復(fù)雜地質(zhì)條件下預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻施工技術(shù)

張啟學(xué)

(中國水電建設(shè)集團十五工程局有限公司，陜西 西安 710065)

1 工程概況

某高速公路工程AK0+690～LK30+850段路基屬陡坡路基深挖路塹，場區(qū)地處侵蝕中山區(qū)斜坡地帶，覆蓋層主要為殘坡積灰黃色砂質(zhì)黏土夾碎、礫石，下層巖性為全～強風(fēng)化石英砂巖，巖體碎裂，結(jié)構(gòu)松散。該段右側(cè)深挖路塹邊坡最大開挖高度46.5 m，邊坡防護形式第一、二級邊坡為錨桿框架梁，第三級邊坡為預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻，第四級與第五級邊坡為預(yù)應(yīng)力錨索框架梁。其中第三級邊坡預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻抗滑樁樁中心間距5 m，樁長24 m(錨固段長14 m，外露段10 m)，矩形抗滑樁尺寸2.0 m×3.0 m。預(yù)應(yīng)力錨索長38 m(錨固段長10 m)，擋土板墻頂部至底部厚32 cm～40 cm漸變。

2 預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻施工工藝

通常預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻施工在開挖本級邊坡土石方后先施工抗滑樁下部錨固段，后施工上部外露段，然后施工擋土板墻，擋土板墻施工完成并達到強度要求后進行墻后填土，最后進行預(yù)應(yīng)力錨索施工。該方法工序復(fù)雜，且邊坡開挖后不能及時防護，由于邊坡巖體破碎，長時間裸露存在很高的安全隱患，也給下方抗滑樁施工帶來較大的安全風(fēng)險。本工程施工對其工序進行了優(yōu)化調(diào)整，在預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻上級邊坡開挖防護后，先不開挖本級邊坡，而是先將抗滑樁外露段和錨固段一起施工，后開挖外露段外側(cè)邊坡土石方，然后進行護面擋土板墻的現(xiàn)澆施工，最后施工預(yù)應(yīng)力錨索。這樣既減少了開挖邊坡的裸露時間，又大大降低了抗滑樁施工時的安全風(fēng)險，同時省去了墻后填土工序，簡化了工序流程，保證了施工安全和質(zhì)量。

2.1 施工工藝流程

總體施工工藝流程為：施工準備→抗滑樁開挖→混凝土護壁→樁孔驗收→鋼筋制安→樁身混凝土澆筑→開挖外露段外側(cè)邊坡土體→擋土板墻現(xiàn)澆→預(yù)應(yīng)力錨索施工。

2.2 施工工藝

2.2.1 抗滑樁施工

1)樁身開挖的準備工作。

施工前在靠近樁位邊坡上設(shè)置邊坡變形觀測點，平整場地，修筑和硬化作業(yè)平臺并在場地四周做好臨時截排水溝截排外來流水。

2)測量放樣。

依據(jù)設(shè)計圖紙，進行樁位的現(xiàn)場施工放樣，并在樁位四周放樣出4個護樁，便于孔樁作業(yè)人員能夠自行復(fù)核校對。

3)抗滑樁孔口部分處理。

按照現(xiàn)場放樣，進行抗滑樁孔口施工。按照抗滑樁尺寸開挖樁內(nèi)土體，下挖至1 m時，采用與樁身同等級混凝土施作鎖口和護壁。鎖口比護壁超厚30 cm，并和護壁混凝土一起澆筑，頂面高出地面30 cm以上，用來防止樁孔開挖時井口沉陷和截擋雨水倒灌。

4)設(shè)備安裝。

鎖口護壁施工完成后在孔口平臺上安裝卷揚機提升設(shè)施，用來提升吊桶出渣及下送護壁混凝土。卷揚機配重應(yīng)進行計算配置，保證最大起吊重量時無傾覆。

5)樁孔節(jié)段循環(huán)開挖、支護。

a.掘進：抗滑樁掘進依據(jù)現(xiàn)場巖性，采用人工或風(fēng)鎬開挖，遇到巖質(zhì)較硬段時，需淺眼爆破開挖，爆破鉆孔及用藥量參數(shù)要現(xiàn)場試驗確定，并及時根據(jù)開挖巖體情況動態(tài)調(diào)整。當(dāng)開挖遇到較大滲水或不良地質(zhì)情況時，須調(diào)整開挖進尺和護壁參數(shù)，并立即進行護壁施工以防塌孔。

b.出渣：樁基開挖采用提升吊桶出渣，提升設(shè)備必須安裝限位裝置，每次裝渣量不超過吊桶的2/3；孔口采用人工小斗車運輸。

c.護壁：樁孔護壁根據(jù)圍巖情況配置護壁鋼筋，鋼筋一般采用12 mm或14 mm的螺紋鋼筋，鋼筋間距25 cm。護壁模板采用定制鋼模板，每倉護壁模板頂搭設(shè)水平向混凝土存料平臺，便于存料及人工入倉混凝土。護壁厚一般為20 cm，混凝土使用C25混凝土，采用吊桶下放至存料平臺上，人工鐵鍬入倉，采用小型插入式振搗棒振搗。護壁每節(jié)按1 m控制，不良地質(zhì)段按30 cm～50 cm控制，做到隨挖隨護，防止塌孔和確保施工安全。挖孔與護壁施工盡量連續(xù)作業(yè)，不得中途停頓及長時間停放。樁底2 m范圍內(nèi)須人工開挖，保證樁底基巖的完整性。

d.抗滑樁臨時支撐系統(tǒng)：由于抗滑樁為方形截面，不利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，尤其是遇到嚴重滲水、突水、涌泥、流沙等不良地段，護壁更容易破壞坍塌，故在這些地段需進行護壁的臨時支撐。在四周護壁混凝土中心預(yù)埋U型鋼筋，緊貼護壁四周用Ⅰ12工字鋼與預(yù)埋鋼筋焊接形成圍檁，然后用制作好的十字形Ⅰ12工字鋼十字居中直角對撐，視現(xiàn)場情況每50 cm～100 cm一道。樁基終孔后從上至下依次拆除支撐工字鋼，并對孔底采用混凝土封底。

6)鋼筋制安。

抗滑樁鋼筋在孔內(nèi)綁扎，縱向主筋采用直螺紋套筒連接，逐根下放入孔內(nèi)。主筋與箍筋按圖紙定位綁扎，間距均勻，綁扎牢固，一次成形。

鋼筋制作安裝時在箍筋內(nèi)側(cè)預(yù)埋設(shè)4根φ 57 mm×3 mm超聲波檢測鋼管，鋼管長度與樁等長，后期用于檢測樁身完整性。檢測管底部采用鋼板焊接密封，管內(nèi)注入清水，頂端口加蓋封閉，以防落入雜物造成孔管堵塞。

7)樁身混凝土灌注。

樁身混凝土通過導(dǎo)管下料，出料口距混凝土澆筑面不宜超過1 m，混凝土采用φ 70 mm插入式振動棒振搗，振搗時盡量避免碰撞鋼筋，混凝土水平分層澆筑厚度不宜超過30 cm，振搗棒插入下層混凝土5 cm以上，確保層間結(jié)合良好，防止產(chǎn)生斷樁。振搗要快插慢提，均勻密實，樁基混凝土應(yīng)一次性澆筑完畢。

8)樁基檢測。

待樁基施工完畢達到14 d齡期后進行100%的完整性檢測。

2.2.2 擋土板墻施工

抗滑樁施工完成后，按設(shè)計進行樁身外露段邊坡土方石開挖施工。開挖采用挖掘機分層開挖，開挖時以抗滑樁護壁混凝土為分界，確保不破壞護壁混凝土，盡量保證開挖后斷面齊整。土方石開挖至設(shè)計斷面后，在抗滑樁身進行連接筋鉆孔，鉆孔直徑39 mm～42 mm，孔深深入抗滑樁內(nèi)1 m，孔內(nèi)注入化學(xué)膠封孔。連接筋采用32 mm螺紋鋼筋，外露段設(shè)直角彎鉤，伸入擋土板墻橫向鋼筋內(nèi)側(cè)，每根抗滑樁連接筋橫向設(shè)置兩排，縱向間距25 cm。

樁身連接筋植入施工完成后，進行擋土板墻鋼筋施工，鋼筋現(xiàn)場綁扎，橫向鋼筋與連接筋焊接牢固。擋土板墻模板采用鋼模，從下往上立模澆筑，每3 m分倉，10 m分縫，泵送入倉，振搗密實。

在抗滑樁及擋土板墻施工時按設(shè)計圖紙位置提前預(yù)留錨索孔。

2.2.3 預(yù)應(yīng)力錨索施工

在擋土板墻混凝土強度達到設(shè)計強度后，方可施工預(yù)應(yīng)力錨索。

1)鉆孔：用鋼管搭設(shè)腳手架及錨索施工作業(yè)平臺，在已施工擋土板墻上找出預(yù)留的錨索孔，鉆機采用潛孔沖擊鉆，鉆孔直徑為130 mm，鉆機就位后按設(shè)計角度進行鉆孔，鉆孔深度為錨索設(shè)計長度另加0.5 m以上，嚴格控制鉆孔角度和鉆孔方向。鉆進過程中若出現(xiàn)不回風(fēng)、塌孔、卡鉆等現(xiàn)象或因地質(zhì)巖層破碎、裂隙發(fā)育等復(fù)雜地質(zhì)條件，應(yīng)進行孔道固結(jié)灌漿處理。

2)制索及安裝：鋼絞線采用無粘結(jié)鋼絞線，按設(shè)計長度采用切割機切割滿足錨索設(shè)計及張拉操作要求(一般為0.8 m)的長度，切口整齊無散頭，錨固段除去油污，用擴張環(huán)、緊箍環(huán)把已處理好的鋼絞線按設(shè)計圖要求組合在一起制成錨索，錨索上應(yīng)有一根通至底部的灌漿管。錨固段每隔1 m將鋼絞線用φ 65緊箍環(huán)和φ 100擴張環(huán)固定，以使其成棗核狀，在錨索端頭套上φ 78鋼管導(dǎo)向帽。預(yù)應(yīng)力錨索驗收合格后采用人工安裝人工推入。

3)注漿：錨索安裝完成后用M30水泥砂漿進行注漿，砂漿用攪拌機拌和。注漿用量一般為設(shè)計用漿量的120%，不良地質(zhì)段要超灌處理，注漿至孔口返漿并漿面穩(wěn)定后停止。

4)錨頭斜托混凝土澆筑：錨頭斜托采用定制模具，混凝土澆筑時保證斜托頂面與錨孔軸線垂直，混凝土澆筑結(jié)束后將承壓鋼板固定在斜托頂面上。

5)錨索張拉：錨孔注漿體強度達到設(shè)計要求后即可進行張拉，先進行初值預(yù)拉，后預(yù)應(yīng)力張拉。張拉時預(yù)應(yīng)力值分成3級～5級進行循環(huán)張拉，每級的張拉荷載為設(shè)計張拉力的1/3～1/5。每次循環(huán)間隔時間，巖石地層1 h為宜，土質(zhì)地層24 h為宜，分級張拉時每次加載需穩(wěn)定20 min左右。張拉預(yù)應(yīng)力采用引伸量與張拉力雙控，以引伸量為主，引伸量誤差±6%范圍。張拉結(jié)束后觀察3 d，若預(yù)應(yīng)力損失過大則進行補張拉。

6)自由段封孔注漿及封錨：預(yù)應(yīng)力張拉完成后在自由段立即注入M30水泥砂漿封孔，注漿管從預(yù)留孔插入至錨固段，邊拉邊注漿，注漿至錨索孔飽滿密實。自由段封孔注漿完畢后，進行錨索承載能力檢測，合格后用砂輪切割機切除多余的鋼絞線(保留不小于5 cm的防滑段)，最后用C30細石混凝土封錨。

3 施工安全及質(zhì)量控制

1)抗滑樁隔樁分節(jié)開挖，開挖一節(jié)防護一節(jié)，并在開挖過程中隨時復(fù)核校正垂直度和截面尺寸。

2)抗滑樁孔口四周必須設(shè)置不低于1.2 m的安全防護圍欄，圍欄須牢固可靠，并用密目網(wǎng)進行封閉，安設(shè)安全標識標牌。未進行挖孔作業(yè)時，孔口要用鋼筋網(wǎng)片或特制井蓋進行覆蓋。

3)工作人員上下樁孔時采用爬梯，不得乘坐吊桶上下?？卓诘孛孀鳂I(yè)人員必須佩戴有防墜器的安全帶和扣好保險扣，安全帶的另一端應(yīng)固定在孔口周邊可靠裝置上。

4)孔口要清理干凈，2 m范圍內(nèi)嚴禁堆放雜物及工具物品，防止其墜落傷人；孔口10 m內(nèi)不得棄渣及存放大堆材料。

5)樁身灌注混凝土必須有備用發(fā)電機，以防止意外中止。混凝土應(yīng)邊灌注邊振搗，要一次性灌注至孔口設(shè)計標高。

6)擋土板墻主筋必須采用焊接形式接長，不得綁扎。不良地質(zhì)段錨索鉆孔要求干鉆，嚴禁采用水鉆，以防止水鉆施工惡化邊坡巖體和降低孔壁的粘結(jié)性能。

4 結(jié)語

通過工程施工實例，總結(jié)和實踐出了一種比較新的應(yīng)對復(fù)雜地質(zhì)條件下的預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻施工工藝技術(shù)，該施工技術(shù)簡化了原施工工序流程，不僅提高了施工安全性，也加快了施工進度，方法簡便，工藝清晰，更利于現(xiàn)場施工操作和施工管理，為我國類似復(fù)雜地質(zhì)條件下的預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻施工提供了新經(jīng)驗、新方法、新技術(shù)。