預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁支擋結(jié)構(gòu)在路基邊坡防護(hù)中的應(yīng)用研究

譙禮

中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，中國·四川 成都 610031

邊坡防護(hù)；預(yù)應(yīng)力錨索；抗滑樁支擋結(jié)構(gòu)

1 引言

高速公路工程在施工的過程中，因為所處地段都比較惡劣，且大多數(shù)處于自然環(huán)境下，所以實際施工過程中，由于施工地段的土質(zhì)以及自然環(huán)境的影響，會導(dǎo)致公路施工邊坡出現(xiàn)質(zhì)量問題，這些問題會對高速公路工程后期的使用產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響。因此，論文就將對高速公路路基高陡邊坡實際施工過程中的工程邊坡防護(hù)措施進(jìn)行論述，并將其中效果比較好的預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁支擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析。

2 公路邊坡防護(hù)技術(shù)

近些年，中國公路工程建設(shè)的速度越來越快，其施工的規(guī)模也在不斷的提高。因此，中國高速公路建設(shè)過程當(dāng)中覆蓋的范圍越來越廣。在工程量加大的同時，高速公路建設(shè)所涉及到的地理區(qū)域也越來越多，因為中國屬于多山的國家，所以在實際建設(shè)過程當(dāng)中，存在非常多的不穩(wěn)定的自然以及人工邊坡，對于公路建設(shè)來講屬于常見問題之一。因為公路邊坡在進(jìn)行治理的過程當(dāng)中需要多專業(yè)相結(jié)合，同時工作量又非常大，造價又比較高，所以屬于綜合性的公路建設(shè)工程問題。針對于公路邊坡的防治，在治理過程當(dāng)中選擇一種有效并且安全，又能夠降低經(jīng)濟(jì)投入的邊坡支護(hù)方式，不僅僅是保證工程安全的重要措施，同時又是能夠?qū)饭こ淘靸r進(jìn)行控制的有效途徑。在公路邊坡支護(hù)發(fā)展過程當(dāng)中，所出現(xiàn)的技術(shù)主要是伴隨著工程技術(shù)發(fā)展及工程建設(shè)需求所發(fā)展而確定的，現(xiàn)如今，常見的邊坡整治措施主要包括了抗滑樁法、錨固技術(shù)、加筋邊坡防護(hù)技術(shù)、加筋擋土墻技術(shù)、注漿加固技術(shù)、生態(tài)防護(hù)技術(shù)、錨噴加固技術(shù)以及預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁技術(shù)。相比較于其他的邊坡支護(hù)技術(shù)來講，預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁支擋結(jié)構(gòu)所擁有的優(yōu)點要更加突出。主要特征就是起到柔性支護(hù)、主動支護(hù)和經(jīng)濟(jì)投入少，安全高效。

3 預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁支擋結(jié)構(gòu)

3.1 結(jié)構(gòu)組成及工作機(jī)理

該結(jié)構(gòu)的組成部分主要包括預(yù)應(yīng)力錨索、錨具以及抗滑樁。在實際工作過程當(dāng)中，抗滑機(jī)理主要是通過如下工作過程來實現(xiàn)的，首先預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁支擋結(jié)構(gòu)需要將預(yù)應(yīng)力錨索與抗滑樁進(jìn)行連接，錨索的一端在抗滑樁上進(jìn)行固定，而另一端則是在滑動面以下進(jìn)行固定，從而使抗滑樁和預(yù)應(yīng)力錨索之間通過結(jié)構(gòu)組合形成了聯(lián)合受力體，使原有的受力體系得到改變[1]。而且因為在結(jié)構(gòu)組合的過程當(dāng)中錨索增加了預(yù)應(yīng)力，所以錨索在滑坡上進(jìn)行作用會產(chǎn)生反作用力，避免滑坡問題。該項邊坡支護(hù)技術(shù)已經(jīng)在礦山建設(shè)以及高陡邊坡和地下洞室等大型民用工程實際建設(shè)過程中進(jìn)行應(yīng)用，并且發(fā)揮出了非常有效的作用。

3.2 支擋結(jié)構(gòu)計算理論

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算的過程當(dāng)中，可以將該結(jié)構(gòu)分為彈性樁以及剛性樁兩種不同樁體進(jìn)行計算，計算完成之后，要依據(jù)這兩種不同類型進(jìn)行力學(xué)模型構(gòu)建。從一般情況來看，支護(hù)樁周圍的地質(zhì)條件以及土質(zhì)性質(zhì)，是對彈性樁以及剛性樁進(jìn)行區(qū)分的主要指標(biāo)。在近些年的研究過程當(dāng)中，隨著研究的不斷深入以及技術(shù)的快速發(fā)展，針對兩種樁進(jìn)行評價時有了更可靠的依據(jù)。該依據(jù)主要是通過對變形系數(shù)與樁的嵌固深度乘積來作為判斷值，如果小于臨界值時屬于剛性樁，如果與臨界值相同或者是接近的時候，剛性樁以及彈性樁所得結(jié)果都相同[2]。所以，通過大量的實驗所得此臨界值是2.5，如果根據(jù)土質(zhì)條件以及土質(zhì)基本性質(zhì)來進(jìn)行判斷，小于臨界值2.5 的時候是剛性樁，除此之外的則是彈性樁。

4 預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁施工

4.1 抗滑樁施工

抗滑樁通常是以鋼筋混凝土或者是鋼軌混凝土來作為裝體材料，在分類的時候根據(jù)滑坡體的規(guī)模大小可以將抗滑樁分為單排抗滑樁和多排抗滑樁，單排抗滑樁主要是在滑坡前沿進(jìn)行應(yīng)用，而且需要保證樁間墻相連接能夠形成統(tǒng)一整體[3]。抗滑樁的組成結(jié)構(gòu)，包括錨固樁和抗滑段。錨固樁的主要作用是保證抗滑樁的穩(wěn)定性，而抗滑段的作用是承擔(dān)邊坡滑坡土體的下滑力，避免滑坡體沿著軟弱結(jié)構(gòu)面形成剪切位移，導(dǎo)致整個公路邊坡向下方滑動，所以抗滑段所承擔(dān)的下滑力大大的降低。

在進(jìn)行抗滑樁設(shè)計時，首先需要保證各樁體之間能夠有有效的間距，而且不會因為下滑力的存在而出現(xiàn)土體從抗滑樁之間擠出去，為了有效避免這種情況的出現(xiàn)，可以在抗滑樁間增加鋼筋混凝土擋土板。其次，抗滑樁后方土體在下滑力的作用下，不能夠出現(xiàn)新的滑面，而且也不能夠從抗滑樁的樁頂滑出，所以需要針對抗滑樁進(jìn)行越頂檢算，檢算完成之后的控制需要通過對樁高的合理設(shè)置來完成。最后要保證劃槳本身的穩(wěn)定性，不能夠在外界下滑力的作用下而出現(xiàn)傾倒或者是顛覆的狀況，為了有效避免這種情況出現(xiàn)，可以增加錨固樁深度來增加抗滑樁的穩(wěn)定性。

4.2 預(yù)應(yīng)力錨索施工

首先，進(jìn)行鉆孔施工?？够瑯妒┕そY(jié)束之后，就可以進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索施工，在鉆孔作業(yè)之前需要對路基土石方進(jìn)行分層開挖，開挖的每層深度應(yīng)當(dāng)控制在3～4 米。巖體開挖過程中需要使用膨脹炸藥進(jìn)行控制性爆破，避免放大炮。當(dāng)開挖效果能夠保證樁頂以下一排錨索的工作空間之后，就需要停止開挖作業(yè)，當(dāng)施工錨索張拉索定之后才能夠進(jìn)行下一層的開挖作業(yè)，不斷循環(huán)，直到整個路基成型。鉆孔的時候需要進(jìn)行檢查，內(nèi)容是針對鋼管的位置傾角，符合要求之后，才能夠把鉆機(jī)在作業(yè)平臺上進(jìn)行安裝以及穩(wěn)定。要注意的是在鉆孔過程中，需要對每個孔鉆進(jìn)過程中的地層變化以及鉆孔狀態(tài)和地下水位等進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場記錄，若出現(xiàn)突發(fā)狀況，應(yīng)當(dāng)及時停止鉆孔并進(jìn)行相應(yīng)處理。

其次，進(jìn)行下索作業(yè)。對于預(yù)應(yīng)力錨索來講，錨索需要使用鋼絞線，并且鋼絞線本身應(yīng)當(dāng)具有高應(yīng)力以及低松弛性，這主要是為了能夠確保預(yù)應(yīng)力損失之后，仍然能夠重新建立比較高的預(yù)應(yīng)力值。在下索的過程中，需要針對錨索進(jìn)行較直以及除銹處理，而且錨索的長度應(yīng)當(dāng)比計算所得長度長0.3米到0.5 米[4]。錨索本身應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計原則進(jìn)行防腐處理以及定位處理，在下索過程中，應(yīng)當(dāng)對錨索體質(zhì)量進(jìn)行系統(tǒng)檢查保證錨束組裝符合相關(guān)設(shè)計要求。需要注意的是注漿管需要和錨體一起，放入鉆孔注漿管中。在入孔的過程中，需要保證對中器處于穩(wěn)定狀態(tài)不能夠移動，這主要是為了能夠使自由長度段，不會因為無粘結(jié)護(hù)套或者是防護(hù)體而出現(xiàn)損傷。

再次，進(jìn)行注漿施工。在上述作業(yè)環(huán)節(jié)結(jié)束之后，應(yīng)當(dāng)馬上進(jìn)行注漿作業(yè)。在注漿作業(yè)過程中，應(yīng)采用一次高壓注漿方法，并且以巖土性狀為依據(jù)，對注漿壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，將壓力范圍控制在0.6～0.8 兆帕。注漿時所應(yīng)用的水泥應(yīng)保證其生產(chǎn)日期是在三個月內(nèi)，而且水泥的標(biāo)號要大于或者是等于規(guī)定要求，水泥組成材料為普通硅酸鹽。注漿時水泥漿的水灰配比是0：4，配比結(jié)束之后保證水泥漿的強度達(dá)到規(guī)范要求。為了降低因為注漿而導(dǎo)致工期延長的可能性，需要在進(jìn)行泥漿制作時增加8%的早強劑，使泥漿快速成形[5]。在進(jìn)行漿液制作時先放入水，然后再放入水泥，最后是增加早強劑等外加劑。泥漿的攪拌采用高速旋轉(zhuǎn)式攪拌，攪拌成形之后或者是攪拌均勻之后，對稠度進(jìn)行檢測，達(dá)到施工需求之后進(jìn)行注漿作業(yè)。在注漿的過程中，若能夠保證不會出現(xiàn)漏漿，則可以通過孔底進(jìn)行灌漿，孔口返漿，每個鉆孔都需要注滿泥漿，當(dāng)毛孔水泥漿面穩(wěn)定之后，停止注漿作業(yè)。

最后，進(jìn)行錨索張拉和鎖定。錨索張拉與鎖定是預(yù)應(yīng)力錨索施工的最后一步，張拉作業(yè)需要通過張拉設(shè)備使預(yù)應(yīng)力錨索體自由段出現(xiàn)彈性變形，進(jìn)而對錨固結(jié)構(gòu)增加預(yù)應(yīng)力值。在張拉的過程當(dāng)中，需要根據(jù)所事先制定好的程序以及張拉速度來進(jìn)行，正式張拉之前需要進(jìn)行預(yù)張拉作業(yè)，主要是為了能夠保證張拉作業(yè)一次成型不會對錨索產(chǎn)生損傷，在進(jìn)行預(yù)張拉時拉力是設(shè)計拉力的10%～20%，正式張拉的過程中，張拉荷載需要逐步增加，不能夠一次就增加到鎖定荷載。

5 結(jié)語

綜上所述，公路工程的路基邊坡防護(hù)的過程中具有一定的專業(yè)性，為保證邊坡穩(wěn)定安全需要采取有效的支護(hù)技術(shù)，其中預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的應(yīng)用具有良好效果，通過對預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁技術(shù)措施保證邊坡的質(zhì)量安全，從而確保公路后期使用的質(zhì)量。