基于錨桿框架梁的高邊坡防護(hù)施工技術(shù)

劉 敏

（福建省三明市交通運(yùn)輸綜合執(zhí)法支隊(duì)（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(guān)技術(shù)水平得到提高，尤其是公路邊坡建設(shè)，基礎(chǔ)性的工藝、搭建形式和施工模型不斷在實(shí)踐應(yīng)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(shè)定的邊坡高度存在差異，路塹高邊坡的建設(shè)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(hù)施工環(huán)境，對日常基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)形成了阻礙[2]。為了避免出現(xiàn)上述問題，一些工程會預(yù)先對公路的高邊坡進(jìn)行防護(hù)，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(shí)現(xiàn)預(yù)期的防暑目標(biāo)，但是工程耗時過長，針對性不強(qiáng)，防護(hù)的范圍有限，防護(hù)效果并不理想。

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

1 工程概況及施工準(zhǔn)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(hù)工程實(shí)際的施工效果進(jìn)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(chǔ)施工環(huán)境穩(wěn)定，標(biāo)定的樁號為K8+793.5，終止的標(biāo)記點(diǎn)為溪坂村西南側(cè)區(qū)域，設(shè)定的樁號為K23+569[5]。該區(qū)域的國道公路在建設(shè)期間為了增強(qiáng)整體的穩(wěn)定性，縮短后期的維護(hù)難度，公路的兩側(cè)高塹坡均采用矩形框架進(jìn)行承接，如圖1所示。

根據(jù)圖1，可以了解到基礎(chǔ)性的邊坡防護(hù)現(xiàn)狀，在這個該基礎(chǔ)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(shè)定為雙車道，在這樣的背景之下，高邊坡兩側(cè)的位置也需要延伸，路基標(biāo)準(zhǔn)寬度設(shè)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(shè)置為146217.1 m2，測定這時的邊坡防護(hù)的錨索預(yù)應(yīng)力，如公式（1）所示。

圖1 公路防護(hù)情況

式中：G為錨索預(yù)應(yīng)力；d為邊坡總面積；α為防護(hù)堆疊區(qū)域；?為錨索長度；i為防護(hù)預(yù)應(yīng)力單元承壓值；u為高程值。綜合上述測定，最終可以實(shí)現(xiàn)錨索預(yù)應(yīng)力的計(jì)算，將其設(shè)定為初始的預(yù)應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)。這次采用錨桿框架梁的形式對高邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)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(chǔ)，針對實(shí)際的施工需求及標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行施工材料的準(zhǔn)備。為了擴(kuò)大實(shí)際的防護(hù)位置，對防護(hù)的面積進(jìn)行平行延伸，準(zhǔn)備2253 m3的應(yīng)用混凝土，205t的鋼筋用料，適當(dāng)水泥砂漿和空心磚塊。鉆孔機(jī)，攪拌機(jī)、電焊、便攜式注漿泵、感應(yīng)器以及BX1-400型號的電焊機(jī)，施工設(shè)備統(tǒng)一管理應(yīng)用，遵循施工的規(guī)定，施工完成進(jìn)行核驗(yàn)審查，確保無損壞。工程施工準(zhǔn)備工作完成后，營造基礎(chǔ)的高邊坡防護(hù)施工環(huán)境，然后總結(jié)錨桿框架梁處理技術(shù)，建設(shè)國道G235線公路的高邊坡。

2 設(shè)計(jì)高邊坡錨桿框架梁防護(hù)技術(shù)

2.1 邊坡測量放線及腳手架搭設(shè)

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(shè)定為高邊坡進(jìn)行防護(hù)[7]。高邊坡的特點(diǎn)是穩(wěn)定、防風(fēng)且具有較強(qiáng)的平衡性，與錨桿框架梁進(jìn)行融合后可以更好地擴(kuò)大實(shí)際的防護(hù)面積，形成預(yù)期的防護(hù)效果[8]。因此針對國道G235公路的實(shí)際修建施工情況，進(jìn)行初始的測量放線處理。

首先，在要求設(shè)定錨桿及防滑樁的位置進(jìn)行定樁標(biāo)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(shè)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(dāng)防護(hù)措施，鋼尺測定單向孔位距離，放樣后，計(jì)算孔位的最大誤差，盡量將其控制在25 mm內(nèi)。錨桿間距設(shè)定為2 m左右，測量放樣過程中計(jì)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(shè)定測量點(diǎn)的位置，在框架梁的實(shí)際安裝位置設(shè)定控制線，便于后期施工復(fù)核。在這個基礎(chǔ)上進(jìn)行腳手架的設(shè)定，在距邊坡后側(cè)30m處的位置設(shè)定腳手架，外立桿距離0.5m，關(guān)聯(lián)排水溝與承壓墻，使用潛水泵進(jìn)行排水。接下來在腳手架的下方承壓板處鋪設(shè)厚度為35mm的木墊板，繼續(xù)放置鋼底座，與立桿關(guān)聯(lián)，如圖2所示。

綜合圖2完成對腳手架的設(shè)計(jì)，然后根據(jù)實(shí)際的施工需求進(jìn)行后期的防護(hù)設(shè)計(jì)與建設(shè)。

圖2 腳手架設(shè)置結(jié)構(gòu)圖

2.2 抗滑樁設(shè)定

抗滑樁是邊坡防護(hù)工作中十分重要且關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，通常防滑樁的設(shè)定需要與承壓梁和防護(hù)框的高度保持一致，這樣在實(shí)際應(yīng)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(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行基礎(chǔ)性施工指標(biāo)的設(shè)定，見表1。

表1 基礎(chǔ)邊坡錨桿框架梁指標(biāo)參數(shù)設(shè)定表

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

式中：R為復(fù)核樁身垂直距離；κ為掘進(jìn)距離；π為防護(hù)深度；n為地底層防護(hù)框架數(shù)量；m為高層防護(hù)框架數(shù)量。綜合上述測定得出的復(fù)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(shè)置，促使施工過程更靈活多變。

2.3 錨桿框架梁鉆進(jìn)及樁孔開挖

完成防滑樁的設(shè)定安裝之后，結(jié)合高邊坡錨桿框架梁的設(shè)定位置及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行鉆進(jìn)作業(yè)，同時完成樁孔的挖掘。使用MQT900鉆孔設(shè)備對需要設(shè)定防護(hù)框架的區(qū)域進(jìn)行跟管鉆進(jìn)處理，測定應(yīng)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(hù)結(jié)構(gòu)以及根管進(jìn)行鉆孔處理。

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

將邊坡開挖至樁頂?shù)臉?biāo)高位置，如果存在斜坡的情況，可以采用腳手架進(jìn)行輔助挖掘，綜合防滑樁的安裝位置，設(shè)定1.2m的防護(hù)鎖口位置。這部分需要注意防滑樁與防護(hù)框架梁之間需要設(shè)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(jìn)樁孔的布置，接下來，標(biāo)定兩個錨桿鎖口位置，搭配固定卷，完成錨桿框架梁鉆進(jìn)及樁孔開挖處理。

圖3 錨桿框架梁鉆進(jìn)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(jié)合防護(hù)需求及標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)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(hù)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(jìn)行關(guān)聯(lián)，測算出等效高程值，如公式（4）所示。

式中：L為防護(hù)框架等效高程值；υ為預(yù)設(shè)沉降高深度；z為承壓導(dǎo)向距離；c1和c1分別為掛網(wǎng)預(yù)留面積和實(shí)測面積。根據(jù)上述測定出的等效高程值來設(shè)定框架梁掛網(wǎng)的安裝間距，以2.5m作為標(biāo)準(zhǔn)，邊坡的后側(cè)方設(shè)置泄水孔，在邊坡框架內(nèi)部接入φ45mm鋼管，起到防護(hù)框架固定的作用。這部分需要注意的是框架梁掛網(wǎng)在進(jìn)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(jìn)行清理，避免在后期的施工中關(guān)聯(lián)不緊密，出現(xiàn)滑落和下沉等問題。

根據(jù)高邊坡防護(hù)的需求，增加鉆進(jìn)深度，進(jìn)行二次噴錨，并選擇φ80mm 錨桿安裝，有序連接標(biāo)高結(jié)構(gòu)，隨后進(jìn)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(hù)效果。以上述步驟為基礎(chǔ)來進(jìn)行錨桿注漿處理。使用高強(qiáng)的精軋螺紋將錨桿固定，利用鎖口將錨桿關(guān)聯(lián)在一起，沿錨桿軸線方向統(tǒng)一間距，進(jìn)行層級設(shè)定，控制保護(hù)層厚度，約為45 mm，這時將錨桿體緩慢放入錨孔內(nèi)部來進(jìn)行錨桿孔注漿，如圖4所示。

如圖4所示，結(jié)合錨桿注漿原理進(jìn)行錨桿關(guān)聯(lián)以及注漿處理。過程中每注漿35 mm便需要與防滑樁進(jìn)行搭接，安設(shè)護(hù)壁鋼筋，形成高邊坡錨桿框架的護(hù)壁模板。

圖4 錨桿注漿原理圖

2.5 搭接錨索及張拉設(shè)定

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

式中：Q為防護(hù)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(yù)應(yīng)力；t為安裝次數(shù)。根據(jù)得出的防護(hù)錨桿框架的承載力，對防滑樁UI及防護(hù)框架受力的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，設(shè)定1.5m的間隔距離，在錨桿切割的位置設(shè)置架線環(huán)，并安裝導(dǎo)向帽，根據(jù)預(yù)應(yīng)力的變化情況，采用焊接的方式，將防滑樁與錨索進(jìn)行固定連接，對區(qū)域范圍內(nèi)設(shè)定的承壓節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，預(yù)留溢漿孔。采用鋼筋作為載體，對錨桿框架梁之間進(jìn)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(jìn)行封錨，如圖5所示。

根據(jù)圖5進(jìn)行錨索搭接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。這對該錨索進(jìn)行張拉處理，檢查張拉防護(hù)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(shè)定預(yù)應(yīng)力在10%~20%的狀態(tài)下進(jìn)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(yīng)力的損失情況，針對防護(hù)邊坡的承壓能力對錨桿進(jìn)行張拉力補(bǔ)償，在完成張拉處理后，如果無異常，就可以進(jìn)行下一步施工處理。

圖5 錨索搭接結(jié)構(gòu)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(shí)際的防護(hù)需求及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行封錨處理，完成邊坡修整。徹底對防護(hù)框架以及梁頂進(jìn)行清理，選取C20型號的混凝土在防滑樁的底部鋪設(shè)厚度為5cm 的找平輔助墊層，將錨桿與防滑樁進(jìn)行二次搭接，通過鋼筋對防護(hù)框架的下方進(jìn)行綁扎，控制防護(hù)坡面與公路鑄件的距離和高度，采用澆筑的方式進(jìn)行封錨處理。

計(jì)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(biāo)定好錨桿承壓點(diǎn)以及防滑樁體的實(shí)際位置，確保錨桿結(jié)構(gòu)緊密銜接，更好地起到公路高邊坡防護(hù)作用。在施工完成的邊坡處測量掛線，測定防護(hù)強(qiáng)度，并對邊坡的外部進(jìn)行清理，去除雜草和砂石，控制坡度，實(shí)現(xiàn)邊坡的修整。

2.7 后期防護(hù)及施工結(jié)果核驗(yàn)

這部分主要是對公路高邊坡進(jìn)行后期的維修和防護(hù)處理，通過測算的方式對后期的質(zhì)量以及施工結(jié)果進(jìn)行核驗(yàn)分析。在預(yù)設(shè)的周期范圍內(nèi)計(jì)算實(shí)際的承載力，一旦防護(hù)的強(qiáng)度減弱，可以采用樹木種植、框架修補(bǔ)和鋼絲繩搭接等方式定期養(yǎng)護(hù)，框架修補(bǔ)，增強(qiáng)承載能力。在防護(hù)施工后，計(jì)算出高邊坡的防護(hù)張拉力，具體分析情況見表2。

綜合表2，完成對最終施工結(jié)果的分析如下：通過與基礎(chǔ)防護(hù)張拉力的對比，當(dāng)前防護(hù)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(hù)能力提升，荷載與承壓能力均得到增強(qiáng)，具有實(shí)際的應(yīng)用價值。

表2 施工結(jié)果比照分析表

3 結(jié)語

高邊坡防護(hù)實(shí)際上是一種較為復(fù)雜且煩瑣的工程，一般多應(yīng)用在高速公路的防護(hù)建設(shè)工作中，該文以傳統(tǒng)的防護(hù)手段和技術(shù)作為基礎(chǔ)，采用錨桿框架梁復(fù)制防護(hù)的形式，通過抗滑樁語與路塹的關(guān)聯(lián)，加強(qiáng)防護(hù)基底的穩(wěn)定性與安全系數(shù)，與此同時構(gòu)建多目標(biāo)和多層級的防護(hù)施工流程，將鋼絲網(wǎng)、支撐繩和格柵網(wǎng)的防護(hù)元素與錨桿框架梁融合，構(gòu)建更靈活和多變的防護(hù)結(jié)構(gòu)，過程中針對公路建設(shè)的實(shí)際需求及標(biāo)準(zhǔn)，對施工環(huán)節(jié)以及流程作出細(xì)微調(diào)整，更改錨桿的承壓點(diǎn)，擴(kuò)大施工建設(shè)的穩(wěn)定性，為后續(xù)公路的建設(shè)與維護(hù)奠定基礎(chǔ)環(huán)境。