進行補漿。

(5)注漿過程中不按配合比制漿、注漿作業(yè)未連續(xù)進行，現(xiàn)場采用普通砂漿攪拌機隨意拌制砂漿，水泥砂漿強度達(dá)不到要求，出現(xiàn)卡管及滲透導(dǎo)致錨孔內(nèi)注漿體不密實。

預(yù)防措施：加強質(zhì)量教育，嚴(yán)格按照配合比施工，采用智能壓漿設(shè)備注漿；注漿可分兩次進行，第一次可在錨索孔缺陷檢測完成，錨索推送就位后進行。第二次注漿應(yīng)在錨索張拉完成后進行，要求注漿到錨索孔返漿為止，保證自由段的注漿密實。

(6)錨索張拉過程中張拉段長度減小，張拉時鋼絞線的實際伸長值小于理論計算值，張拉伸長值過小導(dǎo)致張拉力不夠，造成邊坡施加的預(yù)應(yīng)力達(dá)不到要求。

預(yù)防措施：①在鉆孔過程中通過注漿處理堵塞住串、漏漿的巖石裂隙通道，在錨索下入孔內(nèi)之前對全孔進行一次注漿，直至孔內(nèi)不存在較大的漏漿或串漿通道。②通過自由段注漿管檢查錨固段是否已經(jīng)注滿漿液，當(dāng)發(fā)現(xiàn)所灌漿液已經(jīng)灌入自由段內(nèi)時，通過自由段注漿管對自由段進行清洗。

(7)錨頭混凝土強度不足，張拉過程中或張拉后混凝土錨頭被壓裂。

預(yù)防措施：錨頭混凝土嚴(yán)格按照配合比施工保證混凝土強度，混凝土澆筑結(jié)束及時進行養(yǎng)護，在混凝土強度未到齡期時不能提前進行張拉。

(8)張拉過程中錨索位移過大，導(dǎo)致錨索失效。

預(yù)防措施：嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計要求對錨索進行差異補償張拉并分級穩(wěn)定張拉，嚴(yán)格控制張拉時間。

5 結(jié)束語

某山區(qū)改擴建公路高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索工程已完成，經(jīng)過檢測錨索長度、抗拔力及鎖定力均滿足設(shè)計要求，并順利通過驗收，經(jīng)過多次強降雨天氣，邊坡未見變形跡象。本項目在施工過程中對各施工階段質(zhì)量進行嚴(yán)格控制，采取有針對性的預(yù)防措施，對預(yù)應(yīng)力錨索施工質(zhì)量進行了嚴(yán)密的管理，為類似工程提供參考。

[1]劉昕．預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在公路高邊坡施工的應(yīng)用．北京：交通建設(shè)與管理，2014，(9).

[2]華國輝，吳鈺梁，張姍姍，包磊．高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索防護工程施工與質(zhì)量控制．湖北：土工基礎(chǔ)，2013,27(2).

[3]彭燦華，熊波．無粘貼預(yù)應(yīng)力錨索施工有關(guān)問題的分析及其處理．北京：中國房地產(chǎn)業(yè)，2011,(5).

[4]李小青，徐俊，張偉．預(yù)應(yīng)力錨索在滑坡治理中的應(yīng)用研究.湖北：華中科技大學(xué)學(xué)報，2004,21(4).