高邊坡防護(hù)中的預(yù)應(yīng)力錨索框架梁技術(shù)

何耀輝

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局天水礦產(chǎn)勘查院，甘肅天水741024）

0 引言

現(xiàn)階段，我國(guó)人口數(shù)量逐漸增多，對(duì)快速建設(shè)道路的需求變得越來越迫切，道路修建工程已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中密不可分的部分。在城鄉(xiāng)道路建設(shè)過程中，高邊坡的穩(wěn)固性起到至關(guān)重要的作用，決定道路是否能夠安全運(yùn)行。在高邊坡防護(hù)工程建設(shè)過程中，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索框架梁技術(shù)是極為關(guān)鍵的，也是在當(dāng)前城鄉(xiāng)道路建設(shè)中，最常運(yùn)用的一項(xiàng)技術(shù)手段。應(yīng)用此技術(shù)使高邊坡的原位結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固，加大其受力條件，同時(shí)改善邊坡巖土體的變形情況，使巖土體變得更加安全和穩(wěn)定。目前，在我國(guó)高邊坡防護(hù)工程中，預(yù)應(yīng)力錨索框架梁技術(shù)被應(yīng)用得越來越廣泛，并且取得了一定的效益。

1 錨索的作用原理

錨索就是指在錨固主纜的過程中，把主纜分成很多股鋼束，用于固定錨錠的鋼束稱之為錨索[1]。應(yīng)用錨索可以有效穩(wěn)定土體臨空面和破裂面之間破裂的土體，在進(jìn)行高挖方路段的挖方時(shí)，可以使原狀土的挖方次數(shù)變少，從而對(duì)生態(tài)環(huán)境起到保護(hù)作用。錨索的工作原理是在應(yīng)用錨索的張拉預(yù)應(yīng)力過程中產(chǎn)生反作用力。

通常在樁身鎖定錨具，在挖方的過程中錨定樁身便可以起到防止土體破裂的作用，利用錨索產(chǎn)生的反作用力，增強(qiáng)破裂土體的穩(wěn)定性。

2 錨索框架梁工程的施工原理

在進(jìn)行高邊坡防護(hù)施工過程中，錨索的應(yīng)用是必不可少的。通常減少挖掘高挖方地段的原狀土挖掘次數(shù)，能夠使破裂的土體更加穩(wěn)固，盡最大可能地避免生態(tài)環(huán)境遭到破壞。錨索是新時(shí)代高邊坡防護(hù)施工中廣泛應(yīng)用的一種施工工藝結(jié)構(gòu)。錨索框架梁的施工原理為：主要依附于應(yīng)用錨索的張拉，進(jìn)而加大預(yù)應(yīng)力，再固定樁體。通常應(yīng)用錨具進(jìn)行錨固，錨索便能夠產(chǎn)生反作用力，作用力就會(huì)傳輸?shù)狡屏训耐馏w中，對(duì)破裂的土體起到穩(wěn)固的作用。錨索預(yù)應(yīng)力兩側(cè)分別由錨固段和樁身承受，中間傳遞到破裂土體中。

3 錨索框架梁的結(jié)構(gòu)形式以及布置

錨索一般長(zhǎng)度為19.5～29.9mm，錨固段的長(zhǎng)度為10m，間距為3m，錨孔的斜角為15o，直徑長(zhǎng)度為110mm，錨索的單孔錨固力可以達(dá)到260kN[2]。在建立錨梁的過程中，一般應(yīng)用C30 的鋼筋混凝土現(xiàn)澆而成，錨梁的截面為50cm×60cm。

4 預(yù)應(yīng)力錨索框架梁的重要作用

在高邊坡防護(hù)工程建設(shè)過程中，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索框架梁起到防治邊坡病害的作用。在預(yù)應(yīng)力錨索框架梁施工中，通過對(duì)邊坡體內(nèi)和巖土體內(nèi)進(jìn)行錨固和施加預(yù)應(yīng)力，使其更加穩(wěn)定，能夠有效預(yù)防坡體深層遭到破壞，從而導(dǎo)致坡體變形[3]。邊坡坡體表面的巖土被混凝土框架所覆蓋，使坡面表層的巖土不受損壞，從而有效防止其發(fā)生變形。

預(yù)應(yīng)力錨索框架梁可以用于綠化高邊坡的坡面。預(yù)應(yīng)力錨索框架梁的支護(hù)外觀多樣，形式和形狀設(shè)計(jì)都十分美觀，通常有人字形、菱形、拱形和方格形等。此外，預(yù)應(yīng)力錨索框架梁和外部環(huán)境較為統(tǒng)一，避免人工加固的痕跡暴露在外面，影響美觀。保護(hù)坡表面的水土成分不被破壞。

預(yù)應(yīng)力錨索框架梁的施工方式簡(jiǎn)單，按照從上到下的程序進(jìn)行施工，在實(shí)施過程中先加固一層，再挖下一層進(jìn)行加固。技術(shù)應(yīng)用的效率得到極大的提升，降低因技術(shù)失敗帶來坡邊破裂的風(fēng)險(xiǎn)[4]。

5 預(yù)應(yīng)力錨索框架梁技術(shù)的適應(yīng)條件

預(yù)應(yīng)力錨索框架梁技術(shù)目前應(yīng)用得極為廣泛，適用于建筑工程的很多環(huán)節(jié)。例如，很多坡面表面的土體較為松散，容易發(fā)生坡面滑坡的現(xiàn)象，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索框架梁技術(shù)可以有效避免這一現(xiàn)象的發(fā)生[5]。在工程施工中，常常遇到地下水發(fā)育的情況，應(yīng)用此技術(shù)可以起到預(yù)防和綜合治理的作用。此外，可以應(yīng)用此技術(shù)加固危險(xiǎn)的石頭，有效預(yù)防路塹邊坡出現(xiàn)順層滑坡的現(xiàn)象。預(yù)應(yīng)力錨索框架梁技術(shù)在建筑高層、地鐵車站以及地下水庫(kù)的深基坑挖掘施工中，都被廣泛使用并起到加固作用。

6 錨索框架梁的施工順序

應(yīng)用錨索框架梁施工時(shí)，第一，修整邊坡，或是清理一些塔防；第二，對(duì)邊坡進(jìn)行測(cè)量和定位；第三，施工放樣后鉆孔，并且制作錨索；第四，安裝錨索；第五，注漿；第六，注漿后進(jìn)行框架梁的施工；第七，進(jìn)行錨索預(yù)應(yīng)力張拉工藝；第八，錨索張拉后要對(duì)其進(jìn)行鎖定，鎖定并做好記號(hào)3 天過后，就可以應(yīng)用水泥漿對(duì)錨頭進(jìn)行封閉[6]。

7 錨索框架梁技術(shù)在高邊坡防護(hù)工程施工中的應(yīng)用

7.1 施工準(zhǔn)備

首先對(duì)高邊坡進(jìn)行測(cè)量，工程設(shè)計(jì)人員要根據(jù)測(cè)量結(jié)果，設(shè)計(jì)出正確合理的圖紙以及確定好施工的方案。其次參與工程的施工人員要深入地了解圖紙，并根據(jù)施工方案設(shè)計(jì)并搭建好工程作業(yè)的平臺(tái)，準(zhǔn)備好施工所用的材料，對(duì)混凝土骨料和水泥以及鋼絞線等進(jìn)行試驗(yàn)操作。再次所有參與施工的人員都詳細(xì)了解施工方案之后，施工設(shè)備與施工人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。對(duì)施工相關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)交底、施工前培訓(xùn)。待所有事項(xiàng)準(zhǔn)備好以后，擬定開工報(bào)告，最后進(jìn)行錨索基本試驗(yàn)[7]。

7.2 錨孔測(cè)放施工

高邊坡在施工過程中，通常應(yīng)用一邊挖掘，一邊加固的施工技術(shù)方案。在實(shí)際施工中挖掘一層，加固一層，為了提升邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而不能采取一直挖到底的工藝方法。按照工程立面圖中的要求，采用全站儀測(cè)量錨孔的位置，對(duì)準(zhǔn)指定位置。需要注意的是，在測(cè)放坡面距離時(shí)，既不能大于50mm，也不能小于50mm。在錨孔測(cè)放施工時(shí)，要保證高邊坡的結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)固性。一旦發(fā)現(xiàn)坡面凹凸不平的情況，需要立即調(diào)整錨孔定位，并放到合理的定位精度。錨孔測(cè)放施工方案申請(qǐng)通過后，才可以進(jìn)行下一步驟施工。

7.3 錨索鉆孔

在錨索鉆孔的過程中，相關(guān)施工人員要核對(duì)好設(shè)計(jì)圖紙，并且在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量放樣。在坡面上，將錨孔準(zhǔn)確無誤地放到做好的標(biāo)記處。鉆機(jī)在鉆孔過程中，要對(duì)準(zhǔn)方位角，并且按照?qǐng)D紙中給定的傾斜角和空位標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鉆孔。在鉆孔過程中，要避免水流流入坡體工程中，影響工程的質(zhì)量。施工人員要保持鉆孔速度的穩(wěn)定，并維持相同的鉆壓，確保鉆出的孔不扭曲、不偏斜[8]。如果發(fā)生巖層破碎的情況，應(yīng)該采用灌漿固結(jié)的方法進(jìn)行應(yīng)對(duì)，等到水泥砂漿凝固以后，再次進(jìn)行鉆孔。

在鉆孔施工之前，要對(duì)錨索的長(zhǎng)度進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，錨索的長(zhǎng)度要低于鉆孔深度50～100cm。在鉆孔的過程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生特殊情況，如滲水、卡鉆和塌孔的情況。一般在鉆孔的過程中，發(fā)現(xiàn)孔中有小石?；蚧疑忘S色且沒有粉塵的物體時(shí)，就會(huì)發(fā)生滲水。如果鉆孔已經(jīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的深度，就可以使用高壓風(fēng)，在孔內(nèi)灌入清水進(jìn)行清理。如果鉆孔的深度沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)就出現(xiàn)滲水的現(xiàn)象，要及時(shí)拔出鉆具，先洗孔，再鉆孔。如果滲水現(xiàn)象極為嚴(yán)重，要考慮錨索的黏合力是否符合工程施工的標(biāo)準(zhǔn)。如果沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，就要選擇重新注漿。

7.4 錨索制作

通常應(yīng)用0VM 系列錨具進(jìn)行高邊坡施工。在制作錨索之前，需要先檢查鋼絞線，確保每一根鋼絞線的排列都是均勻的，并且沒有彎曲。如果發(fā)現(xiàn)鋼絞線不順直，或是有機(jī)械損傷以及銹坑等，應(yīng)該立即更換新的鋼絞線。在制作自由段錨索時(shí)，應(yīng)該對(duì)鋼絞線應(yīng)用防腐工藝，如涂抹黃油。之后，在外面加上一層PVC 軟管。需要注意的是，在使用之前要充分檢查PVC 軟管的質(zhì)量，一旦發(fā)生損壞等情況，則需要更換PVC 軟管[9]。在安裝過程中，要保證緊箍環(huán)和錨固段架線環(huán)的間距為75cm。在施工過程中，通常應(yīng)用16號(hào)鉛絲纏繞在緊箍環(huán)系上，并且保證纏繞的圈數(shù)要在2 圈以上。此外在自由段的施工中，需要在2m 間距處安裝1 道架線環(huán)。

7.5 錨索安裝

在安裝錨索前，安裝人員首先要查看錨索的型號(hào)是否正確，錨索編號(hào)是否一致，之后應(yīng)用高壓風(fēng)對(duì)鉆孔清理一遍，才可以進(jìn)行錨索安裝工序。需要注意的是，在高邊坡施工過程中，需要保持錨索下料的精準(zhǔn)性，張拉段的錨索應(yīng)該預(yù)留150cm，不超過5cm 的誤差。在距地面0.5m 以上的位置，建造錨索。為了防止受到陽光暴曬和下雨等天氣影響，在制作錨索的過程中，需要搭建防曬、防雨棚[10]。一般錨索的長(zhǎng)度達(dá)25～30m，并且有一定的重量。在施工過程中，需要人工運(yùn)輸錨索，所以要保證錨索與邊坡的距離盡量短。在穿索的過程中，要將錨索順直地放入孔內(nèi)，避免發(fā)生偏離和彎曲的現(xiàn)象。

7.6 錨孔注漿

錨孔注漿通常在錨體安裝以后，需要及時(shí)灌注水泥砂漿。通常在24h 以內(nèi)，從孔底進(jìn)行注漿，并且保證在注漿的過程中不能停漿。注漿的壓力要控制在0.6～0.8MPa，并保證灌注的密度統(tǒng)一。第一次注漿完成后，待其凝固，在孔口處進(jìn)行補(bǔ)漿。通常將水泥砂漿的比例控制在1∶1，純水泥漿中水和灰的比例為0.4～0.45。完成注漿后，要清潔注漿槍、注漿管以及注漿套管，同時(shí)在進(jìn)行注漿時(shí)，要安排相關(guān)人員記錄注漿的施工過程。

7.7 格柵梁施工

在框架梁制造中，通常應(yīng)用C30 鋼筋混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑而成。錨墩的面積為60cm×60cm×40cm，框架截面的面積為30cm×30cm，由6 根或7 根豎肋以及對(duì)應(yīng)的橫梁組合成1 片框架。

需要注意的是，在澆筑時(shí)盡量一次完成，如果一次不能完成澆筑，需要分兩次完成時(shí)，在豎肋之間放置后澆帶[11]。在2 片框架之間，設(shè)置寬度為2cm 的伸縮縫，并且填入瀝青麻筋。首先對(duì)豎梁進(jìn)行施工，與此同時(shí)在2 個(gè)豎梁之間的接點(diǎn)處，預(yù)留橫梁鋼筋。當(dāng)豎梁建筑好以后，再進(jìn)行橫梁施工。先徹底清掃框架基礎(chǔ)，再安裝框架鋼筋，可以達(dá)到穩(wěn)固密實(shí)的施工效果。

7.8 框架梁施工

首先清潔滑坡的坡面，應(yīng)用鋼管來加固模板，避免在混凝土澆筑的過程中，發(fā)生模板破損和變形的情況，使模板一直處于同一平面內(nèi)。在通常情況下，都是由兩三根豎梁組合成一個(gè)錨索框架梁，梁體的截面一般為0.6m×0.6m，框架梁內(nèi)含鋼筋，梁體在基巖內(nèi)10cm，并且預(yù)留4cm 的寬度進(jìn)行伸縮。

7.9 錨索預(yù)應(yīng)力張拉和鎖定

在混凝土澆筑7 天后，應(yīng)進(jìn)行錨索預(yù)應(yīng)力張拉。首先要核對(duì)油泵、壓力表以及千斤頂?shù)臉?biāo)定是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。在錨索張拉的過程中，第一步要根據(jù)荷載的25%依次增加力度，先穩(wěn)壓10min，第二步和第三步分別為5min，第四步將張拉的力度控制在110%。在張拉的每一步，都要對(duì)錨索長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，保證最后伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)。

7.10 錨頭施工

在錨頭施工中，外錨墩通常應(yīng)用鋼筋混凝土來筑造。在錨索鎖定之后，應(yīng)用結(jié)構(gòu)為C25 的鋼筋混凝土對(duì)錨頭坑進(jìn)行封閉。當(dāng)錨索安裝完畢之后，需要立即焊接鋼墊板以及外錨墩鋼筋。采用人工攪拌的方式制作混凝土，并且根據(jù)實(shí)際測(cè)量的傾角以及鉆孔軸線澆筑外錨墩，振搗使其質(zhì)地變得密實(shí)。需要按照?qǐng)D紙的要求掌握混凝土的強(qiáng)度。與此同時(shí)，也要根據(jù)施工圖紙的要求，設(shè)計(jì)外錨墩的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和幾何尺寸。保證錨孔軸線和承壓面鋼墊板對(duì)接角度為90o，此外要保證錨孔軸線和定位管中心線重合。

8 結(jié)語

通過以上分析可以看出，在高邊坡防護(hù)工程施工過程中，采用預(yù)應(yīng)力錨索框架梁防護(hù)技術(shù)是極為有必要的。在施工過程中，技術(shù)人員以及參與施工人員要嚴(yán)格按照相關(guān)制度和施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工程施工，使高邊坡更加穩(wěn)固，進(jìn)一步提升工程的整體效率。