高速公路高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索加固施工工藝

廣東冠粵路橋有限公司，廣東 廣州 511400

1 工程概況

廣東省某高速公路K8+480～K8+735左側(cè)高邊坡含一級、二級、三級、四級、五級、六級六個級別，具體坡率分別為1∶1、1∶1.25、1∶1.25、1∶1.25、1∶1.5、1∶1.5。根據(jù)鉆探資料及野外地質(zhì)調(diào)繪成果，邊坡主要由第四系坡積粉質(zhì)黏土和侏羅系粉砂巖及其風(fēng)化層組成。根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪成果，場地巖層產(chǎn)狀為320°∠20°，巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育，發(fā)育2組節(jié)理，產(chǎn)狀分別為220°∠80°和320°∠68°，產(chǎn)狀與左側(cè)邊坡呈順向坡，對邊坡穩(wěn)定性較為不利。因此，對邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析計算可知，其安全系數(shù)為1.143，邊坡欠穩(wěn)定。為了穩(wěn)定邊坡，施工人員采用預(yù)應(yīng)力錨索框架對邊坡進(jìn)行加固處理。

2 高邊坡加固方案

擬在第一、三級邊坡處設(shè)置非預(yù)應(yīng)力的錨桿框架，在第二、四級邊坡處設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索框梁，錨索框架尺寸為3m×3m，設(shè)置6索、4孔預(yù)應(yīng)力錨索，并根據(jù)邊坡特點(diǎn)布置方案，邊坡的上、中、下排錨索總長L=24m，單孔設(shè)計噸位為600kN，錨固段長10m。

2.1 邊坡框架梁的布置

錨索地梁框架的施工采取澆筑成型的方法，材料為C30混凝土，在豎肋基礎(chǔ)上鋪設(shè)砂漿層（按5cm的厚度標(biāo)準(zhǔn)控制），按規(guī)范完成鋼筋的加工和安裝作業(yè)，保證其具有尺寸合理性與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，框架嵌入深度為30cm。

2.2 錨索的布置

錨索選用分散壓力型錨索，共劃分為3個單元。施工所用的鋼絞線采用直徑φ15.2mm、抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)fpk=1860MPa的低松弛、高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力普通鋼絞線，配套擠壓套、擠壓簧等相關(guān)裝置，用于固定鋼絞線，使其穩(wěn)定在鋼質(zhì)承載體上。

3 錨索施工工藝

3.1 錨孔鉆進(jìn)作業(yè)

（1）錨孔位置測量。坡面檢查合格后，以設(shè)計圖紙為準(zhǔn)，于坡面測量錨孔位置，孔位誤差不得超過±2cm，錨孔偏斜度不應(yīng)超過5%，否則容易導(dǎo)致成型錨孔的孔位難以滿足要求。

（2）鉆機(jī)就位。根據(jù)施工要求，搭建穩(wěn)定、承載能力高的腳手架，參照前述測量的錨孔孔位，將鉆機(jī)調(diào)整到位，并采取固定措施，確保鉆進(jìn)過程具有足夠的穩(wěn)定性。

（3）鉆機(jī)選擇。采用空壓機(jī)供風(fēng)，潛孔鉆機(jī)無水干鉆成孔，禁止水沖成孔；使用鉆頭直徑不得小于設(shè)計孔徑。

（4）鉆進(jìn)方法。采用無水干鉆，此方式可以有效減少施工對現(xiàn)場邊坡巖土體的干擾，從而保證孔壁具有足夠的穩(wěn)定性。以錨固地層的地質(zhì)條件、鉆機(jī)運(yùn)行性能為主要參考依據(jù)，合理控制鉆孔速度，按規(guī)范施工，最大限度地減小鉆孔的規(guī)格偏差。

（5）孔徑、孔深控制。嚴(yán)格控制孔徑和孔深，鉆頭直徑略超過設(shè)計孔徑，待鉆進(jìn)至指定深度后，穩(wěn)鉆1～2min，其目的是避免孔底尖滅問題。

（6）錨孔清理。鉆孔后用高壓空氣（0.2～0.4MPa）清理，吹去孔內(nèi)的巖粉以及附著的水體，保證鉆孔可達(dá)到相對潔凈的狀態(tài)，使?jié){液能夠與孔壁巖土體穩(wěn)定黏結(jié)，進(jìn)而發(fā)揮出漿液的性能優(yōu)勢。

（7）錨孔檢驗(yàn)。鉆孔成型且經(jīng)過全方位的清理后，對孔位、孔深、孔徑進(jìn)行全面的檢查。

3.2 編束錨索

（1）下料。詳細(xì)檢查鋼絞線，不可存在扭曲、交叉等異?，F(xiàn)象，各鋼絞線均要具有順直、均勻、潔凈的特點(diǎn)。以設(shè)計尺寸為準(zhǔn)，合理控制下料量，錨索下料長度=工作長度+設(shè)計長度，長度方面的誤差應(yīng)控制在±50mm以下，張拉段的預(yù)留長度（工作長度）為1.5m。根據(jù)要求精準(zhǔn)切割鋼絞線，以機(jī)械切割的方式為宜，不可用電弧切割。

（2）導(dǎo)向帽的接裝。隔離支架成型后，在錨索體的底端設(shè)置導(dǎo)向帽，通過該裝置的應(yīng)用，保證下錨的順暢性。為充分發(fā)揮導(dǎo)向帽的作用，要求在加工及拼裝中精準(zhǔn)控制尺寸，制作誤差應(yīng)在5mm以下，拼裝定位誤差應(yīng)在20mm以下。

（3）線環(huán)的架設(shè)。線環(huán)以塑料、鋼兩類材質(zhì)較為合適，其在使用過程中不會導(dǎo)致錨筋體受損，不宜采用木質(zhì)型隔離支架。

（4）塑料套管的配套。塑料套管應(yīng)兼顧材質(zhì)、型號及規(guī)格，各方面均要滿足要求，所用的塑料套管還需要具有足夠的強(qiáng)度，以便抵御加工和安裝期間的破壞性影響，避免受損。若存在接頭，宜在接頭處采取捆綁處理措施和密封措施，確保該處具有穩(wěn)定性和嚴(yán)密性。

（5）注漿管。注漿管采用φ22cmPVC管，注漿管應(yīng)具有強(qiáng)度高、完整性好、嚴(yán)密性優(yōu)的特點(diǎn)，精準(zhǔn)控制注漿管的安裝位置，其頭部與錨筋體末端的距離以50～100mm為宜。注漿管長度=錨索計量長度-10cm。

3.3 下錨

提前詳細(xì)檢查錨筋體，如檢查是否存在缺陷、是否附著雜物等，若有則需要及時清理干凈。各項(xiàng)準(zhǔn)備工作均完成后，將錨筋體下至孔內(nèi)，隨后檢查質(zhì)量情況，確保無誤則可進(jìn)入后續(xù)施工環(huán)節(jié)。

3.4 注漿施工

（1）注漿的制備。注漿采用M30水泥砂漿，遵循隨拌隨用的原則，盡可能縮短漿液拌制成型至注漿期間所耗費(fèi)的時間，以免因時間過長而影響漿液的質(zhì)量。

（2）注漿。注漿漿體的強(qiáng)度應(yīng)略高于設(shè)計強(qiáng)度，根據(jù)現(xiàn)場施工要求及時生產(chǎn)適量的漿液，采取孔底返漿的方法，以便高效完成錨孔注漿作業(yè)。注漿工作人員要密切關(guān)注注漿壓力，應(yīng)控制在0.5～1.0MPa，具體需要根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)整，同時觀察孔口處是否有返漿現(xiàn)象。若該處返出新鮮的泥漿，則表明錨孔已經(jīng)注滿漿液，可結(jié)束注漿施工作業(yè)。

3.5 張拉施工

當(dāng)錨索體漿液凝期達(dá)到15（加早強(qiáng)劑）～20d、錨梁混凝土強(qiáng)度大于設(shè)計強(qiáng)度80%后，方可進(jìn)行張拉。

（1）張拉方法。①張拉作業(yè)前必須對張拉機(jī)具和儀器進(jìn)行標(biāo)定、調(diào)校。錨具使用OVM15-4型，均采用φ76mm鋼套管配套。②錨具安裝應(yīng)與錨墊板和千斤頂密貼對中，千斤頂軸線與錨孔及錨索體軸線在一條直線上，不得彎壓或偏折錨頭，確保承載均勻同軸。③為了使鋼絞線受力均勻，在成束張拉之前，錨索體應(yīng)順布平直。首先用小千斤頂對鋼絞線進(jìn)行單根分別張拉，確保鋼絞線平順和均勻受力；然后取0.1～0.2倍設(shè)計張拉力值對錨索進(jìn)行1～2次預(yù)張拉，確保錨固體各部分接觸密貼；最后按設(shè)計鎖定噸位進(jìn)行張拉鎖定。④錨索張拉分5級進(jìn)行，即設(shè)計張拉力的25%、50%、75%、100%以及120%，除最后一級需要穩(wěn)定20～30min外，其余每一級需要穩(wěn)定2～5min，并分別記錄各種情況，如錨頭位移、錨座變形、油表讀數(shù)變化等。

（2）錨頭封錨。錨索鎖定后，做好記號，觀察3d，沒有異常情況即留長10cm后用手提砂輪機(jī)切割多余鋼絞線。最后用水泥漿注滿錨墊板及錨頭各部分空隙，并按設(shè)計要求支模，用C30混凝土封錨處理。

3.6 框架梁施工

（1）施工程序。測量放線→錨梁開挖→支立模板→綁扎鋼筋→安裝錨索孔口鋼套管→安裝螺旋筋→安裝錨具（鋼墊板）→現(xiàn)澆混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)。

（2）基礎(chǔ)底面處理。基底用2～5cm厚水泥砂漿找平，遇邊坡有局部超挖較大懸空處時用漿砌片石嵌補(bǔ)。設(shè)計截面尺寸為40cm×40cm，采用C30混凝土澆筑，框架梁入土深度為30cm。

（3）鋼筋制安、混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)。鋼筋的制作、綁扎、下料、彎制、焊接必須按設(shè)計或有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求施作。①錨索地梁澆筑混凝土前，必須將錨具中的螺旋鋼筋、鋼套管和錨墊板按設(shè)計要求固定在縱梁鋼筋上，方向與錨孔方向一致，擺放平整。②錨索框架按設(shè)計分片施工，相鄰兩片框架橫梁接觸處留2cm寬伸縮縫，用瀝青麻筋填塞，填塞深度為10cm。③澆筑混凝土?xí)r必須用振動棒振搗密實(shí)，尤其是錨孔周圍鋼筋較密集，應(yīng)仔細(xì)振搗，保證質(zhì)量?；炷翝仓瓿珊?，及時用草袋覆蓋灑水養(yǎng)生至張拉齡期。

4 高邊坡加固的監(jiān)測方法及監(jiān)測結(jié)果

4.1 監(jiān)測點(diǎn)布置情況

分別在二級邊坡和四級邊坡頂斷面橫向間距60m、30m處設(shè)置位移樁，共4個；在K8+565及K8+630二級平臺各設(shè)置1個測斜孔；在二級、四級坡面共安裝5個錨索計。

4.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)成果及分析

（1）表面位移監(jiān)測成果如表1、表2所示。

表1 K8+480～K8+735高邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總表 單位：m

表2 K8+480～K8+735高邊坡監(jiān)測成果分析表 單位：mm

（2）深部位移監(jiān)測成果如表3所示。

表3 K8+480～K8+735高邊坡深部位移監(jiān)測成果 單位：mm

（3）錨索應(yīng)力數(shù)據(jù)匯總與分析如表4～表5所示。

表4 K8+480～K8+735左側(cè)邊坡錨索張拉數(shù)據(jù)統(tǒng)計表 單位：kN

表5 K8+480～K8+735左側(cè)邊坡錨索應(yīng)力變化量表

4.3 結(jié)論

監(jiān)測結(jié)果顯示，各錨索應(yīng)力值均高于設(shè)計值，位移速率小于規(guī)范限值，邊坡基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。這表明采用預(yù)應(yīng)力錨索對邊坡進(jìn)行加固可最大限度地利用土質(zhì)的內(nèi)在強(qiáng)度和潛力，加強(qiáng)邊坡自承和自穩(wěn)能力，改善工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)，提高邊坡的強(qiáng)度，以確保邊坡長期處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié)束語

綜上所述，預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝是一種施工便捷、質(zhì)量可靠的高邊坡加固方法，將其應(yīng)用于高速公路高邊坡加固中具有可行性。在工程施工中，工作人員需以實(shí)際情況為立足點(diǎn)，合理優(yōu)化預(yù)應(yīng)力錨固施工工藝，加強(qiáng)對原材料質(zhì)量的控制，由具有資質(zhì)的人員施工，構(gòu)筑完善的加固體系，保證高邊坡的穩(wěn)定性。