基于錨桿框架梁的高邊坡防護施工技術

劉 敏

（福建省三明市交通運輸綜合執(zhí)法支隊（工程監(jiān)督站），福建 三明 365001）

0 引言

現(xiàn)階段，在智能化和信息化時代的背景下，我國的基建行業(yè)快速發(fā)展，相關技術水平得到提高，尤其是公路邊坡建設，基礎性的工藝、搭建形式和施工模型不斷在實踐應用中得到創(chuàng)新和優(yōu)化，提升了施工效率[1]。但是不同公路設定的邊坡高度存在差異，路塹高邊坡的建設難度相對較高，內(nèi)置的不穩(wěn)定因素在外部環(huán)境的影響下逐漸增加，無法營造安全可靠的施防護施工環(huán)境，對日常基礎設施的建設形成了阻礙[2]。為了避免出現(xiàn)上述問題，一些工程會預先對公路的高邊坡進行防護，采用安裝鋼絲網(wǎng)、支撐繩和格柵網(wǎng)等方式，防止邊坡發(fā)生塌落和斷裂的情況發(fā)生，以此降低事故的發(fā)生概率。減少和的上述形式雖然可以實現(xiàn)預期的防暑目標，但是工程耗時過長，針對性不強，防護的范圍有限，防護效果并不理想。

錨桿框架梁是一種有規(guī)律的邊坡防護結構，對基礎性公路內(nèi)置的邊坡防護效果較好，由于自身的特征，其防護范圍較大，路塹通常與抗滑樁關聯(lián)，逐漸形成更安全和穩(wěn)定的防護基底[3]。因此，該文研究基于錨桿框架梁的高邊坡防護施工技術，以提高邊坡的防護能力。

1 工程概況及施工準備

這次主要對國道G235線尤溪西城至新陽（大田界）公路工程三期路線的高邊坡防護工程實際的施工效果進行分析[4]。該路線經(jīng)調(diào)研起于尤溪縣新陽鎮(zhèn)中心村，路線基礎施工環(huán)境穩(wěn)定，標定的樁號為K8+793.5，終止的標記點為溪坂村西南側區(qū)域，設定的樁號為K23+569[5]。該區(qū)域的國道公路在建設期間為了增強整體的穩(wěn)定性，縮短后期的維護難度，公路的兩側高塹坡均采用矩形框架進行承接，如圖1所示。

根據(jù)圖1，可以了解到基礎性的邊坡防護現(xiàn)狀，在這個該基礎上，為了降低道路的下沉概率，在矩形框架內(nèi)填入不小于0.2m厚的種植土。該道路的總長度為14.768257 km，設定為雙車道，在這樣的背景之下，高邊坡兩側的位置也需要延伸，路基標準寬度設置為10 m，水泥混凝土路面[6]。在公路三分之二的位置還需要修建一座差個886m的隧道，路面初始設置為146217.1 m2，測定這時的邊坡防護的錨索預應力，如公式（1）所示。

圖1 公路防護情況

式中：G為錨索預應力；d為邊坡總面積；α為防護堆疊區(qū)域；?為錨索長度；i為防護預應力單元承壓值；u為高程值。綜合上述測定，最終可以實現(xiàn)錨索預應力的計算，將其設定為初始的預應力標準。這次采用錨桿框架梁的形式對高邊坡防護結構進行設定與施工，框架梁砼為3463 m3，錨桿的總長度為1356 m。

以它為基礎，針對實際的施工需求及標準來進行施工材料的準備。為了擴大實際的防護位置，對防護的面積進行平行延伸，準備2253 m3的應用混凝土，205t的鋼筋用料，適當水泥砂漿和空心磚塊。鉆孔機，攪拌機、電焊、便攜式注漿泵、感應器以及BX1-400型號的電焊機，施工設備統(tǒng)一管理應用，遵循施工的規(guī)定，施工完成進行核驗審查，確保無損壞。工程施工準備工作完成后，營造基礎的高邊坡防護施工環(huán)境，然后總結錨桿框架梁處理技術，建設國道G235線公路的高邊坡。

2 設計高邊坡錨桿框架梁防護技術

2.1 邊坡測量放線及腳手架搭設

由于國道G235線路較長，地勢較高，增加了邊坡的高程，因此統(tǒng)一設定為高邊坡進行防護[7]。高邊坡的特點是穩(wěn)定、防風且具有較強的平衡性，與錨桿框架梁進行融合后可以更好地擴大實際的防護面積，形成預期的防護效果[8]。因此針對國道G235公路的實際修建施工情況，進行初始的測量放線處理。

首先，在要求設定錨桿及防滑樁的位置進行定樁標記，使用專業(yè)的測量儀器固定，但是這部分需要注意的是，方華壯與錨桿之間設定統(tǒng)一的間距，避免出現(xiàn)滑落和塌陷等問題影響施工效果。樁位之間加密處理，樁體也可以做適當防護措施，鋼尺測定單向孔位距離，放樣后，計算孔位的最大誤差，盡量將其控制在25 mm內(nèi)。錨桿間距設定為2 m左右，測量放樣過程中計算出邊坡調(diào)節(jié)豎梁長度，如公式（2）所示。

式中：U為邊坡調(diào)節(jié)豎梁長度；a為放樣總區(qū)域；β為測量單向距離；ε為測量次數(shù)；?為邊坡控制線偏差；w為堆疊范圍；?為間距差。綜合上述得出的邊坡調(diào)節(jié)豎梁長度，設定測量點的位置，在框架梁的實際安裝位置設定控制線，便于后期施工復核。在這個基礎上進行腳手架的設定，在距邊坡后側30m處的位置設定腳手架，外立桿距離0.5m，關聯(lián)排水溝與承壓墻，使用潛水泵進行排水。接下來在腳手架的下方承壓板處鋪設厚度為35mm的木墊板，繼續(xù)放置鋼底座，與立桿關聯(lián)，如圖2所示。

綜合圖2完成對腳手架的設計，然后根據(jù)實際的施工需求進行后期的防護設計與建設。

圖2 腳手架設置結構圖

2.2 抗滑樁設定

抗滑樁是邊坡防護工作中十分重要且關鍵的一個環(huán)節(jié)，通常防滑樁的設定需要與承壓梁和防護框的高度保持一致，這樣在實際應用施工的過程中，會盡量降低存在的誤差。這部分可以先根據(jù)邊坡錨桿框架梁的實際應用情況進行基礎性施工指標的設定，見表1。

表1 基礎邊坡錨桿框架梁指標參數(shù)設定表

根據(jù)表1，完成對基礎邊坡錨桿框架梁指標參數(shù)的設定。接下來，綜合上述標定的防滑樁樁體的設定位置，進行錨桿搭接位置的調(diào)整，對邊坡平臺設定的排水溝及坡頂截水溝等設施作出劃分，避免出現(xiàn)滑落等問題影響防護效果。在防滑樁的外側樁體位置輔以風鎬風鉆，采用淺孔爆破的形式向前掘進，將防滑樁依據(jù)掘進的速度進行設定，測試這時復核樁身的垂直距離，如公式（3）所示。

式中：R為復核樁身垂直距離；κ為掘進距離；π為防護深度；n為地底層防護框架數(shù)量；m為高層防護框架數(shù)量。綜合上述測定得出的復核樁身垂直距離對防滑樁的間距作出定向調(diào)整，便于后期清刷坡和錨桿安裝等工作的執(zhí)行，完成防滑樁的動態(tài)設置，促使施工過程更靈活多變。

2.3 錨桿框架梁鉆進及樁孔開挖

完成防滑樁的設定安裝之后，結合高邊坡錨桿框架梁的設定位置及標準，執(zhí)行鉆進作業(yè)，同時完成樁孔的挖掘。使用MQT900鉆孔設備對需要設定防護框架的區(qū)域進行跟管鉆進處理，測定應用錨桿的長度，選擇直徑為850mm的鉆頭，控制這時的鉆孔深度在0.1m以下，對防護結構以及根管進行鉆孔處理。

隨后，對該區(qū)域的地質情況進行調(diào)研，針對地層和防護邊坡易出現(xiàn)坍塌、下沉等問題的位置作出標記，采用更換連接的形式，增加高邊坡整體施工的關聯(lián)度與緊密性，確保施工的安全穩(wěn)定，然后進行下一層級的樁孔開挖處理。

將邊坡開挖至樁頂?shù)臉烁呶恢茫绻嬖谛逼碌那闆r，可以采用腳手架進行輔助挖掘，綜合防滑樁的安裝位置，設定1.2m的防護鎖口位置。這部分需要注意防滑樁與防護框架梁之間需要設定統(tǒng)一的間距，樁孔的開挖空間也須保持一致，如圖3所示。

綜合圖3，可以完成對錨桿框架梁鉆進樁孔的布置，接下來，標定兩個錨桿鎖口位置，搭配固定卷，完成錨桿框架梁鉆進及樁孔開挖處理。

圖3 錨桿框架梁鉆進樁孔布置圖

2.4 框架梁掛網(wǎng)噴錨及錨桿注漿

在完成樁孔開挖處理之后，結合防護需求及標準來進行框架梁掛網(wǎng)噴錨及錨桿注漿。首先根據(jù)公路的延伸方向以及邊坡的防護面積，使用鋼絲繩編制長為150mm的方形框架網(wǎng)格，覆蓋式綁扎之后，將其固定在邊坡之上，底部需要與防滑樁進行關聯(lián)，測算出等效高程值，如公式（4）所示。

式中：L為防護框架等效高程值；υ為預設沉降高深度；z為承壓導向距離；c1和c1分別為掛網(wǎng)預留面積和實測面積。根據(jù)上述測定出的等效高程值來設定框架梁掛網(wǎng)的安裝間距，以2.5m作為標準，邊坡的后側方設置泄水孔，在邊坡框架內(nèi)部接入φ45mm鋼管，起到防護框架固定的作用。這部分需要注意的是框架梁掛網(wǎng)在進行噴錨之前，須對安裝的網(wǎng)格和邊緣框架內(nèi)部石塊、雜草等進行清理，避免在后期的施工中關聯(lián)不緊密，出現(xiàn)滑落和下沉等問題。

根據(jù)高邊坡防護的需求，增加鉆進深度，進行二次噴錨，并選擇φ80mm 錨桿安裝，有序連接標高結構，隨后進行第三次噴射作業(yè)，噴錨過程中必須確保均勻平衡，全方位覆蓋，保證后期的防護效果。以上述步驟為基礎來進行錨桿注漿處理。使用高強的精軋螺紋將錨桿固定，利用鎖口將錨桿關聯(lián)在一起，沿錨桿軸線方向統(tǒng)一間距，進行層級設定，控制保護層厚度，約為45 mm，這時將錨桿體緩慢放入錨孔內(nèi)部來進行錨桿孔注漿，如圖4所示。

如圖4所示，結合錨桿注漿原理進行錨桿關聯(lián)以及注漿處理。過程中每注漿35 mm便需要與防滑樁進行搭接，安設護壁鋼筋，形成高邊坡錨桿框架的護壁模板。

圖4 錨桿注漿原理圖

2.5 搭接錨索及張拉設定

在完成錨桿注漿后，根據(jù)高邊坡的防護需求及標準搭接來錨索，并對其張拉情況進行分析。采用專業(yè)裝置對錨索首先進行鋼絞線切割，測定這防護錨桿框架的承載力，如公式（5）所示。

式中：Q為防護錨桿框架的承載力；τ為高程偏差；B為框架調(diào)整間距；μ為變化預應力；t為安裝次數(shù)。根據(jù)得出的防護錨桿框架的承載力，對防滑樁UI及防護框架受力的節(jié)點進行調(diào)整，設定1.5m的間隔距離，在錨桿切割的位置設置架線環(huán)，并安裝導向帽，根據(jù)預應力的變化情況，采用焊接的方式，將防滑樁與錨索進行固定連接，對區(qū)域范圍內(nèi)設定的承壓節(jié)點進行標記，預留溢漿孔。采用鋼筋作為載體，對錨桿框架梁之間進行二次固定連接，避免出現(xiàn)滑落和分離等問題，綁扎注漿管，在錨索的中心位置與錨固段交界處進行封錨，如圖5所示。

根據(jù)圖5進行錨索搭接結構的設計。這對該錨索進行張拉處理，檢查張拉防護參數(shù)，使用高壓泵清理框架梁周圍的環(huán)境，使千斤頂軸線與錨索、錨孔軸線處于同一條線上。設定預應力在10%~20%的狀態(tài)下進行張拉，錨桿的持荷時間為5 min~8 min，伸長偏差必須控制在5.5%以內(nèi)，鎖定錨索安裝位置，在張拉狀態(tài)下測定出應力的損失情況，針對防護邊坡的承壓能力對錨桿進行張拉力補償，在完成張拉處理后，如果無異常，就可以進行下一步施工處理。

圖5 錨索搭接結構圖示

2.6 封錨及邊坡修整

在完成錨桿框架梁的張拉處理后，綜合實際的防護需求及標準進行封錨處理，完成邊坡修整。徹底對防護框架以及梁頂進行清理，選取C20型號的混凝土在防滑樁的底部鋪設厚度為5cm 的找平輔助墊層，將錨桿與防滑樁進行二次搭接，通過鋼筋對防護框架的下方進行綁扎，控制防護坡面與公路鑄件的距離和高度，采用澆筑的方式進行封錨處理。

計算框架截面尺寸及錨桿外漏深度，根據(jù)錨孔位置持續(xù)性向內(nèi)部傾倒混凝土泥漿，均勻振搗后，對存在的接縫作出處理，并標定好錨桿承壓點以及防滑樁體的實際位置，確保錨桿結構緊密銜接，更好地起到公路高邊坡防護作用。在施工完成的邊坡處測量掛線，測定防護強度，并對邊坡的外部進行清理，去除雜草和砂石，控制坡度，實現(xiàn)邊坡的修整。

2.7 后期防護及施工結果核驗

這部分主要是對公路高邊坡進行后期的維修和防護處理，通過測算的方式對后期的質量以及施工結果進行核驗分析。在預設的周期范圍內(nèi)計算實際的承載力，一旦防護的強度減弱，可以采用樹木種植、框架修補和鋼絲繩搭接等方式定期養(yǎng)護，框架修補，增強承載能力。在防護施工后，計算出高邊坡的防護張拉力，具體分析情況見表2。

綜合表2，完成對最終施工結果的分析如下：通過與基礎防護張拉力的對比，當前防護張拉力的邊坡框架梁頂、邊坡中心位置以及邊坡底部分別提升了14.89kN、11.2kN和6.81kN，表明在施工完成之后，高邊坡的防護能力提升，荷載與承壓能力均得到增強，具有實際的應用價值。

表2 施工結果比照分析表

3 結語

高邊坡防護實際上是一種較為復雜且煩瑣的工程，一般多應用在高速公路的防護建設工作中，該文以傳統(tǒng)的防護手段和技術作為基礎，采用錨桿框架梁復制防護的形式，通過抗滑樁語與路塹的關聯(lián)，加強防護基底的穩(wěn)定性與安全系數(shù)，與此同時構建多目標和多層級的防護施工流程，將鋼絲網(wǎng)、支撐繩和格柵網(wǎng)的防護元素與錨桿框架梁融合，構建更靈活和多變的防護結構，過程中針對公路建設的實際需求及標準，對施工環(huán)節(jié)以及流程作出細微調(diào)整，更改錨桿的承壓點，擴大施工建設的穩(wěn)定性，為后續(xù)公路的建設與維護奠定基礎環(huán)境。