高邊坡防護(hù)錨索框架梁施工技術(shù)研究

摘要：高邊坡防護(hù)形式多樣，且一般多種防護(hù)形式組合使用。高邊坡的穩(wěn)定性對(duì)于工程安全至關(guān)重要，如何進(jìn)行可靠有效的防護(hù)成為邊坡穩(wěn)定的關(guān)鍵所在。基于鐵路工程深路塹高邊坡防護(hù)施工實(shí)際案例，詳細(xì)闡述了錨索框架梁的工作原理、施工工藝流程和施工技術(shù)要點(diǎn)，并分析驗(yàn)證了錨索框架梁的施工質(zhì)量和防護(hù)效果，為相關(guān)高邊坡防護(hù)錨索框架梁工程施工提供了有益參考。

關(guān)鍵詞：高邊坡防護(hù)；錨索框架梁；施工技術(shù)

0" "引言

高邊坡開挖后，原有的山體應(yīng)力平衡被破壞，如果防護(hù)不到位，在地質(zhì)構(gòu)造、水文環(huán)境和人類活動(dòng)等多重因素共同影響下，極可能產(chǎn)生下滑和坍塌等地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅工程的安全和正常使用，并對(duì)周圍環(huán)境及人民生命財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生負(fù)面作用。因此采取可靠有效的防護(hù)至關(guān)重要。本文基于鐵路工程深路塹高邊坡防護(hù)施工實(shí)際案例，詳細(xì)闡述了錨索框架梁的工作原理、施工工藝流程和施工技術(shù)要點(diǎn)，并分析驗(yàn)證了錨索框架梁的施工質(zhì)量和防護(hù)效果。

1" "工程概況

杭溫鐵路站前4標(biāo)永嘉段高邊坡深路塹，主要分部在楠溪江站站場(chǎng)路基段（里程DK283+014.130～DK283+

375.270）和區(qū)間39號(hào)路基段（里程DK279+370～DK279+

570.27）。其中楠溪江站站場(chǎng)路基段開挖深度最深，最大挖深約45m，開挖斷面最寬，最大開挖斷面寬約230m，最高邊坡防護(hù)級(jí)數(shù)為5級(jí)，設(shè)計(jì)邊坡防護(hù)形式為樁板墻+框架錨索+框架錨桿+拱形骨架。楠溪江站屬于中低山及山間谷地地貌，地形起伏較大，山坡上植被發(fā)育，區(qū)內(nèi)分布有梯田、小溪等。開挖段主要地質(zhì)為熔結(jié)凝灰?guī)r，表層往下2～3m為全風(fēng)化巖，中下部為強(qiáng)風(fēng)化巖，下部部分為弱風(fēng)化巖。邊坡基本處于強(qiáng)風(fēng)化巖地帶，邊坡下部樁板墻防護(hù)，中下部錨索框架梁防護(hù)。

2" "錨索框架梁工作原理

錨索框架梁是一種加固巖土體的邊坡防護(hù)支擋結(jié)構(gòu)，主要通過錨索張拉后產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力作用使巖土體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。錨索是由鋼絞線制成的一種主要受拉的桿狀構(gòu)件，其一端通過鉆孔后被注漿體固定于深部穩(wěn)定地層中，另一端被施加張拉力后鎖定在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框架梁上形成整體結(jié)構(gòu)，從而在巖土體表面產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，以此來穩(wěn)固巖土體或改善內(nèi)部應(yīng)力狀況，限制其變形。

3" "錨索框架梁施工工藝流程

錨索框架梁施工流程為：施工準(zhǔn)備→鉆孔→錨索制作與安裝→注漿→框架梁施工→張拉鎖定→封錨。

3.1" "施工準(zhǔn)備

核對(duì)施工圖紙與設(shè)計(jì)交底，充分了解設(shè)計(jì)意圖，核對(duì)地形、地貌和施工斷面。人員進(jìn)場(chǎng)并進(jìn)行培訓(xùn)和交底。各種材料和施工機(jī)具進(jìn)場(chǎng)，確保材料驗(yàn)收合格，機(jī)具滿足施工生產(chǎn)要求。邊坡開挖和防護(hù)交替進(jìn)行，開挖一級(jí)防護(hù)一級(jí)，防護(hù)完成后開挖下一級(jí)。每一級(jí)開挖完畢且坡度復(fù)核無誤后，立即在坡面上準(zhǔn)確測(cè)放錨孔位置。錨孔縱向間距3.0m，豎向垂直間距2.5m，經(jīng)檢查復(fù)核、監(jiān)理確認(rèn)孔位精度后進(jìn)行下道工序。

3.2" "鉆孔

搭設(shè)滿足承載力要求的穩(wěn)固腳手架，根據(jù)坡面測(cè)放的孔位，固定調(diào)整好鉆機(jī)角度后開始錨孔鉆進(jìn)施工?？讖綖?30mm，傾角15°，孔深15m。鉆進(jìn)過程中，記錄每個(gè)孔的鉆進(jìn)狀態(tài)（鉆速、鉆壓）、地層變化、地下水等情況。遇到縮孔、塌孔時(shí)，立即停鉆并灌漿處理（灌漿壓力0.1～0.2MPa）。灌漿完成初凝后，清孔重鉆[1]。鉆進(jìn)大于設(shè)計(jì)深度0.5m時(shí)，穩(wěn)鉆1～2min后停鉆，然后用高壓空氣（風(fēng)壓0.2～0.4MPa）清孔。鉆孔結(jié)束經(jīng)檢驗(yàn)合格后進(jìn)行下一步施工。

3.3" "錨索制作與安裝

預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)錨固力300kN，由3根直徑15.24mm鋼絞線組成，長(zhǎng)15m。分為錨固段和自由段，錨固段長(zhǎng)8m，自由段長(zhǎng)7m。端頭安裝鐵皮導(dǎo)向帽，錨固段內(nèi)穿直徑38mm注漿管，錨具采用OVM15-3型。

鋼絞線按設(shè)計(jì)尺寸截取，不能焊接，下料長(zhǎng)度需滿足錨索束結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及張拉的需要。編束時(shí)，鋼絞線不能有交叉和扭曲，應(yīng)平直、均勻的排列。錨索錨固段用緊箍環(huán)和擴(kuò)張環(huán)制成波浪狀，自由段外套波紋管，管內(nèi)充滿黃油后封閉兩端。錨索束編好后除污，張拉段涂刷防腐劑。確認(rèn)錨孔編號(hào)無誤后，緩慢將錨索體放入孔內(nèi)。用尺量外露錨索長(zhǎng)度，計(jì)算孔內(nèi)錨索長(zhǎng)度，錨索長(zhǎng)度誤差范圍在50mm內(nèi)。

3.4" "注漿

錨索束放入后及時(shí)注漿，采用孔底注漿法，一次注滿錨固段和自由段，初凝前視情況進(jìn)行補(bǔ)漿[2]。注漿選用M40水泥砂漿，飽滿密實(shí)灌注，注漿壓力0.6～0.8MPa，中途不得停漿。注漿至實(shí)際注漿量不低于理論的注漿量，錨具排氣孔不再排氣且孔口溢出濃漿時(shí)結(jié)束。施工過程中，做好注漿記錄。

3.5" "框架梁施工

注漿后砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后施工框架梁，框架梁采用C35混凝土現(xiàn)澆，截面尺寸0.4m×0.4m?？蚣芰荷喜颗c坡頂鑲邊相連，下部與平臺(tái)截水溝相接。坡頂和坡腳設(shè)置厚0.3m的C25混凝土鑲邊。錨索框架梁正視圖見圖1。

按照設(shè)計(jì)尺寸和施工需要開挖框架梁溝槽，開槽后基槽底部采用C25混凝土找平?？蚣芰轰摻钤跇?biāo)準(zhǔn)化鋼筋加工場(chǎng)統(tǒng)一加工，然后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。先綁扎縱梁鋼筋，再綁扎橫梁鋼筋。錨索位置預(yù)埋φ154mm鋼管，然后安裝螺旋筋和錨墊板，錨墊板固定在定位鋼管里。當(dāng)位置與鋼筋沖突時(shí)，調(diào)整鋼筋間距保證錨索位置準(zhǔn)確。

模板安裝前先檢查鋼筋綁扎質(zhì)量，并做好記錄。用定型鋼模按設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行拼裝，并用短錨桿固定在坡面上。模板尺寸要準(zhǔn)確，拼裝要密貼、平順，整體線形要順暢。然后支撐加固模板，使模板與基礎(chǔ)緊密貼合，以免脹模、跑漿影響質(zhì)量。

混凝土澆筑前先檢查鋼筋模板施工質(zhì)量，模板凈空尺寸、鋼筋數(shù)量及布置尺寸、保護(hù)層厚度一定要符合要求。框架梁混凝土按照自下而上，先縱梁再橫梁的順序澆筑。確保澆筑作業(yè)連續(xù)進(jìn)行，邊澆筑邊振搗，中斷澆筑的接縫要鑿毛處理。澆筑完成后覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa時(shí)，就可拆模；拆模時(shí)注意保護(hù)邊角，不得有翹曲破損、掉角啃邊。

3.6" "張拉、鎖定及封錨

3.6.1" "張拉與鎖定

張拉前先標(biāo)定張拉機(jī)具，再進(jìn)行張拉試驗(yàn)確定張拉鎖定施工工藝。錨孔注漿和框架梁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后才能張拉。張拉分兩次逐級(jí)進(jìn)行，第一次張拉值為總張拉力的70%（設(shè)計(jì)要求超張拉15%，總張拉力=設(shè)計(jì)張拉力的115%），間隔3～5d后進(jìn)行第二次張拉。各級(jí)張拉力逐步遞增，每次遞增量為設(shè)計(jì)張拉力的25%，各級(jí)之間間隔2～5min，最后一級(jí)間隔30min。

張拉過程中記錄好錨索伸長(zhǎng)及受力情況，核實(shí)伸長(zhǎng)值與受力值是否匹配。張拉完成6～10d后，再進(jìn)行一次補(bǔ)償張拉以克服地層徐變等因素造成的預(yù)應(yīng)力損失，補(bǔ)償張拉完成后即可鎖定。

3.6.2" "錨頭封堵

張拉鎖定后，從錨具量起預(yù)留5cm鋼絞線，截去（機(jī)械切割）超長(zhǎng)部分，用水泥漿灌滿錨墊板和錨頭全部空隙[3]，然后墊座混凝土鑿毛，用混凝土封堵錨頭。

4" "錨索框架梁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1" "鉆孔施工控制

孔位偏差不超過±50mm，傾斜度偏差不超過1%。坡面如果難以處理平順，經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后，可適當(dāng)放寬定位精度或調(diào)整錨孔位置?？蚣芰汉湾^索的相對(duì)位置比絕對(duì)位置更重要，框架梁應(yīng)隨錨索位置而變。

鉆孔用風(fēng)動(dòng)鉆進(jìn)，不得用水沖鉆進(jìn)，水沖鉆進(jìn)會(huì)惡化巖土體的地質(zhì)條件和降低孔壁的粘結(jié)性能。根據(jù)鉆機(jī)性能和地層地質(zhì)控制鉆進(jìn)速度，防止鉆孔變徑、扭曲和塌陷?？字杏兴w時(shí)，需處理后才能下錨與注漿?？刹捎迷O(shè)置排水孔，或灌漿封堵二次鉆進(jìn)的方法處理。

成孔后先自檢，然后現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)?？讖皆试S偏差0～10mm，實(shí)際孔深不小于設(shè)計(jì)孔深，孔深允許偏差0～50mm[4]。應(yīng)復(fù)查錨孔孔位、傾角和方位，合格后即可認(rèn)為錨孔鉆造檢驗(yàn)合格。

4.2" "錨索施工控制

每束錨索的規(guī)格、組合形式應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。嚴(yán)禁使用有機(jī)械損傷、電燒傷的鋼絞線，有死彎和嚴(yán)重銹蝕的也不得使用。鋼絞線編成錨索后，應(yīng)作好防銹處理。切割鋼絞線及錨索時(shí)，嚴(yán)禁用電弧燒割，可采用切割機(jī)或砂輪鋸等機(jī)械切割方式。

4.3" "注漿施工控制

注漿是決定錨索施工質(zhì)量的關(guān)鍵工序，錨固段的錨固力是通過注漿體與錨索體之間的摩擦力和注漿體與孔壁之間的摩擦力來共同實(shí)現(xiàn)的，也就是說注漿體要有足夠的強(qiáng)度和密實(shí)度。因此必須選用設(shè)計(jì)規(guī)定強(qiáng)度等級(jí)的水泥砂漿，采用孔底注漿法注漿。注漿時(shí)不得上拔注漿管，嚴(yán)格控制注漿壓力，飽滿密實(shí)灌注。注漿液攪拌均勻，隨攪隨用，并在初凝前用完。注漿體凝固前不得晃動(dòng)錨索體。

4.4" "框架梁施工控制

框架梁鋼筋接頭需錯(cuò)開，混凝土墊塊厚度要與保護(hù)層厚度一致，并牢固連接。安裝固定錨具底座時(shí)，其頂面（斜托面）應(yīng)垂直于鉆孔軸線，確保張拉時(shí)千斤頂出力與錨索在同一軸線上。模板安裝應(yīng)平順、嚴(yán)密，凈空尺寸準(zhǔn)確，且與基礎(chǔ)緊密貼合。

錨孔周圍鋼筋較密集，澆注時(shí)要仔細(xì)振搗，保證質(zhì)量。澆筑過程中，可采用速凝、早強(qiáng)混凝土或用蓋模壓住等措施解決混凝土移動(dòng)問題。錨墩與框架梁同時(shí)澆筑，框架梁混凝土面與坡面一致。

5" "錨索框架梁施工質(zhì)量和防護(hù)效果分析驗(yàn)證

位移和應(yīng)力狀態(tài)監(jiān)測(cè)是高邊坡防護(hù)施工過程中不可或缺的環(huán)節(jié)，既能確保施工安全，又能驗(yàn)證施工質(zhì)量和防護(hù)可靠性。楠溪江站站場(chǎng)路基高邊坡監(jiān)測(cè)內(nèi)容，包括邊坡地表位移監(jiān)測(cè)、深部位移監(jiān)測(cè)（測(cè)斜管）、樁（墻）背土壓力監(jiān)測(cè)（土壓力盒）和錨桿錨索錨固力監(jiān)測(cè)（錨索應(yīng)力計(jì)）。監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置詳見表1。

其中，錨索框架梁防護(hù)部分的監(jiān)測(cè)，只涉及邊坡地表位移監(jiān)測(cè)、深部位移監(jiān)測(cè)和錨索錨固力監(jiān)測(cè)。斷面DK283+125的邊坡最高、級(jí)數(shù)最多、監(jiān)測(cè)周期最長(zhǎng)，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)最具有代表性，因此以斷面DK283+125的地表位移監(jiān)測(cè)、深部位移監(jiān)測(cè)和錨索錨固力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，來分析驗(yàn)證錨索框架梁的施工質(zhì)量和防護(hù)效果。

5.1" "邊坡地表位移監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

斷面DK283+125地表位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)共8個(gè)，累計(jì)位移、累計(jì)沉降和時(shí)間關(guān)系曲線圖見圖2和圖3。

由圖2和圖3可知，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示各點(diǎn)日均位移和沉降量在2mm范圍內(nèi)上下波動(dòng)，累計(jì)變化均先增大后減小，最后逐步趨于平穩(wěn)。累計(jì)位移未超過20mm，累計(jì)沉降未超過18mm，均在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)。各級(jí)邊坡表面均無開裂、隆起、下陷、下滑和坍塌等明顯變形，支護(hù)結(jié)構(gòu)無裂縫。

5.2" "深部位移監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

斷面DK283+125深部位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)共4個(gè)，圖4和圖5為點(diǎn)S2和點(diǎn)S3深部位移監(jiān)測(cè)曲線圖，其孔深均為20m，它體現(xiàn)了監(jiān)測(cè)期間邊坡深部位移隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。整體來看，前期位移變化波動(dòng)大，最后趨于穩(wěn)定。且越靠近地表，位移越大。穩(wěn)定后監(jiān)測(cè)點(diǎn)S2地表累計(jì)最大位移未超過18mm，監(jiān)測(cè)點(diǎn)S3地表累計(jì)最大位移未超過17mm。在整個(gè)監(jiān)測(cè)周期中，測(cè)點(diǎn)變形量均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，未出現(xiàn)過日變量突變報(bào)警現(xiàn)象，變形可控。

5.3" "預(yù)應(yīng)力錨索錨固力監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

斷面DK283+125預(yù)應(yīng)力錨索錨固力監(jiān)測(cè)點(diǎn)共4個(gè)，應(yīng)力和時(shí)間關(guān)系曲線圖見圖6。由圖6可知，錨索鎖定后，應(yīng)力會(huì)損失而變小。錨索應(yīng)力的損失過程大概分為快速損失、緩慢損失、相對(duì)穩(wěn)定三個(gè)階段[5]。

分析認(rèn)為，錨索鎖定后20d內(nèi)，應(yīng)力損失速度最快，主要是因?yàn)殒i定時(shí)千斤頂卸載，錨索不可避免地產(chǎn)生回縮，錨索張拉力向錨具與錨索間的摩擦力及擠壓力轉(zhuǎn)變，錨具發(fā)生變形而使錨固力損失。錨索鎖定后20～60d內(nèi)，應(yīng)力損失變緩，其損失原因是巖土體和錨索內(nèi)部應(yīng)力調(diào)整變化，產(chǎn)生巖土體壓縮、錨索應(yīng)力松弛。錨索鎖定60d后，錨索應(yīng)力基本不變化，僅有小幅波動(dòng)，巖體及錨索應(yīng)力調(diào)整完成，重新達(dá)到平衡和穩(wěn)定。

綜合以上監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)圖及分析來看，錨索框架梁防護(hù)部分地表位移、深部位移均在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)，錨固力變化也在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。且各級(jí)邊坡表面均無開裂、隆起、下餡、下滑和坍塌等明顯變形，支護(hù)結(jié)構(gòu)無裂縫，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。證明錨索框架梁施工質(zhì)量合格，防護(hù)效果可靠。

6" "結(jié)束語

錨索框架梁作為高邊坡防護(hù)中一種重要的防護(hù)手段，具有顯著的防護(hù)成效，能夠有效保障邊坡的穩(wěn)定性與安全性。然而在實(shí)際應(yīng)用過程中，仍然需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化施工技術(shù)，以適應(yīng)不同工程環(huán)境和需求。

本文基于鐵路工程深路塹高邊坡防護(hù)施工實(shí)際案例，詳細(xì)闡述了錨索框架梁的工作原理、施工工藝流程和施工技術(shù)要點(diǎn)，并分析驗(yàn)證了錨索框架梁的施工質(zhì)量和防護(hù)效果，相關(guān)成果可為類似工程提供借鑒和參考。

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