虎尾大橋5#墩基坑錨索加固施工技術(shù)研究

韓靈杰 唐華瑞

摘 要：預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)作為一種新型加固技術(shù)，具有技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用等優(yōu)點，因此，在我國工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。本文以虎偉大橋5#橋墩為例，分別介紹了錨索框架試驗孔的施工、錨索框架防護坡體的開挖及錨索技術(shù)在橋墩基坑加固過程中的施工工藝，對同類工程提供了良好的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：虎尾大橋；橋墩基坑；錨索框架；加固

中圖分類號：U455.4 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）22-0119-03

Study on the Reinforcement Construction Technology of Anchor

Cable of Pier Foundation Pit of Huwei 5# Bridge

HAN Lingjie1 TANG Huarui2

（1.College of Civil Engineering and Architecture ， Zhengzhou University of Science and Technology ，Zhengzhou Henan 450064；2. College of Railway Engineering， Zhengzhou Railway Vocational & Technical College ， Zhengzhou Henan 450052）

Abstract： As a new type of reinforcement technology， prestressed anchor cable technology has the advantages of advanced technology， reasonable economy and safe application. Taking 5# pier of Huwei bridge as an example， this paper introduced the construction of test hole of anchor cable frame， excavation of anchor cable frame protection slope body and construction technology of anchor cable technology in the process of strengthening foundation pit of bridge pier respectively， which provided good experience for similar projects.

Keywords： Huwei bridge；pier foundation pit；anchor cable frame；reinforcement

1 工程概述

虎尾大橋位于低山地貌，橋位斜跨一山谷，山谷呈“U”字形，谷底較平緩。谷底有一條小河，橋位段河流坡降較小，對溪岸沖刷作用較弱。橋址區(qū)未見有對橋穩(wěn)定性有影響的其他新構(gòu)造和活動性斷裂。其中，5#墩基坑邊坡地質(zhì)不良，坡體穩(wěn)定性較差，為確保大橋5#墩基坑安全，采用預(yù)應(yīng)力錨索框架加固。

本錨索框架防護工程單孔設(shè)計拉力均為700kN，框架采用C25鋼筋砼。左幅橋采用框架高10m，寬8m，設(shè)2排3孔錨索；右幅橋采用兩排框架，框架高8m，寬8m，設(shè)2排3孔錨索，間設(shè)2m寬平臺。基坑開挖在右幅右側(cè)形成較高陡坎，按側(cè)向1∶0.75放坡，采用兩排錨索框架加固。該錨索長度分別采用18m（下）和20m（上）?？蚣軆?nèi)外均采用三維網(wǎng)植草防護。左右幅橋5#墩承臺平面之間陡坎按1∶0.5放坡，采用錨噴（加系統(tǒng)錨桿）防護[1]。

2 錨索框架試驗孔的施工

為驗證設(shè)計采用的工作錨索的性質(zhì)和性能、施工工藝、設(shè)計質(zhì)量、設(shè)計合理性及所提供的安全儲備，同時考慮有關(guān)搬運、儲存、安裝和施工過程中物理破壞的能力，在正式施工前先進行試驗錨孔的施工，以便采集施工中的試驗數(shù)據(jù)，更好地確定施工方案，保證以后正式施工的質(zhì)量。

根據(jù)錨固地層、錨固噸位進行破壞性抗拔試驗，設(shè)計每各工點錨索采用3個試驗孔，試驗孔長度原則為20m左右（具體以全部錨固段深入設(shè)計錨固地層1m以上控制），試驗孔錨固段長度根據(jù)錨固地層、錨固噸位綜合確定，錨索破壞性抗拔試驗錨固段長度詳見表1。

3 錨索框架防護坡體的開挖

試驗孔錨索的檢驗滿足設(shè)計及規(guī)范要求后即可進行工程孔的施工；坡體開挖前先做好坡體的防、排水臨時措施，防止雨水和山體水對坡面的沖刷破壞；然后根據(jù)設(shè)計由測量班專業(yè)人員按設(shè)計圖紙將需要開挖的坡面準確施放，再用挖機按要求開挖一級防護一級。錨索框架防護坡面的坡比為1∶1、1∶0.75，左右幅橋5#墩承臺平面之間陡坎按1∶0.5放坡。

4 錨索加固施工工藝

4.1 錨孔鉆造

根據(jù)邊坡開挖面的實際情況，按照設(shè)計樁號采用拉線尺量，結(jié)合水準測量進行放線，并用鋼筋頭或木樁標記，準確定位錨孔位置，孔位誤差不得超過±50mm。為防止邊坡地質(zhì)條件惡化，保證孔壁的安全，鉆孔施工使用中壓風(fēng)動式潛孔鉆機，采用無水鉆進的干法作業(yè)。在鉆進過程中，隨時檢測鉆桿的角度和鉆孔的順直度，若發(fā)現(xiàn)問題要及時糾正，保證鉆孔斜度控制在允許誤差±3%之內(nèi)。鉆進達到設(shè)計深度后，不能立即停鉆，要求穩(wěn)鉆3～5min[2]，防止孔底尖滅?？咨黹L度不小于設(shè)計值，并超鉆50cm。錨孔鉆造結(jié)束后要及時清孔，使用高壓風(fēng)配合風(fēng)管深入孔內(nèi)將巖（土）粉和水全部清到孔外。清孔完成后要立即封堵孔口，并請現(xiàn)場監(jiān)理檢驗合格后即可進行錨筋體的安裝。

4.2 錨筋下料制作

設(shè)計預(yù)應(yīng)力錨索為壓力分散型錨索，錨筋材料采用直徑15.24mm、強度1 860MPa的無粘結(jié)高強度低松弛鋼絞線。錨筋采取現(xiàn)場制作。錨筋制料前應(yīng)確保每根鋼絞線順直、不扭不叉、排列均勻，并對其進行除污，剔除有死彎、機械損傷及銹坑的錨筋。錨筋下料前對鉆孔實際長度逐孔進行量測，錨筋主體長度為設(shè)計孔深+1.5m（預(yù)留張拉段鋼絞線長度），要求誤差不大于±50mm。鋼絞線采用砂輪鋸切割下料，并擺放順直[3]。

4.3 錨索安裝

錨索截斷后在編索平臺上進行編制組裝，設(shè)計的鋼絞線由3個單元鋼絞線組成，共6根錨索。單孔錨索分自由段和錨固段，其中錨固段長度都為12m，由[L1+L2+L3]平均組成（[L1=L2=L3=4m]），每個單元錨索分別由兩根無粘結(jié)鋼絞線內(nèi)錨于鋼制承載體組成[4]。

錨固段鋼絞線通過特制的擠壓簧和擠壓套對稱的錨固于鋼質(zhì)承載體上（要求其單根的連接強度大于200kN），擠壓套通過螺栓在承載體和限位片之間栓接牢固。鋼質(zhì)承載板采用厚度2cm的45號鋼材制作，承載體上部用Φ6螺旋筋箍住。承載體中間孔洞用Φ25PVC注漿管（要求耐壓不小于4MPa）穿過，端部深入導(dǎo)向帽5～10cm，并綁扎牢固。錨固段端頭承載體安裝導(dǎo)向帽，并與承載鋼板點焊牢固，并留有溢漿孔。所有鋼質(zhì)部分均勻涂刷防腐油漆。每隔1.5m安裝架線環(huán)，綁接牢固。錨索組裝完畢后，仔細檢查無誤后按對應(yīng)樁號安放錨索。

4.4 錨孔注漿

錨孔采用高壓水泥注漿機注漿，漿體采用水灰比為0.4～0.5的純水泥漿，強度不低于40MPa。漿體材料用砂漿攪拌機拌合均勻，通過輸漿管輸入高壓水泥注漿機，并通過注漿管注入孔內(nèi)。直至孔口溢出新鮮漿液為止。若發(fā)現(xiàn)孔口漿面回落，應(yīng)在30min內(nèi)進行補漿處理，確保空口漿體充滿。錨固段注漿遇土質(zhì)或砂土狀強風(fēng)化巖層且富水時須采用二次高壓劈裂注漿法，并以漿體強度控制開始劈注時間（一次注漿體強度為5MPa），需要在二次注漿管的錨固段內(nèi)設(shè)花孔和封塞，二次注漿的高壓注漿管采用鍍鋅鐵管。注漿材料加入聚丙烯腈纖維（PAN），摻入量為每方1.8～2.0kg（纖維抗拉強度不小于700MPa）[5]。

4.5 砼框架的澆筑

對原已開挖好的坡面平整度、坡比進行檢驗。硬質(zhì)巖石邊坡開挖凸出或凹進均不大于20cm，軟質(zhì)巖石則應(yīng)不大于10cm，否則應(yīng)進行坡面處理?？蚣懿捎肅25砼澆筑?？蚣芰呵度肫旅?5cm，外露25cm，框架刻槽后采用2～5cm的水泥砂漿進行基底調(diào)平[6]，遇局部架空采用C25砼嵌補。鋼筋加工后在坡面上綁扎，豎肋基礎(chǔ)先鋪墊5cm后砼墊層，框架鋼筋若與錨索相干擾可局部調(diào)整箍筋間距和橫梁主筋位置，施立模板，澆筑砼?？蚣荛g設(shè)置按設(shè)計設(shè)置2cm的變形縫，用浸瀝青木板填塞。

4.6 錨索張拉鎖定

注漿和框架砼強度達到80%后，即可進行錨索預(yù)應(yīng)力張拉。錨具與錨墊板和千斤頂密貼對中，千斤頂軸線與錨孔及錨索軸線在一條直線上，確保承載均勻同軸，必要時用鋼質(zhì)墊片滿足。采用YCMB型系列的千斤頂及ZB4-500型電動油泵進行張拉，張拉時要按照程序進行。張拉前要檢驗錨索的長度是否符合要求，再安裝錨墊板，厚度3mm；然后安裝千斤頂，接著安裝工具錨及夾片，都安裝完成后方可進行張拉。張拉時，要時刻控制油壓表，達到設(shè)計要求后，要及時關(guān)掉電動油泵，停止3～5min[7]，再開電動油泵進行回油，等回完油后卸下工具錨、夾片和千斤頂再進行第二根的張拉。

4.7 錨孔驗收

驗收試驗錨索數(shù)量不少于工程錨索總數(shù)的5%，且不得少于3根。驗收試驗分級加荷，起始荷載為錨索設(shè)計荷載的30%，分級加荷值分別為設(shè)計荷載的0.5、0.75、1.0、1.2、1.33倍和1.5倍，最大試驗荷載不能大于錨索承載力標準值的0.8倍。對于壓力分散型錨索，以設(shè)計最大試驗張拉荷載計算補足差異伸長量（張拉荷載）后同步張拉至錨索設(shè)計荷載的30%作為起始荷載。如果最大差異張拉荷載大于設(shè)計荷載的30%，則以最大差異張拉荷載作為起始荷載。

驗收試驗中，從50%設(shè)計荷載到最大試驗荷載之間所測得的總位移量應(yīng)超過荷載范圍內(nèi)錨索自由段長度的預(yù)應(yīng)力筋理論彈性伸長量的80%。且小于自由段與1/2錨固段長度之和的預(yù)應(yīng)力筋的理論彈性伸長值。

4.8 錨孔封錨

試驗錨索驗收合格后可進行張拉鎖定和封錨。驗收錨索從1.5倍設(shè)計荷載全部退荷至零后，再重新進行張拉鎖定作業(yè)之后進行封錨處理。錨索張拉完成后及時對外錨頭進行補漿和封錨[8]，外錨頭與錨梁同為C25。

5 施工技術(shù)要點

硬質(zhì)巖石邊坡開挖凸出或凹進均不應(yīng)大于20cm，軟質(zhì)巖石則不應(yīng)大于10cm，否則要進行坡面處理。嚴格按照設(shè)計孔位、傾角和方位準確就位，孔位誤差不得超過±50mm，高程誤差不得超過±100mm。采用測角量具控制鉆機及鉆桿角度，鉆機導(dǎo)軌傾角誤差不超過±1°，方位誤差不超過±2°。錨孔鉆造完成后及時報監(jiān)理驗收并安裝錨索，24h內(nèi)注漿，漿體嚴格按配比拌制，并用砂漿拌合機拌制，不得離析。錨索施工質(zhì)量檢查項目及要求見表2。

參考文獻：

[1]曾懿生.高速公路高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索加固施工技術(shù)[J].交通科技與經(jīng)濟，2018（2）：53-57，63.

[2]楊新湘.矮寨特大懸索橋碳纖維預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2013（5）：12-14.

[3]劉文軍.淺談預(yù)應(yīng)力錨索框架梁施工技術(shù)[J].科技風(fēng)，2010（3）：111-112.

[4]康建林.錨索施工技術(shù)在橋臺加固中的應(yīng)用探析[J].四川建材，2017（11）：146-147.

[5]張雷，鐘榮泉，王向虎，明靜.深基坑樁錨支護體系搭接接長加固施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2017（S1）：114-118.

[6]張正乾.可回收錨索技術(shù)在大型基坑支護中的應(yīng)用[D].廣州：華南理工大學(xué)，2016.

[7]高文舉.軟土地區(qū)深基坑錨索電化學(xué)加固應(yīng)用研究[D].沈陽：沈陽建筑大學(xué)，2015.

[8]張維建.預(yù)應(yīng)力錨索在地鐵工程中的應(yīng)用研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2014.