高速公路路基高邊坡錨桿框架梁施工技術(shù)

劉 洋

(核工業(yè)華南建設(shè)工程集團(tuán)公司，廣東 廣州 510000)

0 引 言

隨著人們生活狀況的不斷改善，人們出行的機(jī)會(huì)大大增加，對(duì)道路的便利性和安全性的要求增高，所以，我國(guó)的高速公路建設(shè)發(fā)展迅速，為廣大居民的外出創(chuàng)造了優(yōu)越的條件，但高速公路施工需要很高的技術(shù)條件，其中路基高邊坡加固處理就是一個(gè)技術(shù)難題，但隨著錨桿框架梁施工技術(shù)的應(yīng)用，路基高邊坡的加固問題得到有效解決。錨桿框架梁技術(shù)的普遍運(yùn)用，在高速路的建設(shè)施工中起到了巨大的作用。

1 工程概況

河惠莞高速公路龍川至紫金段K0+060～K151+003.163。路線走向:路線全長(zhǎng)151.715 km，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是雙向四車進(jìn)高速公路，公路最高速度為100 km/h，路基寬26 m。

表1

本區(qū)域是相對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，主要特征是斷裂構(gòu)造為基調(diào)，同時(shí)褶皺構(gòu)造與斷裂構(gòu)造相互依存，基于頻繁的地殼運(yùn)動(dòng)以及涌入造成很明顯的不完整性。組成帶產(chǎn)出為斷裂構(gòu)造，其走向成由北及東、由東及西以及由北及西三組。在這三組走向中北東走向的主要特征就是河源斷裂帶的屬性，北西走向的斷裂帶沒有北東走向嚴(yán)重。在廣東省的斷裂帶中河源新裂帶具有典型特征。河源斷裂帶顯現(xiàn)發(fā)育良好的巖體節(jié)理裂隙，類型歸屬順坡裂隙，呈現(xiàn)裂痕、節(jié)理以及層面的復(fù)雜交織性，巖體破碎十分嚴(yán)重，在高速公路的建設(shè)中經(jīng)常發(fā)生順層面滑移破壞或崩坍現(xiàn)象。由此采取綜合的措施，邊坡的防護(hù)措施為錨桿框架梁處理加固。

2 高速公路基錨固技術(shù)流程分析

在高速公路的高邊坡護(hù)理工程中，錨桿框架梁的施工是對(duì)地質(zhì)不佳地段進(jìn)行護(hù)理的有效措施，其施工順序基本為：進(jìn)行邊坡測(cè)量，施工準(zhǔn)備，電力設(shè)施布置，邊坡安全測(cè)量，然后進(jìn)入施工階段。包括路塹的挖掘，刷坡處理，錨桿孔位置的測(cè)量放線，腳手架設(shè)置，錨桿鉆孔施工，對(duì)錨桿孔進(jìn)行注漿，檢測(cè)錨桿拉力，框架梁基槽制造，框架梁的支模工作，構(gòu)建安裝鋼筋骨架，以配比好的混凝土澆筑框架梁，對(duì)錨頭實(shí)施嚴(yán)格固定，澆筑混凝土封頭。這項(xiàng)錨固技術(shù)施工前要先進(jìn)行小范圍實(shí)驗(yàn)，對(duì)錨桿固定斷指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行論證確定，為后續(xù)批量施工提供技術(shù)依據(jù)。

圖1 流程圖

3 錨桿框架梁對(duì)邊坡治理的技術(shù)設(shè)計(jì)

建筑施工部門組織專家和技術(shù)人員，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勒觀察得出該區(qū)域地質(zhì)資料，道路沿線主要分布的地層有第四系視蓋層及基巖層，道路沿線基巖沿線出露的基巖主要為:下古生界變質(zhì)砂巖、變質(zhì)頁(yè)巖、細(xì)砂巖、千枚巖、礫巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖、巖漿巖、花崗巖等，根據(jù)沿線路段的整體地質(zhì)以及巖層結(jié)構(gòu)狀況的數(shù)據(jù)資料，制定以錨桿框架梁對(duì)路基高邊坡進(jìn)行防護(hù)治理的策略。首先要根據(jù)考察測(cè)量后的地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行錨桿框架梁護(hù)坡的措施設(shè)計(jì)。根據(jù)地質(zhì)巖層的復(fù)雜性，施工技術(shù)人員制定了兩套設(shè)計(jì)方案。

3.1 按規(guī)范方法進(jìn)行設(shè)計(jì)

(1)路基邊坡巖土壓力計(jì)算

通過赤平投影技術(shù)進(jìn)行分析得出數(shù)據(jù)，路基的邊坡沒有外傾結(jié)構(gòu)面，由此，計(jì)算邊坡總的推力只能按照主動(dòng)土壓力計(jì)算，其計(jì)算方法如表2。

表2 主動(dòng)土壓力合力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算(邊坡規(guī)范[6.2.3]式)

(2)錨桿面積的計(jì)算方式

計(jì)算錨桿面積必須按照《建筑邊坡支護(hù)技術(shù)規(guī)范規(guī)定的方式8.2.5、9.2.1-2、7.2.1-1及7.2.2。錨桿面積計(jì)算如表3。

從上面的表格顯示，錨桿的實(shí)際配備是2根25三級(jí)鋼，AS=980 mm2。

(3)錨桿錨固長(zhǎng)度的計(jì)算方法

依舊是按照《建筑邊坡支護(hù)技術(shù)規(guī)范》的方式7.2.3及7.2.4式，計(jì)算錨桿錨固長(zhǎng)度如表4。

表4 計(jì)算錨桿錨固長(zhǎng)度

從以上計(jì)算不難看出，鋼筋錨固長(zhǎng)度是3 m，不能低于構(gòu)造最小長(zhǎng)度。支護(hù)方必須遵循計(jì)算結(jié)果，錨桿水平和豎向間距均為2.5 m，錨桿取2根32的三級(jí)鋼，錨桿孔直徑為110 mm，錨桿錨固長(zhǎng)度為3 m，具體方案詳見下圖。

2 按照巖土的量計(jì)算邊坡錨桿承受力的模式

(1)路基邊坡巖土壓力計(jì)算

邊坡的總的推力與上面的設(shè)計(jì)是一樣的，取Em KNak/41.293。

(2)錨桿面積的計(jì)算方式

從勘測(cè)的數(shù)據(jù)分析，對(duì)邊坡和錨桿變形規(guī)律的掌握，當(dāng)邊坡高度為13.7 m時(shí)，邊坡破裂角為64°時(shí)，從上到下錨桿的軸力標(biāo)準(zhǔn)值和面積計(jì)算如表5。

表5 錨桿的軸力標(biāo)準(zhǔn)值和面積計(jì)算

(3)錨桿錨固長(zhǎng)度的計(jì)算方式

按照《建筑邊坡支護(hù)技術(shù)規(guī)范》方式 7.2.3 及 7.2.4 式計(jì)算錨桿錨固長(zhǎng)度如表6。

表6 計(jì)算錨桿錨固長(zhǎng)度

(4)支護(hù)方案

計(jì)算結(jié)果顯示，錨桿水平和豎向間距均為2.5 m，高度從上到下，第一排錨桿取2根25的鋼筋，錨孔直徑取110 mm；第二排錨桿取2根25的鋼筋，錨孔直徑取110 mm；第三排錨桿取2根22的鋼筋，錨孔直徑取110 mm；第四排錨桿取2根20的鋼筋，錨孔直徑取110 mm；第五排錨桿取1根22的鋼筋，錨孔直徑取75 mm，錨桿錨固長(zhǎng)度全取3 m。

4 錨固邊坡治理的技術(shù)施工分析

4.1 鉆孔施工技術(shù)

第一點(diǎn)，選擇優(yōu)良的鉆孔機(jī)械設(shè)備是關(guān)鍵的因素，必須根據(jù)錨桿孔的深度、所在的地層結(jié)構(gòu)、施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境以及錨桿孔的大小等因素進(jìn)行機(jī)械選擇，對(duì)于正常結(jié)構(gòu)的巖層采用錨桿鉆機(jī)就可以作業(yè)，而對(duì)于那些結(jié)構(gòu)破碎的巖層或者崩塌幾率大的地層則要采用鋼管鉆孔技術(shù)。第二點(diǎn)，腳手架的搭設(shè)通常采用Φ50 mm扣件式鋼管就可以完成作業(yè)，在平臺(tái)上架設(shè)三角支架，其作用是完成設(shè)計(jì)圖所要求的錨桿和坡面構(gòu)成的合理角度，強(qiáng)化了腳手架的承受能力和穩(wěn)定性，同時(shí)還更方便依照坡面的角度來測(cè)量錨孔的位置，并能對(duì)其進(jìn)行及時(shí)檢查、適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，為后期的工程提供保障。第三點(diǎn)，在鉆孔方式上，通常都是采用干鉆的手段，干鉆的優(yōu)點(diǎn)在于能防止對(duì)周圍孔壁的黏結(jié)功能以及邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成破壞，而且還能根據(jù)地層和鉆機(jī)的功能情況進(jìn)行對(duì)鉆孔速度的掌握，可以避免鉆孔變形或者扭曲現(xiàn)象的發(fā)生。第四點(diǎn)，在鉆孔過程中要對(duì)進(jìn)度情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，比如不同錨孔的不同地層變化、地下水的深度情況以及其他難以預(yù)料的情況，如果發(fā)生鉆進(jìn)過程中的意外或者坍塌，就必須停止作業(yè)，對(duì)破壁進(jìn)行灌漿處理，灌漿后36 h才能重新開始作業(yè)。第五點(diǎn)，在鉆進(jìn)深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，為了杜絕孔底出現(xiàn)無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)孔徑標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，不要馬上停止鉆進(jìn)而是要繼續(xù)鉆進(jìn)2～3 min，同時(shí)，錨孔壁按照技術(shù)要求不能有任何水體黏滯或者石渣，如果里面存有這些東西，就要對(duì)錨孔進(jìn)行清理，同時(shí)在作業(yè)完成后采用高壓空氣進(jìn)行處理，務(wù)必清理干凈錨孔內(nèi)存在的積水和巖粉，切實(shí)保證混凝土和巖土粘結(jié)度的有效性。

4.2 錨桿體制作和安裝技術(shù)

錨桿體的質(zhì)量必須得到保障，制作中務(wù)必依照設(shè)計(jì)的材質(zhì)及型號(hào)選用鋼筋；制作錨桿和錨頭螺絲口的時(shí)候必須按照設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度下料，確保每根制作錨桿的鋼筋務(wù)必順直，同時(shí)做好定位鋼筋的固定，就是沿著錨桿軸線方向每隔兩米的距離設(shè)置定位鋼筋，確保錨桿的位置不偏離中央，對(duì)定位鋼筋保護(hù)層的厚度30 mm為宜；之后保障對(duì)錨尾的刷漆、涂油等防腐處理。在安裝錨體之前，要對(duì)錨孔深度和編號(hào)進(jìn)行核對(duì)，用高壓空氣清孔，將注漿管和錨桿體相連，對(duì)外露的錨桿長(zhǎng)度進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，確保偏差在允許的范圍之內(nèi)。

4.3 錨孔的注漿施工技術(shù)

錨孔的注漿方式為返漿式，就是由孔底到孔口的操作順序，規(guī)格為M30的水泥砂漿，水泥與河沙比例為各二分之一。注漿前，要校正壓力表、計(jì)量系統(tǒng)等。制作混凝土的機(jī)械為砂漿攪拌機(jī)，將水泥、河沙、水?dāng)嚢杈鶆蚝?，利用注漿機(jī)和注漿管進(jìn)行錨底的一次性澆筑。要注意，同一根錨桿的混凝土灌漿必須連續(xù)完成，中途不能停止，必須在漿體凝固前對(duì)縮孔進(jìn)行補(bǔ)充灌漿，并在錨孔注漿完成后及時(shí)清洗作業(yè)機(jī)械和工具，并做好記錄。在施工過程中，注漿孔和注漿機(jī)的高差是決定注漿壓力的關(guān)鍵因素，一般是兩者的高差在0.25～0.4 MPa之間，特殊情況下也會(huì)出現(xiàn)調(diào)高壓力的情況，例如：直到挖掘到路床才開始設(shè)計(jì)對(duì)錨桿進(jìn)行注漿這樣的意外情況，就需要調(diào)高壓力。施工實(shí)踐證明，錨孔真實(shí)的注漿量要比設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)大，通常的判斷標(biāo)準(zhǔn)不適合實(shí)際操作，比如以往都是按照孔口不再排氣和孔口漿液溢出為依據(jù)的。例如：如果在錨孔灌漿之后有漿位沉降發(fā)生，或者沒有一次性注滿，都需要進(jìn)行補(bǔ)漿。

4.4 框架梁施工技術(shù)

框架梁的制作采用現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鋼筋澆筑的方式，進(jìn)行分段分片實(shí)施，設(shè)計(jì)圖紙要求規(guī)格是設(shè)置2 cm寬的伸縮縫隔斷(伸縮縫內(nèi)用浸瀝青木條填充填)，關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)是澆筑的整體性，也就是每個(gè)伸縮段內(nèi)的橫梁豎梁整體澆筑，組成一片框架梁，框架梁要有一部分嵌入路基的坡面。首先挖掘基槽，主要是人工作業(yè)，如果是堅(jiān)硬的地段可以用風(fēng)鎬開鑿，然后立好底模、用水泥砂漿找平基底，再把做好的鋼筋架安裝在開鑿的基槽里。施工時(shí)，對(duì)鋼筋數(shù)量的要求也是按照設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，例如對(duì)同一截面鋼筋接頭數(shù)量的嚴(yán)格規(guī)定，不能超過一半，同時(shí)，焊接頭的截面距離為≥1 m；對(duì)錨桿尾部以及螺帽的檢查也不能忽視，細(xì)節(jié)決定成?。蛔詈?，務(wù)必要將錨桿尾部和豎梁主筋用彎鉤鋼筋焊接到一起，而且，如果發(fā)生錨桿和框架梁箍筋位置產(chǎn)生矛盾，就要根據(jù)情況合理調(diào)整箍筋位置。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在高速公路的建筑施工中，路基高邊坡的加固是保證公路安全質(zhì)量的關(guān)鍵措施，而錨桿框架梁施工技術(shù)已經(jīng)成為目前高速公路路基高邊坡加固的最有效的措施，其實(shí)用價(jià)值是不可小覷的，不僅能對(duì)路基高邊坡的土質(zhì)進(jìn)行加固，更可以保證高速公路路基的整體穩(wěn)定性，所以，此項(xiàng)技術(shù)得到推廣是勢(shì)在必行的，為高速公路的道路安全提供堅(jiān)實(shí)的保障。