預(yù)應(yīng)力錨索重力式擋墻的施工技術(shù)探討

周建華 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司沿海鐵路浙江公司

預(yù)應(yīng)力錨索是將錨索埋設(shè)到地層深層，借助巖土層的抗剪強(qiáng)度，將結(jié)構(gòu)物的拉力傳遞到基礎(chǔ)地層，同時(shí)將預(yù)應(yīng)力施加在錨索施工中，屬于新興巖土錨固技術(shù)。相較于傳統(tǒng)的樁板墻施工技術(shù)，預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)具有施工速度快、設(shè)備的操作靈活性強(qiáng)，且能夠降低施工建設(shè)成本等優(yōu)勢(shì)，因此被廣泛應(yīng)用到工程建設(shè)中。

1 工程背景概況

改建鐵路寧海站增設(shè)動(dòng)車存車場(chǎng)工程路塹段起訖里程JXK0+830～970，全長(zhǎng)140 m，附屬施工內(nèi)容包含深路塹邊坡、排水溝、樁板墻、預(yù)應(yīng)力錨索、框架錨桿、邊坡綠色防護(hù)等。原設(shè)計(jì)一級(jí)邊坡采用樁板墻防護(hù)，共計(jì)20根錨固樁，施工區(qū)域?yàn)榉圪|(zhì)黏土、細(xì)角礫土、粉質(zhì)黏土、凝灰質(zhì)砂巖組成。地下水位波動(dòng)性比較大，且多為基巖裂隙水。

應(yīng)地方建設(shè)部門要求，為存車場(chǎng)盡快投入使用，計(jì)劃縮短施工工期的前提下。因樁板墻施工巖層較硬，而施工鄰近營(yíng)業(yè)線，爆破施工無法開展，僅能通過人工風(fēng)鎬開挖樁基礎(chǔ)，工效低，工時(shí)長(zhǎng)。

現(xiàn)經(jīng)過與設(shè)計(jì)單位溝通，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，將樁板墻支擋工程變更為錨索擋土墻施工。

2 樁板墻施工工藝及工效分析

2.1 施工工藝

樁板墻主要施工內(nèi)容：擋土板預(yù)制、測(cè)量放線、?樁孔開挖、制作安裝鋼筋骨架、樁身立模、灌筑樁身混凝土、擋土板安裝、墻后填筑。

路塹較長(zhǎng)且深度較大，采取縱向分層分臺(tái)階開挖方法。路塹開挖盡量避開雨季，若無法規(guī)避雨季，則需要建設(shè)排水系統(tǒng)和抽水設(shè)施。路塹開挖至樁板墻頂后，根據(jù)設(shè)計(jì)的鎖口尺寸在原地面下挖10 cm，然后進(jìn)行護(hù)壁和鎖口鋼筋的制作并及時(shí)進(jìn)行模板安裝，同時(shí)要在井口四周挖好排水溝，設(shè)置地表截、排水及防滲設(shè)施。

由于本工程鄰近營(yíng)業(yè)線施工，避免采用爆破方式。所以項(xiàng)目部擬定樁內(nèi)土石方的開挖主要采用人工開挖，輔以風(fēng)鎬風(fēng)鉆，先中間后周邊。為保證施工安全，挖深超過6 m后，要用鼓風(fēng)機(jī)連續(xù)向孔內(nèi)送風(fēng)，風(fēng)管口要求距孔底1 m左右，孔內(nèi)照明采用低壓電源（36 V、100 W）的防爆燈，燈炮離孔底2.0 m，并且是防水帶罩的安全燈具。樁口周圍設(shè)圍護(hù)欄。每天操作工人下井前必須檢測(cè)井底是否有有害氣體，樁孔上人員密切注視觀察樁孔下人員的情況，使用對(duì)講機(jī)通訊，互相響應(yīng)，切實(shí)預(yù)防安全事故的發(fā)生。局部遇較大孤石時(shí)，采用周邊鉆心法，逐層剔除。土方運(yùn)輸:在孔口安裝吊架，盡可能使用電動(dòng)提升機(jī)，電動(dòng)提升機(jī)必須配有自鎖裝置，用吊桶人工提升到孔外指定地點(diǎn)堆放。

每掘進(jìn)1.0 m（若遇軟弱層易塌方部位可根據(jù)模板規(guī)格減短進(jìn)尺），及時(shí)進(jìn)行護(hù)壁處理；施工護(hù)壁的程序：安設(shè)護(hù)壁鋼筋→安裝護(hù)壁模板→樁孔中心點(diǎn)校正模板→澆注護(hù)壁砼，上下護(hù)壁間應(yīng)搭接50 mm。當(dāng)砼達(dá)到一定強(qiáng)度(一般為24 h)后拆模，依次循環(huán)類推進(jìn)行挖孔施工。

樁身開挖至設(shè)計(jì)樁底后，吊機(jī)下放預(yù)制好的鋼筋籠，鋼筋籠下放完成后孔口安裝串筒，完成樁身混凝土澆注?？够瑯冻尚秃?，路基面以上樁體間土石方進(jìn)行挖除，同時(shí)鑿除成孔時(shí)完成的砼護(hù)壁。安裝預(yù)制的混凝土擋土板，完成墻后回填。

2.2 工效分析

樁板墻節(jié)點(diǎn)工序流程：施工準(zhǔn)備→樁身開挖→鋼筋籠安裝→樁身混凝土澆注→擋土板安裝→墻背回填。

根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)結(jié)合工程概況：施工準(zhǔn)備需要5天；樁身開挖10組人，每組2人2個(gè)作業(yè)面施工，需要60天：鋼筋籠安裝，起重機(jī)2臺(tái)，需要5天；樁身混凝土澆注1天；擋土板安裝吊機(jī)2臺(tái)，需要3天；墻后回填，挖機(jī)2臺(tái)，吊機(jī)2臺(tái)，人工10人，需要3天。其中擋土板預(yù)制及鋼筋籠制作可同步施工，但另需人工10人20天完成。

綜上所述，為保證施工進(jìn)度，樁板墻施工總工期需要77天，人員總投入30人，各種設(shè)備包括挖機(jī)2臺(tái)，起重機(jī)2臺(tái)，空壓機(jī)10臺(tái)，小型設(shè)備如風(fēng)鎬、鋼筋切割機(jī)等。

3 預(yù)應(yīng)力錨索在重力式擋墻中的應(yīng)用及工效分析

3.1 施工工藝

當(dāng)開挖接近路塹擋墻邊坡時(shí)，由于高度過高，擋墻施工臨時(shí)邊坡采用錨噴臨時(shí)防護(hù)。為防止發(fā)生小塊掉落，外部采用15×15尼龍網(wǎng)進(jìn)行掛網(wǎng)防護(hù)，尼龍網(wǎng)固定于錨桿上。

在鉆孔施工前，將施工場(chǎng)地找平，利用全站儀準(zhǔn)確定處錨索位置，并要布設(shè)木樁或鋼筋樁標(biāo)出樁位；布設(shè)樁位以后再與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行比較是否符合設(shè)計(jì)，如有變化及時(shí)與設(shè)計(jì)單位反饋，以便進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)方案。

首先，預(yù)應(yīng)力錨索孔道采用鉆孔法成孔，鉆機(jī)就位前先檢查已預(yù)埋在樁上的鋼管位置、傾角，符合要求后把鉆機(jī)牢固安置在作業(yè)平臺(tái)上。最后，鉆孔時(shí)應(yīng)定段檢查孔洞前方的偏移情況，以便及時(shí)采取措施，確?？孜徽_，記好鉆入孔內(nèi)的鉆桿數(shù)量，以便核對(duì)鉆孔深度。

達(dá)到鉆孔深度后，將注漿管和錨索均放入到鉆孔內(nèi)，在安裝時(shí)為了避免錨頭與孔壁接觸，從而影響工程，需要使用橡膠綁扎錨頭。在安裝注漿管時(shí)位置與孔底距離10 cm。漿液配合比通過試驗(yàn)確定，錨孔灌漿采用從孔底返漿法進(jìn)行，灌漿壓力為0.6 MPa～0.8 MPa，由孔底向上返漿，孔內(nèi)空氣順錨索孔排出，隨錨孔灌漿體外長(zhǎng)度的增長(zhǎng)而逐步將灌漿管抽拔出孔外，再拆除孔口外的單節(jié)灌漿管，然后將灰漿泵的軟管與孔內(nèi)灌漿管接好再繼續(xù)灌漿，直至把錨固段孔灌完。

預(yù)應(yīng)力錨索錨固段注漿完成后進(jìn)行擋土墻施工。墻身砼采用混凝土擋墻，首排泄水孔以上墻背連續(xù)設(shè)置0.2米厚無砂混凝土塊反濾層。模板采用竹膠板，1 m高分層澆注成型。模板固定架采用Φ48鋼管搭設(shè)雙排支撐架，兼做施工腳手架，同時(shí)保證模板的變形量不大于2 mm，內(nèi)部設(shè)模板鋼檔，用Φ16對(duì)拉螺栓固定。模板架立之前，均勻涂抹專用脫模劑，砼由拌和站集中拌和或現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械拌合，砼泵輸送入模或人工運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)入模。擋土墻施工時(shí)注意預(yù)埋加強(qiáng)鋼筋，分層位置做好鑿毛處理，并設(shè)置接茬鋼筋。澆注過程中注意對(duì)錨索位置鋼套管的保護(hù)，確保鋼套管的密封及定位。

待擋墻混凝土強(qiáng)度及彈性模量符合設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索張拉。檢查張拉作業(yè)所需的工作平臺(tái)、腳手架，并固定牢靠。張拉機(jī)具就位后，先進(jìn)行空載試運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查其運(yùn)行狀態(tài)及可靠性。張拉作業(yè)須采用以張拉力為主，伸長(zhǎng)值校核的雙控操作方法。張拉加載及卸載應(yīng)緩慢平穩(wěn)，加載速率每分鐘不得超過0.1σcon，卸載速率每分鐘不得超過0.2σcon。錨索張拉至設(shè)計(jì)應(yīng)力待壓力表穩(wěn)定后鎖定，持荷穩(wěn)壓時(shí)間不得小于10 min。

張拉段灌漿與錨固段相同，從錨具口灌漿，排氣管排氣，直至排氣管流出與灌注端濃度相同白漿液即可封口。封錨灌漿要在錨索張拉鎖定后3 d內(nèi)進(jìn)行。要求須將外錨頭（鋼墊板）用混凝土保護(hù)起來。用手提式切割機(jī)把錨頭外露鋼絞線切掉，錨頭部分涂刷防腐劑；然后支模；錨板、預(yù)應(yīng)力鋼絞線及其周圍必須清理干凈，結(jié)構(gòu)物表面鑿毛并清洗干凈后澆筑混凝土。

3.2 工效分析

預(yù)應(yīng)力錨索擋墻節(jié)點(diǎn)工序流程：施工準(zhǔn)備→臨時(shí)坡面防護(hù)→腳手架搭設(shè)→鉆孔→錨索安裝→錨固端注漿→擋墻施工→錨索張拉→張拉端注漿→封錨。

現(xiàn)場(chǎng)施工情況：施工準(zhǔn)備及臨時(shí)坡面防護(hù)需要5天；腳手架搭設(shè)與鉆孔作業(yè)為平行作業(yè)，潛孔鉆2臺(tái)，需要13天；錨索安裝人工10人，需要5天。錨固端注漿，人工5人，需要1天；擋墻施工，起重機(jī)1臺(tái)，人工20人，需要16天；張拉端注漿，千斤頂4個(gè)，人工10人，需要2天；封錨，人工10人，需要2天。

綜上所述，預(yù)應(yīng)力錨索擋墻總工期需要44天，人員總投入30人，各種設(shè)備包括起重機(jī)1臺(tái)，潛孔鉆2臺(tái)，小型設(shè)備如千斤頂、注漿機(jī)等。

4 兩種施工技術(shù)對(duì)比

傳統(tǒng)樁板墻與預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)工藝及工效分析如表1。

表1 兩種施工技術(shù)對(duì)比

由表1可知，傳統(tǒng)樁板墻施工在外部環(huán)境受控下如遇無法爆破施工時(shí)，需要投入大量人力、物力和大型機(jī)械設(shè)備。在工效上，人力、物力投入方面預(yù)應(yīng)力錨索擋墻有明顯的優(yōu)勢(shì)。在施工技術(shù)水平提升下，工程建設(shè)注重施工的工效性、經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，預(yù)應(yīng)力錨索擋墻施工方法較傳統(tǒng)樁板墻施工方法有較大優(yōu)勢(shì)，同時(shí)采用錨索加強(qiáng)結(jié)構(gòu)面應(yīng)力與抗傾覆力，預(yù)錨固措施能夠借助巖土層強(qiáng)度，以此實(shí)現(xiàn)支護(hù)效果。不僅提升工程建設(shè)效率，節(jié)約施工成本，同時(shí)還能夠維護(hù)工程建設(shè)的質(zhì)量與安全，因此在基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用普及率不斷提升，全面凸顯出技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。