高速公路工程高邊坡治理預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)

冀 佳

(山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司公路工程總承包分公司，山西 太原 030006)

1 項(xiàng)目背景

高速公路工程項(xiàng)目的全線長度是28.53 km，起訖樁號是K33+198～K61+728，采用的是雙向四車道，設(shè)計(jì)的行車速度是100 km/h，其中整體式路基寬度是24.5 m，分離式路基寬度是12.25 m。此項(xiàng)目中邊坡失穩(wěn)表現(xiàn)是順層邊坡與開挖施工后不穩(wěn)定邊坡，同時(shí)路線走向和巖層較為接近，路塹邊坡是順向，若是巖層傾角<邊坡坡角，就會引發(fā)邊坡失穩(wěn)。通過綜合分析項(xiàng)目現(xiàn)場地質(zhì)條件及施工情況等，然后確定采用預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)進(jìn)行高邊坡治理。

2 預(yù)應(yīng)力錨索施工設(shè)計(jì)

此高速公路工程項(xiàng)目中路基采用橫斷面布設(shè)，其中整體式路基的寬度是24.5 m，中央分隔帶的寬度是2.0 m，兩側(cè)的路緣帶寬度均是0.5 m，各側(cè)行車道的寬度是2×3.75 m，兩側(cè)的硬路肩寬度均是3.0 m(包括路緣帶0.5 m)，兩側(cè)土路肩的寬度均值是0.5 m；分離式路基的寬度是12.25 m，左側(cè)硬路肩的寬度是0.75 m(包括路緣帶0.5 m)，行車道的寬度是2×3.75 m，右側(cè)硬路肩的寬度均是3.0 m(包括路緣帶0.5 m)，兩側(cè)土路肩的寬度均是0.5 m。通過實(shí)地調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，此項(xiàng)目中K39+228～K51+510段沿線邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性表現(xiàn)良好，但是局部路段巖層的傾角是15°～45°，巖體之間包含了泥質(zhì)夾層，同時(shí)節(jié)理裂隙較為發(fā)育、強(qiáng)風(fēng)化層比較厚的挖方邊坡可能會出現(xiàn)失穩(wěn)，所以必須采用合理、有效的措施進(jìn)行治理，即選擇“抗滑樁”+“擋墻”+“錨索框架”+“錨桿框架”防護(hù)方式。此項(xiàng)目中預(yù)應(yīng)力錨索施工應(yīng)把錨索十字梁建立在邊坡第一階的上半部，其中錨索的長度是20 m，錨固段的長度是12 m，確定的設(shè)計(jì)拉力是700 kN。從邊坡第二階安裝6孔預(yù)應(yīng)力錨索框架(長度是7 m，數(shù)量是6片)，上排錨索長度是25 m，中排錨索長度是23 m，下排錨索長度是20 m，錨固段的長度是12 m，拉力是700 kN。

3 施工技術(shù)

3.1 施工準(zhǔn)備

在預(yù)應(yīng)力錨索施工前必須組織設(shè)計(jì)人員、施工技術(shù)人員等確定工藝流程、施工設(shè)備以及施工材料等，同時(shí)完成施工技術(shù)交底工作。提前實(shí)施錨筋材料試驗(yàn)、注漿灌注試驗(yàn)以及漿液配合比試驗(yàn)等，以保證預(yù)應(yīng)力錨索施工的有序進(jìn)行。認(rèn)真、仔細(xì)檢查各項(xiàng)施工設(shè)備參數(shù)及性能，同時(shí)高度重視設(shè)備維修與保養(yǎng)，以保證設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)設(shè)計(jì)編制的錨索施工圖紙進(jìn)行現(xiàn)場測放，精準(zhǔn)標(biāo)記錨索鉆孔施工位置。

3.2 構(gòu)建錨索施工平臺

從高速公路工程項(xiàng)目中高邊坡位置以腳手架方式構(gòu)建錨索施工平臺。若是施工平臺采用的是木板，則應(yīng)保證鋪設(shè)的木板寬度>3 m，同時(shí)承受的水平推力應(yīng)≥3 t。此錨索施工平臺中的臨空面必須建立安全欄桿，其高度≥1.8 m。選擇從腳手架中的合理位置安裝鉆機(jī)，根據(jù)錨索施工設(shè)計(jì)基本要求，適當(dāng)調(diào)整鉆機(jī)方位角、傾角以及鉆孔位置，待安裝到指定部位后實(shí)施固定處理。

3.3 鉆孔施工

根據(jù)設(shè)計(jì)鉆孔方位角、傾角以及鉆孔位置實(shí)施鉆孔作業(yè)，同時(shí)通過測量對鉆孔角度進(jìn)行控制，保證傾角誤差≤±1，方位誤差≤±2。結(jié)合邊坡土層條件科學(xué)配置鉆機(jī)，嚴(yán)格控制鉆機(jī)施工速度，以免發(fā)生鉆孔傾斜、變徑以及扭曲等現(xiàn)象。在鉆孔施工階段不可開水沖鉆或者是沖洗孔壁，并且認(rèn)真、仔細(xì)全面記錄鉆壓、鉆速等各項(xiàng)參數(shù)。待達(dá)到設(shè)計(jì)要求鉆孔深度后，不可立即停止鉆進(jìn)施工，需要保證穩(wěn)鉆3～5 min。在鉆孔施工完成之后，必須立即將孔內(nèi)的雜物清理干凈，然后選擇清水實(shí)施清孔作業(yè)，同時(shí)通過高壓空氣將孔中積水吹干，孔內(nèi)不可存留積水。

3.4 錨索制作

從項(xiàng)目現(xiàn)場平整區(qū)域搭建編索平臺(高度是0.5 m，寬度是1.5 m)，設(shè)置防曬防雨棚。結(jié)合孔深與外錨段長度，通過砂輪機(jī)把鋼絞線進(jìn)行截短處理，然后組裝擠壓頭，精準(zhǔn)安裝擠壓套與擠壓簧。選擇鮮明標(biāo)記實(shí)施鋼絞線各單元編號，主根進(jìn)行嚴(yán)格檢查，不可采用損傷鋼絞線，同時(shí)把鋼絞線表面中的泥土、銹漬等雜物清理干凈，平順地安放于工作平臺之上。精準(zhǔn)定位注漿管與實(shí)施牢固綁扎，向?qū)蛎鄙钊?～10 cm。此外，內(nèi)錨固段按照間隔距離1 m設(shè)置對中支架；張拉段按照間隔距離1.5 m設(shè)置對中支架。

3.5 下錨施工

待錨索質(zhì)量檢查符合規(guī)定要求之后，把錨索運(yùn)輸?shù)巾?xiàng)目現(xiàn)場指定孔位實(shí)施安裝，而運(yùn)輸階段各錨索的間隔距離需要保證≥2 m，轉(zhuǎn)彎半徑不可過小。錨索垂直運(yùn)輸階段，所有吊點(diǎn)(除主吊點(diǎn))均將錨索快速安全脫鉤。以錨索安裝作業(yè)為例，應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)要求的傾角與方位進(jìn)行平順推進(jìn)，以防止發(fā)生串動、抖動與扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，有效控制推進(jìn)過程中卡組與散束問題。待錨索安裝結(jié)束之后，不可從錨索中懸掛重物，所以敲打錨筋，施工所有環(huán)節(jié)必須保證監(jiān)理在場。

3.6 錨孔注漿

提前實(shí)施漿液配比試驗(yàn)，根據(jù)注漿漿液設(shè)計(jì)要求實(shí)施配比與均勻、充分?jǐn)嚢?，其中漿液水灰比是1∶2，采用現(xiàn)場配比攪拌，以保證一邊攪拌一邊使用，同時(shí)漿液強(qiáng)度應(yīng)保證≥40 MPa，采用孔底返漿方式實(shí)施錨孔注漿，其中注漿壓力控制是2.0 MPa，一直至漿孔位置溢出新鮮漿液才能夠停止注漿，禁止孔口注漿或者是抽拔注漿管。在實(shí)施注漿作業(yè)階段，若是孔口漿面出現(xiàn)了回落，則應(yīng)在30 min之內(nèi)實(shí)施孔底壓注補(bǔ)漿，通常補(bǔ)漿次數(shù)控制為2～3次，以確?？卓诠酀M漿液。此外，錨孔鉆孔施工完成之后必須立即實(shí)施注漿與錨筋體安裝，要求的間隔時(shí)間≤24 h。

3.7 錨索框架施工

錨索框架是高邊坡核心受力構(gòu)件，也是預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨固錨點(diǎn)交接點(diǎn)，所以錨固框架安裝效果直接決定著高邊坡錨固質(zhì)量。實(shí)施混凝土灌注的過程中應(yīng)保證錨具內(nèi)螺旋鋼筋、錨墊板與波紋管等符合設(shè)計(jì)規(guī)定基本要求，同時(shí)從橫梁與數(shù)肋的交點(diǎn)位置以鋼筋方式實(shí)施固定處理，保證位置的平整度，同時(shí)方向和錨孔保持一致。此外，混凝土澆筑必須確保密實(shí)度，不可隨意移動錨具。

3.8 錨孔封錨驗(yàn)收

待預(yù)應(yīng)力錨索施工結(jié)束之后，必須立即按照要求驗(yàn)收錨孔錨索，以保證施工效果符合設(shè)計(jì)要求。此項(xiàng)目試驗(yàn)階段選擇的設(shè)備主要包含了張拉千斤頂、油壓表以及油泵等，檢測階段采用的設(shè)備主要包括壓力傳感器、游標(biāo)卡尺等，實(shí)現(xiàn)錨索應(yīng)力與變形條件測定。在實(shí)施錨孔封錨驗(yàn)收的過程中，必須確保驗(yàn)收錨索數(shù)量≥錨索總數(shù)量的5%，同時(shí)數(shù)量≥3根。除此之外，驗(yàn)收階段選擇分級施加荷載方式，其中初始荷載是設(shè)計(jì)荷載30%，然后是設(shè)計(jì)荷載50%、75%、100%、120%、133%以及150%。

3.9 錨筋張拉鎖定

預(yù)應(yīng)力錨索框架是邊坡錨固工程項(xiàng)目在規(guī)劃和建設(shè)過程中非常重要的受力構(gòu)件之一，在應(yīng)用時(shí)，其自身的形成有利于將整個(gè)被加固邊坡范圍內(nèi)的臨空表面進(jìn)行有效控制，其在受到框架平面覆蓋影響之后，其自身的整個(gè)加固整體性能可以得到不斷提升。在注漿漿體以及臺座混凝土強(qiáng)度可以標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求80%以上的時(shí)候，就可以結(jié)合實(shí)際要求，對其展開張拉鎖定作業(yè)處理。比如可以根據(jù)實(shí)際要求，對驗(yàn)收試驗(yàn)階段錨孔進(jìn)行合理的選擇和利用，促使其可以達(dá)到目前基本設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，一直到所有的驗(yàn)收試驗(yàn)結(jié)束為止，在接受檢驗(yàn)后達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)要求，才能夠進(jìn)行后續(xù)一系列的操作。通常錨斜托臺座的整個(gè)承壓面應(yīng)當(dāng)盡量保證良好的平整度，同時(shí)還要保證與錨索軸線方向的垂直狀態(tài)。在錨具安裝過程中，必須要保證與錨墊板、千斤頂?shù)冉⒚芮械馁N合聯(lián)系，尤其是在千斤頂軸線、錨孔筋體相同的軸線位置處，需要保證其承載的均勻性、可靠性。

通常在錨索正式張拉開始之前，需要結(jié)合實(shí)際要求，將其10%～20%左右的設(shè)計(jì)張拉荷載作為各衡量的主要依據(jù)，對其預(yù)張拉1～2次，這樣做的根本目的是為了促使其各部位之間可以建立良好的連接關(guān)系，保證鋼絞線處于完全平直的狀態(tài)。針對目前壓力分散型的錨索來說，由于各單元的錨索長度具有非常明顯的差異性，所以在張拉方面，應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按照不同的次和要求，對各單元進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以差異分步的方式進(jìn)行張拉處理。結(jié)合水分荷載以及固筋長度計(jì)算要求，對差異荷載進(jìn)確定，同時(shí)還要結(jié)合計(jì)算之后的差異荷載，對其不同的單元張拉情況進(jìn)行分析。

錨索預(yù)應(yīng)力在補(bǔ)足差異荷載方面，要對其進(jìn)行合理的分析，嚴(yán)格按照不同的級別、相關(guān)規(guī)定和要求進(jìn)行分析，也就是設(shè)計(jì)荷載的25%、50%、75%、100%以及110%。在張拉最后一級荷載過程中，要將其進(jìn)行有效控制，通?？刂圃?0～15 min的范圍內(nèi)即可，后續(xù)要對卸荷進(jìn)行鎖定處理。在錨索鎖定處理之后的48 h之內(nèi)，一旦發(fā)現(xiàn)其中存在相對比較明顯的預(yù)應(yīng)力損失，那么必須要結(jié)合實(shí)際要求，對其進(jìn)行是的補(bǔ)償張拉處理。

3.10 預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

預(yù)應(yīng)力錨索不僅可以對邊坡淺表進(jìn)行加固壓縮處理，而且能夠針對潛在的滑動邊坡進(jìn)行有效控制。在高速公路或者水利工程項(xiàng)目建設(shè)中，路基邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對預(yù)應(yīng)力描述的廣泛應(yīng)用，外錨頭結(jié)構(gòu)形式在實(shí)踐中得到大范圍的開發(fā)和利用，一旦遇到相對松散的層邊坡時(shí)，格梁可以對邊坡表層預(yù)應(yīng)力起到良好的保護(hù)效果，以此來實(shí)現(xiàn)均勻傳遞的根本目的。同時(shí)能夠盡可能減少巖土應(yīng)力集中帶來的壓縮變形等一系列問題，格梁可以促使各錨索相互之間的聯(lián)系得到強(qiáng)化，保證抗滑錨索整體性以及連續(xù)性得到提升。同時(shí)在格梁相互之間還可以實(shí)現(xiàn)景觀的綠化設(shè)計(jì)，以此來達(dá)到良好的應(yīng)用效果。

格構(gòu)一般是直接由垂直坡面位置中的橫縱梁相互組合而成，在整個(gè)橫縱梁相交的預(yù)應(yīng)力位置處，會對錨索結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)置和利用。更為重要的一點(diǎn)就是針對錨索結(jié)構(gòu)的梁模型進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和利用時(shí)，必須要結(jié)合實(shí)際要求，針對格構(gòu)下部的巖土體以及格構(gòu)的相互作用力展開深入分析，通過這種方式在其中的合理利用，有利于直接將線彈性體的計(jì)算為基礎(chǔ)，對巖土體的格梁進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。所以，在該形勢背景下必須要保證預(yù)應(yīng)力的錨索結(jié)構(gòu)在力學(xué)分析中可以得到合理利用，同時(shí)還要對邊坡土體地基影響作用等展開深入分析。在整個(gè)模型計(jì)算和分析過程中，必須要對周邊的巖石土體、格構(gòu)梁體作用力展開深入分析，以彈性地基模型法進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)還要對彈性地基梁模型進(jìn)行計(jì)算和分析，通常是直接將格梁作為地基中的上梁進(jìn)行計(jì)算。從整體角度著手對其進(jìn)行分析，要結(jié)合不同類型的地基模型對其進(jìn)行合理的構(gòu)建和利用，不同的運(yùn)算方法以及計(jì)算結(jié)果之間存在非常明顯的差異性。

預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)在應(yīng)用過程中，尤其是在復(fù)合中涉及到的邊坡地質(zhì)具有一定的復(fù)雜性，在目前常見的格構(gòu)梁邊坡加固施工過程中，由于受到認(rèn)知水平等諸多因素條件的影響，很難對其中的內(nèi)在聯(lián)系有所認(rèn)識和了解。尤其是在邊坡護(hù)理以及修復(fù)工程中，無論是在廣度或者是深度等各方面，都必須要進(jìn)行改革和創(chuàng)新，對加固治理方法進(jìn)行不斷的拓展，以此來實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有工程治理措施的完善和優(yōu)化，促使預(yù)應(yīng)力錨索工作效率、質(zhì)量得到有效提升。在預(yù)應(yīng)力錨索壓力設(shè)計(jì)以及分析過程中，錨筋材料多數(shù)情況下都是以無黏結(jié)的高強(qiáng)度、低松馳鋼絞線為基礎(chǔ)組成部分，同時(shí)還要對其中涉及到的各單元鋼制絞線進(jìn)行標(biāo)記，為施工人員的操作提供便利條件。在整個(gè)編索中，要將已經(jīng)截取的鋼絞線直接放置在對應(yīng)的架子中，為其進(jìn)行仔細(xì)的檢查，對表面存在的泥土污垢等進(jìn)行徹底的清除，對其中存在絞線進(jìn)行徹底的清除，同時(shí)還要對錨段進(jìn)行編號處理，以此來達(dá)到良好的效果。

4 總 結(jié)

本文結(jié)合高速公路工程項(xiàng)目實(shí)際情況，重點(diǎn)研究了高邊坡治理預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)，主要包含了施工準(zhǔn)備、構(gòu)建錨索平臺、鉆孔施工、錨索制作、下錨施工、錨孔注漿以及封錨驗(yàn)收等。實(shí)踐表明，此高速公路中高邊坡治理采用的預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)合理、可行，顯著提升了高邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了高速公路安全通車，也為類似項(xiàng)目施工提供了借鑒。