錨索框架梁在高速公路邊坡防護中的應(yīng)用

張 宏 庭

(山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理有限責任公司,山西 太原 030012)

1 工程簡介

山西省某一高速公路路段的邊坡山體構(gòu)造斷裂帶處，山坡坡度比較大，山脊比較窄，坡殘積層厚度并不大，坡角一般約為30°。連續(xù)4個坡面共同組成左側(cè)邊坡，長度約280 m，其中最高點和路面之間的高度差50 m，屬于高陡邊坡。根據(jù)公路勘察報告，該高速公路自通車以來，因有關(guān)路政部門沒有采取有效的養(yǎng)護管理措施，再加上自然作用、構(gòu)造作用的影響，一些巖體現(xiàn)已出現(xiàn)比較嚴重的風化現(xiàn)象，巖性不夠堅硬，巖體出現(xiàn)破碎現(xiàn)象，節(jié)理裂隙發(fā)育強度指標不夠高，在山體中出現(xiàn)斷層破碎帶，其中，強風化粉砂巖約4.5 m厚，上部殘坡積土層約3.5 m厚，在護面墻中，出現(xiàn)一條垂直于公路走向的裂縫，其縫寬最大值約為4 cm，一直延伸到坡腳。在一級平臺中出現(xiàn)一條平行于公路走向的裂縫，延伸到一級護面墻上，其縫寬最大值約1.6 cm，同時出現(xiàn)錯動現(xiàn)象。在坡腳前出現(xiàn)一條裂縫，且出現(xiàn)隆起跡象，其中隆起高度約為2.2 cm，在靠近邊坡一側(cè)，坡腳排水溝出現(xiàn)破壞跡象。如果發(fā)生強降雨現(xiàn)象時，因為地表地下水比較豐富，常常會出現(xiàn)多種病害現(xiàn)象，如排水溝堵塞、坡面開裂、滑坡、崩塌等，大大降低了駕駛?cè)说男旭偘踩?，所以一定要加固處治邊坡坡面?/p>

2 錨索框架的加固原理與運用

2.1 錨索框架的加固原理

迄今為止，針對高速公路的邊坡。已存在不少加固方案，包括錨索框架方案、支擋方案等。其中，應(yīng)用最為廣泛的就是錨索框架邊坡病害處理技術(shù)。預(yù)應(yīng)力錨索框架技術(shù)，就是指對具有一定強度的水泥砂漿進行利用，以在有效深度的錨孔底端、周邊巖石中形成錨索，然后在錨索作用下，向混凝土框架傳遞力，然后經(jīng)過框架，將一個預(yù)應(yīng)力施加在不穩(wěn)定坡體上，以使穩(wěn)定山體、不穩(wěn)定松散巖體構(gòu)成一個整體，有效提高巖體之間的摩阻力和正壓力，對抗滑力進行提高，保證邊坡的穩(wěn)定性，預(yù)防構(gòu)造裂隙的進一步發(fā)展，進而對邊坡起到加固、對坡體起到穩(wěn)定的作用。另外，應(yīng)向錨索孔進行高壓注漿，使錨孔周圍坡體內(nèi)的裂隙中充滿漿液，以對坡體的整體穩(wěn)定性進行有效提高。

2.2 錨索框架對公路邊坡進行加固的有關(guān)技術(shù)要求

針對該路段邊坡，選用錨索框架法加固技術(shù)。將坡腳作為護腳墻，在邊坡坡面錨索框架選用植草護坡方式，其他部分選用拱肋骨架植草護坡方式。在本邊坡施工過程中，采用砌石變截面護面墻、預(yù)應(yīng)力錨索框架組合設(shè)計方案，在每一片錨索框架中布設(shè)4個錨孔，其中每片框架間距為8 m，每片框架寬度為7 m，框架豎肋截面為0.5 m×0.5 m，框架橫梁截面為0.5 m×0.5 m，在每級框架中均布設(shè)2排錨索。索孔長約18 m～26 m，4個單元錨索構(gòu)成一個索孔，錨索設(shè)計拉力為700 kN，其中擠壓套、承壓板、6根高強低松弛無粘結(jié)鋼絞線共同構(gòu)成1個單元錨索。選用普通硅酸鹽P.O42.5R純水泥漿進行注漿，其中，選用孔底返漿法進行注漿，框架梁選用C25混凝土進行澆筑。

2.3 錨索框架的施工要求和施工工藝

將勘查資料作為主要依據(jù)，合理設(shè)置施工參數(shù)以后，應(yīng)開始施工，不過針對施工工藝、施工技術(shù)，應(yīng)進行相應(yīng)的實驗和模擬，以預(yù)防病害的產(chǎn)生。

1)破壞性張拉實驗。便于后期施工中錨筋的張拉，這是破壞性張拉實驗的主要目的。對錨固結(jié)構(gòu)施加的預(yù)應(yīng)力值進行有效確定，這是錨筋張拉主要目的。在對錨筋張拉過程中，應(yīng)對測量精度、鎖定荷載、張拉設(shè)備的選擇進行高度重視。針對以上選擇，一定要通過張拉實驗來進行有效驗證。此外，對于選用的鋼絞線，它的標準強度為1 860 MPa，具有低松弛、高強度的特點。在進行破壞性張拉實驗時，第一，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)、有關(guān)規(guī)定中的錨孔深度，對反力承臺和錨索進行有效施工；第二，在混凝土和砂漿強度滿足設(shè)計要求以后，應(yīng)對試驗錨索進行破壞性張拉試驗。

2)錨孔成孔。根據(jù)設(shè)計要求，對錨索進行制作，選用拉線尺進行測量，將水準測量作為參考依據(jù)，進行放線，對錨孔位置進行標記，錨孔下傾角度為35°，并同時對測放后的孔位進行有效配合，以對鉆機進行安裝，然后有效調(diào)整機位。在鉆錨孔過程中，應(yīng)將錨固地層、鉆機性能作為主要依據(jù)，對鉆孔速度進行嚴格控制，同時詳細記錄有關(guān)內(nèi)容，如地下水情況、鉆進狀態(tài)、鉆孔過程中的地質(zhì)變化等。在錨孔鉆結(jié)束以后，運用高壓空氣，徹底清除錨中所有的水和巖土。

3)錨索的制作和安裝。第一，運用瀝青，防腐處理駁除套管的鋼鉸線、內(nèi)錨板，同時將水泥漿注入端帽中；第二，為保證錨索位于鉆孔中心，應(yīng)將隔離架設(shè)置在錨索桿件上，在對錨索索體進行安放時，應(yīng)在孔中同時放入錨索和注漿管，孔底和底端相距約50 mm～100 mm，鉆孔傾角和索體放入角度應(yīng)相同，在將索體放好以后，應(yīng)保證索體位于鉆孔中心，在這個過程中，應(yīng)預(yù)防出現(xiàn)索體扭曲、壓彎現(xiàn)象。

4)錨孔注漿。在制作、安裝錨索以后，應(yīng)向錨孔中進行注漿。在本防護工程中，選用孔底返漿法，在注漿過程中，盡量不要發(fā)生中斷現(xiàn)象，如果發(fā)生中斷現(xiàn)象，則中斷時間不得過久，全段應(yīng)選用一次性注漿。在注漿過程中，應(yīng)先均勻攪拌漿液，然后選用高壓注漿，其中注漿壓力應(yīng)設(shè)為3 MPa，當錨孔孔口有漿液溢出來時，應(yīng)對注漿操作進行停止。為確保漿液符合設(shè)計要求，應(yīng)做漿體強度試驗。選用P.O42.5級普通硅酸水泥配制的水泥漿作為注漿材料，嚴禁運用pH<4的酸性水，水灰比宜控制在0.455，漿體強度應(yīng)大于42 MPa。

5)框架梁的制作。在高速公路邊坡防護錨固工程中，框架梁屬于一種抑制構(gòu)件。針對被加固范圍中的全部臨空面表面，框架梁將其全部覆蓋時，便能夠有效提高框梁的加固性能。將植被種植在框架梁中，能夠有效提高加固性能。在制作框架梁時，應(yīng)進行澆搗作業(yè)，在澆搗過程中，一定要對混凝土進行密實，同時不得移動錨具。在對結(jié)構(gòu)框架進行施工過程中，應(yīng)選用分片的施工方法，其中2根～3根豎肋、底梁、橫梁、頂梁共同構(gòu)成一片結(jié)構(gòu)框架，在相鄰框架之間設(shè)一寬約3 cm的伸縮縫，同時填塞瀝青。

6)張拉鎖定錨筋。在制作完成框架以后，一定要派專人進行養(yǎng)護，另外在混凝土強度滿足設(shè)計要求以后，才能開始張拉錨索。因為選用不同的錨索張拉順序，會對框架的作用性能產(chǎn)生不同的影響，所以在張拉錨索時，一定要遵守同時同步張拉原則，不過因受設(shè)備的限制，要想做到同時同步張拉，其難度是非常大的，一般來說，常用做法為依次張拉錨筋和循環(huán)補張拉。在張拉不同單元的錨索時，因為不同單元的錨索自由段長度是不同的，所以在相同荷載條件下，錨筋常常會出現(xiàn)彈性伸長差現(xiàn)象，在這種情況下下，應(yīng)有效補償錨筋。

3 結(jié)語

本文通過以某一高速公路邊坡護坡工程案例，對錨索框架加固原理、施工工藝、技術(shù)要求等進行了深入分析，同時了解到在高速公路邊坡防護中，錨索框架是一種非常有效的技術(shù)方法。

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