高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索框格梁關(guān)鍵工序施工技術(shù)研究

黃 嶺

（中鐵十四局集團有限公司市政工程分公司，山東青島 266061）

1 研究背景

隨著高邊坡施工技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，預(yù)應(yīng)力錨索框格梁技術(shù)在高邊坡施工中得到了廣泛應(yīng)用，錨索框格梁在運營過程中的安全穩(wěn)定一直是高邊坡防護的關(guān)鍵控制目標。

在高邊坡安全穩(wěn)定理論研究方面，熊寶林等[1]對預(yù)應(yīng)力錨索格子梁進行三維有限元模擬，計算安全系數(shù)，證明加固體系安全穩(wěn)定。趙久歡[2]對高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)梁體系固坡機制進行研究，以邊坡安全系數(shù)為控制指標提出該類支護結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計參數(shù)。向安田[3]對高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索格梁的承載機制進行研究，確定錨索的荷載傳遞原理和破壞機制，分析錨索預(yù)應(yīng)力損失的一般規(guī)律及其影響因素。

在高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索框格梁施工方面，倪初冬等[4]對錨索施工工藝流程、施工注意事項進行探討，提出錨索施工的關(guān)鍵為鉆孔深度、錨索安裝、注漿、預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量，尤其錨索的張拉工作是關(guān)鍵。徐來銀[5]、陳小金[6]、靳永貴[7]分別從不同角度介紹高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索框格梁施工工藝技術(shù)，但均未說明哪些工序是保證高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索框格梁支護體系安全運營的關(guān)鍵。

研究多從力學(xué)理論以及施工流程進行獨立分析，結(jié)合施工分析質(zhì)量影響受力變化較少。文章在這些研究的前提下分析預(yù)應(yīng)力錨索框格梁施工各個環(huán)節(jié)，以江西省廣吉（廣昌—吉安）高速公路中的一段高邊坡施工為研究對象，基于路塹邊坡巖土體較破碎、松散，易發(fā)生坡面滑塌的圍巖性質(zhì)，分析關(guān)鍵工序施工質(zhì)量對高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索框格梁支護體系的影響。

2 預(yù)應(yīng)力錨索框格梁受力體系失效分析

（1）受外界自然條件變化的作用，圍巖性質(zhì)發(fā)生改變，錨索的錨固力對地層密度變化反應(yīng)敏感。

（2）錨索孔內(nèi)黏結(jié)介質(zhì)性質(zhì)變化，孔內(nèi)黏結(jié)介質(zhì)的橫向破壞或斷裂，錨固效果急劇惡化。

基于這兩種失效原因，保證預(yù)應(yīng)力錨索框格梁安全穩(wěn)定的關(guān)鍵在于施工過程中減少高邊坡擾動，做好邊坡防護，減少自然環(huán)境對邊坡的侵蝕作用；預(yù)應(yīng)力錨索成孔、注漿形成均勻穩(wěn)定的固結(jié)體。

3 預(yù)應(yīng)力錨索框格梁關(guān)鍵工序施工技術(shù)

3.1 地表截流排水

邊坡開挖前，在坡頂依據(jù)山形特點，對山體表面地形地貌進行截排水施工，截排水施工控制的關(guān)鍵為確保高邊坡施工及運營階段大氣降水不會影響邊坡的穩(wěn)定以及沖刷侵蝕邊坡，使地表水能夠順利地匯集進入截水溝，水溝邊緣密實不會出現(xiàn)侵蝕現(xiàn)象，排水斷面銜接順暢便利水流通過。

3.2 錨索成孔

錨索成孔孔位、打設(shè)角度符合設(shè)計要求，成孔后孔徑、孔深符合設(shè)計要求，注漿前孔內(nèi)清潔無雜物，無縮孔現(xiàn)象。在實際施工過程中，成孔地層常出現(xiàn)巖石破碎、松軟、飽和水等不良地質(zhì)，需要根據(jù)實際工況采用跟套管工藝護壁；成孔優(yōu)先采用干式成孔，防止鉆孔過程中惡化斜坡基巖的地質(zhì)條件，保證孔壁黏結(jié)性能，禁止噴水成孔；鉆進過程中，嚴格控制成孔速度，防止鉆具扭曲、變形、難以固定等事故發(fā)生；成孔后用高壓空氣（風(fēng)壓0.2～0.4 MPa）除去孔內(nèi)的巖粉和水；插入錨索前觀察成孔質(zhì)量，圍巖穩(wěn)定時可直接插入錨索，圍巖不穩(wěn)定時可留置套管，在注漿過程中隨注漿體位置變化逐漸拔出套管。

3.3 錨索體安裝

正式將錨索體放到錨孔準備階段，為了保證錨索體組裝符合設(shè)計要求，必須對錨索體制作質(zhì)量進行檢查。

（1）清理干凈錨孔內(nèi)與錨孔外的周遭雜物。

（2）錨索體長度符合設(shè)計錨孔深度相符。

（3）錨索體沒有非常態(tài)現(xiàn)象（如明顯彎曲以及明顯扭轉(zhuǎn)等）。

（4）錨索防護介質(zhì)不存在損傷情況。

正式將錨索體安放入錨內(nèi)的過程中，應(yīng)避免錨索體出現(xiàn)擠壓、玩去或扭轉(zhuǎn)情況，其如空傾角應(yīng)與錨孔傾角在方位上保證一致性；推送時必須保證平順，杜絕出現(xiàn)抖動、扭轉(zhuǎn)或串動行為，避免中途出現(xiàn)散束和卡阻。

3.4 注漿

注漿材料為水灰比0.45～0.50的純凈水泥漿，漿液制備完成后立即使用；注漿前排出注漿管道內(nèi)的空氣，插入孔底，計算注漿液面位置緩慢拔出注漿管，保證漿液從孔底向孔口流動；注漿分兩次進行，初次注漿完成后，設(shè)專人監(jiān)控孔口漿液位置變化，發(fā)現(xiàn)液面收縮時，立即進行補漿直至漿液凝固至設(shè)計要求深度；采用跟套管護壁成孔錨索時，應(yīng)先在套管內(nèi)注漿至設(shè)計液面位置，依次拔管，拔一節(jié)管補漿一次，液面保持為設(shè)計深度。

3.5 張拉鎖定

（1）錨筋張拉。

錨筋張拉程序中，應(yīng)嚴格按照設(shè)計要求作業(yè)。邊坡錨固工程的錨筋張拉宜采用超張拉，超張拉力值為設(shè)計拉力值的1.1～1.2倍。錨筋張拉力值宜分兩次張拉作業(yè)施加，第一次張拉作業(yè)力值為設(shè)計張拉力值的一半，第2次張拉作業(yè)直至超張拉力值。每次張拉宜分為5～6級進行，第1次張拉需要穩(wěn)定30 min，其余每級持荷穩(wěn)定時間為5 min，分別記錄每級荷載對應(yīng)錨筋體的伸長量。

同一結(jié)構(gòu)單元上的錨筋張拉應(yīng)同步進行，確保結(jié)構(gòu)受力均勻，避免局部變化和相互影響。如果受施工設(shè)備和結(jié)構(gòu)條件限制，應(yīng)結(jié)合上述兩次張拉作業(yè)，根據(jù)結(jié)構(gòu)單元受力特點與規(guī)律，按照合理的方式進行循環(huán)張拉。如采用循環(huán)張拉，在第1次張拉作業(yè)時，按照先左右后中間，先上下后中間和先對角后中間的作業(yè)原則進行，結(jié)合具體結(jié)構(gòu)單元受力特點和錨孔布置情況，擬定合理的張拉方案。第2次張拉作業(yè)時，按照第1次張拉作業(yè)順序循環(huán)張拉作業(yè)，直至張拉滿足設(shè)定最大張拉荷載值。

（2）錨筋鎖定。

錨筋張拉至設(shè)定最大張拉荷載值，持荷穩(wěn)定10～15 min，卸荷進行鎖定作業(yè)。鎖定使用的錨具和夾片應(yīng)符合技術(shù)標準與相關(guān)質(zhì)量要求。發(fā)現(xiàn)有明顯預(yù)應(yīng)力損失時，應(yīng)及時進行補償張拉。

3.6 框格梁基面清理

框格梁一般露出地面0.1～0.2 m，現(xiàn)場對硬巖切割坡面進行確認可以使框格梁的埋深變淺，但需要設(shè)置砂漿組砌的瓦礫，使排水坡面保持平順，以免坡面被排水侵蝕?？蚋窳毫⒛Ｇ皺z查槽內(nèi)基面，清除基面松動巖石及雜物，若框架梁槽挖空過多，超挖部分用同標號砂漿或混凝土回填。

3.7 框格梁澆筑

框格梁澆筑的關(guān)鍵為控制澆筑完成混凝土與基巖密貼，接觸位置混凝土密實，無氣孔、疏松等缺陷，預(yù)防混凝土離析和預(yù)防模版漏漿造成的爛根現(xiàn)象。

3.8 框格梁排水處理

框格梁澆筑完成拆模后，立即對框格梁與基巖接觸邊緣進行處理；處理的原則為控制坡面流水方向，確保流水匯集不會延框格梁邊緣沖刷基巖；流水不會在框格梁內(nèi)部匯集滯留，尤其在節(jié)點處，造成水體浸泡錨索與框格梁連接位置，導(dǎo)致該區(qū)域圍巖性質(zhì)變化造成錨索應(yīng)力失效。

4 工程實例分析

廣吉高速公路高邊坡框格梁設(shè)計為矩形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致降雨后坡面水延框格梁邊緣向錨索匯集。為減少水對預(yù)應(yīng)力錨索框格梁支護體系的危害，應(yīng)在施工過程中加強坡頂截排水施工技術(shù)及質(zhì)量控制，確保坡頂水不會與坡面水交匯。錨索成孔階段，根據(jù)圍巖變化局部采用跟套管施工及注漿工藝確保注漿體施工質(zhì)量；框格梁施工階段，嚴格進行基面處理和澆筑質(zhì)量控制，確保了框格梁與基面接觸部位無缺陷；框格梁澆筑完成后，及時進行坡面排水處理，預(yù)防坡面水對框格梁接觸基巖的沖刷、侵蝕破壞。

坡面框格布置如圖1所示。

圖1 坡面框格布置

5 結(jié)語

為了控制高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索框格梁應(yīng)力不在運營階段失效，應(yīng)在施工過程中通過工藝控制確保水害不會對框格梁與基巖接觸位置產(chǎn)生沖刷侵蝕的危害以及注漿體不會產(chǎn)生斷裂或破壞。地表截排水必須根據(jù)坡頂山體地形地貌以及地表巖體地質(zhì)特征進行特殊設(shè)計，確保地表水不會對坡頂巖體產(chǎn)生沖刷侵蝕，尤其不會對截水溝產(chǎn)生沖刷、侵蝕破壞。注漿前應(yīng)根據(jù)鉆孔施工過程判斷成孔質(zhì)量，確保注漿形成均勻的柱狀固結(jié)體，特殊條件下采用跟套管施工工藝回退注漿。框格梁施工完成后，立即進行缺陷消除和坡面排水處理，確保坡面水不會對框格梁與基巖接觸面產(chǎn)生沖刷侵蝕后再進行錨索預(yù)應(yīng)力施工。