預應力錨索樁板墻在公路邊坡防護工程中的應用

吳紅

（紅河州公路路政管理支隊，云南 蒙自 661100）

0 引言

公路邊坡防護工程在工程施工中具有重要作用。預應力錨索樁板墻施工技術現(xiàn)今已廣泛應用于各類道路邊坡防護和填方工程中，主要由擋土板、樁和錨索等組成，在施工過程中根據(jù)具體情況選擇技術類型，施工完成后為公路邊坡的長期穩(wěn)定性和安全性提供了有力保障[1]。預應力錨索樁板墻技術的實施條件非常嚴苛，在工程實施過程中，需要準確掌握施工條件，精確把握測量數(shù)據(jù)，否則容易造成公路邊坡坍塌、滑坡落石等危險后果。在對公路邊坡實施防護的工程中，施工人員應優(yōu)先調(diào)研實地情況，總結當?shù)氐臍夂?、地質、水文等條件，在此基礎上制定科學合理的施工計劃[2]。本文結合施工實例，將預應力錨索樁板墻施工技術應用于公路邊坡防護中，具體闡述了該段公路邊坡的施工方案和過程。

1 工程概況

國道G219 李仙江至綠春段公路改建工程位于云南省紅河州綠春縣境內(nèi)，路線全長92.398km，在國家路網(wǎng)規(guī)劃中屬沿邊公路G219 云南省境重要路段。項目全線采用二級公路標準建設，其中起點至迷克段設計速度40km/h，迷克至大興鎮(zhèn)段設計速度60km/h，大興鎮(zhèn)至止點段設計速度40km/h。

國道G219李仙江至綠春段公路K4+500—K5+520段位于剝蝕構造中低山地貌，微地貌表現(xiàn)為斜坡地貌，地形橫坡較陡。公路斜坡土質結構較為松散，表層覆蓋大量成分不均勻的第四系坡殘積層（QJE）含碎石粉質黏土和粉質黏土，厚度約為1～12m；下伏基巖多為二疊系下統(tǒng)龍?zhí)督M（Pun）砂巖和頁巖，局部有灰?guī)r，巖體由于斷層影響出現(xiàn)節(jié)理裂隙很發(fā)育和部分巖體破碎，且路切坡形成的陡坡上多有出露。根據(jù)巖層產(chǎn)狀判斷為切層邊坡。其節(jié)理發(fā)育和巖體破碎會引起開挖擾動后產(chǎn)生崩塌現(xiàn)象，同時上層土質結構松散，下層基巖松軟，巖體破碎風化，因此該段公路邊坡穩(wěn)定性較差。

2 基于預應力錨索樁板墻的公路邊坡防護方案

綜合考慮地貌形態(tài)、地質結構和經(jīng)濟因素，決定通過預應力錨索樁板墻技術對該路段結構進行加固防護，以此穩(wěn)定坡體路況。預應力錨索樁板墻體系能主動為坡體提供抗滑力，有效地控制巖體位移，在錨索的錨固范圍內(nèi)產(chǎn)生亞應力帶，繼而從根本改善巖體的力學性能[3]。施工前嚴格測量出邊坡路寬、長度、坡高等數(shù)據(jù)，對坡面進行整形、定樁放線，做好標記，確定詳細的施工步驟，再根據(jù)施工過程中的實地情況做出相應的策略變更[4]。對該路段的預應力錨索樁板墻施工的計劃順序為：首先安排施工人員將該路段的土石方由上至下挖掘，挖掘過程中觀察路況，隨時做好防護準備，等待挖至樁板墻頂標高時，即進行樁板墻施工。樁板墻施工完畢，繼續(xù)挖掘邊坡土石方，直至預應力錨索下方1m 左右停止挖掘，緊接著進行預應力錨索施工，施工結束后檢查所有項目是否符合設計標準，及時查漏補缺，保障工程質量，具體施工工藝流程見圖1。

圖1 預應力錨索樁板墻施工工藝流程

2.1 樁板墻施工

抗滑樁選擇2m×1.5m，樁間距6m，相鄰抗滑樁與地面連接處且靠路基中心線地面下方30cm處預埋鋼筋。擋土板為鋼筋混凝土澆制，選擇C30 混凝土和HRB400?22帶肋鋼筋，板兩端各1/4處預留泄水孔，同時用作吊裝口。為預防天氣多雨情況，需在進行公路邊坡防護時設計截水溝，分別位于坡頂外側和抗滑樁外側，防止雨水滲入坡體導致施工難度加大。

2.1.1 樁孔挖掘

根據(jù)測量資料確定樁位，仔細校對平面位置，樁位誤差在10mm 以內(nèi)。開挖前觀測氣候和地形，在適宜時機開始作業(yè)，可適當擴大工作面，增加防護措施。挖孔技術以人工配合機械操作，放出開挖線，施工人員從兩側向路段中部開挖，上層黏土地質松軟采用人力挖孔，巖石層利用風鎬施工或鉆眼爆破。挖孔期間做好安全措施，觀測孔內(nèi)有無毒性氣體、水位滲透情況、氧氣供應情況，出現(xiàn)異常立刻采取保護措施。孔樁每挖1.5m，根據(jù)施工需求調(diào)整孔樁上設計的運輸架，保障施工材料及時有效地送入施工人員手中。

2.1.2 護壁澆筑

在具體施工環(huán)節(jié)中，挖孔和護壁支撐需要同時連續(xù)進行，井口挖至1m 深時，立即鎖口護壁。施工中以混凝土澆筑護壁，形成頂面平滑的鎖口護壁。鎖口護壁頂面要高出原地面0.5m，預防雨水流入積滯孔內(nèi)，其厚度要比孔內(nèi)護壁厚0.3m。護壁每挖1m 澆筑一節(jié)護壁，護壁之間應連續(xù)作業(yè)，兩節(jié)之間以垂直鋼筋互相連接，形成完整形態(tài)的護壁，遇到土質松動層可以酌情增加護壁厚度。澆筑使用C20混凝土，澆筑前利用測量工具再次確認水平垂直和孔徑等，澆筑24h 后方可拆模。

2.1.3 樁體配筋

孔樁挖掘結束后迅速清理孔內(nèi)，及時進行鋼筋焊接和綁扎，做好澆筑樁身的準備。樁身背側受力鋼筋最多布置三排，實際使用鋼筋數(shù)目根據(jù)匯總表相應條件進行選擇。同時考慮安全和受力因素，第二排鋼筋比第一排鋼筋上部減少3m，下部減少2m，第三排鋼筋比第一排上部減少4m，下部減少3m，具體情況可依據(jù)實際施工調(diào)整。箍筋間距為20cm，受力鋼筋應采用對焊接頭，接頭位置相互錯開，有利于均衡受力，主筋焊接的接頭截面積不能超過鋼筋總面積的50%，焊接時確保焊接質量牢固可靠[5]。所選鋼筋強度和穩(wěn)定性能均符合工程施工標準，抗滑樁四角布置四根?57×3mm 聲測管，鋼管下端采取鋼板封頭，上端露出樁身頂部10cm，施工中注意保持鋼管水平豎直，防止管道堵塞。縱向受力筋排布示意圖見圖2。

圖2 縱向受力筋排布示意圖（單位：mm）

2.1.4 樁身澆筑

鋼筋籠穩(wěn)固工作完成后，清理樁孔內(nèi)地下水，確認合適時機使用混凝土進行樁身澆灌。選擇C30配比混凝土，其質地密實，坍落概率低，能夠保障樁身的穩(wěn)固質量?？够瑯稑渡磔^長，采用全面分層連續(xù)澆筑混凝土，不留下施工縫，因其他無法抵抗因素導致錯過正確澆筑時間，按照施工縫問題進行處理。串筒運輸混凝土灌注時，需保持與工作地面的安全距離，以0.8～1m 為宜，同時使用插入式振搗器對孔內(nèi)混凝土分層進行不斷振搗，確保澆筑質量，澆筑期間時刻關注人身安全。

2.1.5 擋土板安裝和樁后回填

抗滑樁施工完成后，經(jīng)檢測質量合格進行土石方開挖，挖掘過程中將擋土板與樁身直接搭接，板間縫隙控制在10mm 以內(nèi)，縫隙過寬時用瀝青麻絮填充，邊挖邊安裝擋土板，最終保持板面連接平整自然。路基填土到一定高度后進行反復壓實，壓實后再次檢測樁基，繼續(xù)填土到位。樁板連接示意圖見圖3。

圖3 樁板連接圖（單位：mm）

2.2 預應力錨索施工

錨索設計參照壓力分散型錨索，其能夠增加錨索的錨固范圍和錨固力，擴大在巖層的應用范圍，減少破碎巖體地段中的挖孔工作，提供更好的穩(wěn)固性和抗震能力，錨索制作需要選擇正規(guī)的鋼筋加工場所制作[6]。錨筋包括內(nèi)錨段、張拉段和外錨段，外錨段長度適當大于1m，使用千斤頂張拉更方便。錨索鋼絞線材料要求性能高，選擇符合美國ASTM A416/A416M-98標準的鋼絞線，抗拉強度不小于1 860MPa，強度270 級，松弛率3.5%，高強度、低松弛、不黏結，耐用性高。每組錨索為?15.24 鋼絞線6 束，錨固段長度均為10m。張拉設備選用YCD-60 千斤頂和油表千斤頂，壓力表盤讀數(shù)為60MPa，精度0.5～1.0級。

2.2.1 鉆孔

預應力錨索施工第一步是鉆孔，鉆孔前觀測施工環(huán)境，檢查抗滑樁預埋鋼筋是否保持正確安置，檢查無誤后布置好鉆機位置，嚴格按照錨索圖紙設計孔位進行鉆孔，錨索孔徑為?130mm。鉆機使用金剛石鉆頭干鉆，不可使用水鉆，防止邊坡土質惡化和孔壁黏性變?nèi)?，造成施工困難[7]。鉆孔過程中根據(jù)坡體地質調(diào)整鉆孔速度，遇到特殊情況及時改變鉆孔策略，如地質松散易坍塌，此時可以采取跟套管鉆孔技術，保持錨孔的完整。鉆孔結束后及時清理孔內(nèi)粉塵泥沙和地下水等，保持錨孔干凈，并將其暫時封堵，鉆孔深度在錨索設計圖基礎上多鉆1m，用于錨孔沉渣。

2.2.2 組裝

檢查預選的錨索鋼絞線材料，保證材料無破損、生銹、死結彎曲等情況，鋼絞線只能使用機械切割，并做好防腐措施。接著按照錨索圖紙，將擴展環(huán)、緊箍環(huán)等和鋼絞線一起組合為錨索。錨索自由段進行現(xiàn)場制作的22×2聚乙烯保護套裝置，套管兩端封填黃油，防止灰漿粘連，錨索前端配有導向帽，方便順利穿孔。穿孔前再次檢查錨孔清潔度，確保無障礙組裝錨索。錨固段鋼絞線外包裹網(wǎng)孔尺寸為1.5×1.5cm 的鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)伸入自由段內(nèi)約50cm。每根錨索與水平夾角為15°，錨索間距3.5m，設計預應力為600kN，超張拉力為720kN。鋼絞線在框格梁外必須預留1.5m 作為預應力張拉工作段（數(shù)量已計）。

2.2.3 注漿

錨索安裝完畢立即進行錨固段注漿。注漿材料選用建筑常用水泥砂漿，注漿方法采用常見的孔底反向注漿法，孔口加止?jié){塞，導向帽頂部開孔，漿液由孔底向孔口倒流，排除孔內(nèi)空氣，保證注漿密實。水泥砂漿的水灰比例為0.45∶0.50，灰砂比例為1∶0.7，錨固段注漿體強度為M30，水泥標號5.25，注漿壓力0.5～0.8MPa。使用注漿攪拌機將砂漿攪拌均勻至強度達標，隨時為注漿使用做準備。注漿過程觀察錨孔漿面穩(wěn)定情況，遇到異常情況及時改善注漿方式，注漿速度不宜過快，邊注漿邊提拉注漿管，保持注漿管埋于漿液中。每次注漿結束的穩(wěn)壓時間為5～10min，全孔注漿一次完成。

2.2.4 張拉、鎖定和封錨

錨索砂漿強度達到設計值80%以上后，方可進行錨索預應力張拉。張拉過程為錨索施加預應力，錨索主動承受壓力，起到邊坡固定效果。首先選定張拉設備標定，對單根絞線進行兩次預張拉，保障每根絞線受力均衡。預應力張拉施加拉力需要分級循環(huán)進行。一般情況下，巖地質層分為三級，循環(huán)間隔時間為1h，土地質層分為五級，循環(huán)間隔時間為1d。實際施工時按照五級循環(huán)，依次逐級施加設計張力的5%、15%、60%、100%和120%，第一級張力維持15min，其他層級張力各維持5min，按此順序循環(huán)6次，記錄每次張拉情況。同時預防因為鋼絞線松弛、地質位移、溫度升降等情況造成預應力折損，需要在樁上最后一排錨索張拉3d 以后，用較大質量的千斤頂對所有錨索進行一次補償張拉。張拉完成后即可鎖定，機械切斷多余的鋼絞線，注意留下5～10cm 線頭預防滑脫，最后以C20混凝土封錨，防止風化侵蝕。

3 結語

綜上所述，在開展高邊坡支護施工過程中，施工人員應在實際施工情況的基礎上合理調(diào)整施工技術，保證各環(huán)節(jié)的質量，以此在保證整體施工安全與質量的基礎上加快施工進度，為人們創(chuàng)造安全、穩(wěn)定的出行環(huán)境。