吳先和

（福建省榕圣市政工程股份有限公司）

淺談邊坡預(yù)應(yīng)力錨索框架施工

吳先和

（福建省榕圣市政工程股份有限公司）

通過(guò)預(yù)應(yīng)力錨索框架梁在路塹高邊坡的施工，簡(jiǎn)述了錨索在路塹高邊坡中的施工方法、施工技術(shù)要點(diǎn)，分析施工中可能存在的問(wèn)題，為錨索在工程施工中積累了經(jīng)驗(yàn)。

道路工程；高邊坡；預(yù)應(yīng)力錨索；框架梁；注漿；張拉；試驗(yàn)

預(yù)應(yīng)力錨索作為巖土工程高邊坡加固支護(hù)措施，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的全面鋪開(kāi)，城市在擴(kuò)展，城鎮(zhèn)道路隨之發(fā)展迅猛，造成有些道路依而建，采用開(kāi)挖路塹的形式來(lái)修建路基。近年來(lái)比如錨桿加固、錨索加固、注漿鋼錨管加固運(yùn)用的較多，發(fā)展的也較快。本文結(jié)合福州市鶴林片區(qū)橫嶼組圖道路工程高邊坡防護(hù)加固，重點(diǎn)介紹錨索加固的施工方法、步驟和要點(diǎn)。

1　工程概況

擬建潭橋路K1+080～K1+310、K1+390～K1+415右側(cè)，開(kāi)挖后將形成路塹邊坡，邊坡坡腳設(shè)計(jì)標(biāo)高16.0～20.5m，坡頂高程為25.7～59.9m，邊坡高度為8.0～43.40m。根據(jù)勘察鉆孔揭露，邊坡段巖土層主要為雜填土、破積粘性土、殘積粘性土、全風(fēng)化花崗巖、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗斑巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗斑巖和中風(fēng)化花崗斑巖。本段最高邊坡為六級(jí)，在第一級(jí)采用重力式擋土墻，第二級(jí)～第五級(jí)采用預(yù)應(yīng)力錨索框架梁防護(hù)，第六級(jí)采用植草防護(hù)。

2　預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝

2.1概述

本工程框架梁采用壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行錨固，每孔錨索由二單元共六束鋼絞線組成，鋼絞線采用直徑15.24mm、強(qiáng)度1860MPa的高強(qiáng)度低松弛無(wú)粘結(jié)鋼絞線。

壓力分散型錨索一般由幾個(gè)單元組成，各單元間因自由段長(zhǎng)度不同而產(chǎn)生伸長(zhǎng)量不同。因此，在進(jìn)行整體分級(jí)張拉前，先計(jì)算不同單元間的差異伸長(zhǎng)量和差異荷載增量，并按差異荷載增量先進(jìn)行補(bǔ)足荷載張拉。

2.2路塹高邊坡開(kāi)挖施工

根據(jù)土質(zhì)邊坡、巖土邊坡和巖質(zhì)邊坡的不同，確定土石方開(kāi)挖采用人工、機(jī)械相結(jié)合的方法。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形可采取不同開(kāi)挖方案，分樁號(hào)地段劃分開(kāi)挖工藝。路塹高邊坡土石開(kāi)挖施工應(yīng)嚴(yán)格按照具體有關(guān)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。開(kāi)挖應(yīng)分級(jí)進(jìn)行，嚴(yán)格按照從上到下的開(kāi)挖施工順序逐級(jí)開(kāi)挖，完成一級(jí)，支護(hù)一級(jí)，上級(jí)未支護(hù)完成，不得開(kāi)挖下級(jí)，確保坡體穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全。

2.3錨孔施工

2.3.1鉆孔平臺(tái)搭設(shè)

邊坡坡面修整完成后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)錨孔進(jìn)行定位，采用φ48鋼管扣件順坡面架設(shè)工作平臺(tái)，調(diào)整鉆機(jī)立軸高度使其中心線與錨孔設(shè)計(jì)中心線—致，保證鉆孔位置正確。

2.3.2鉆孔

本工程鉆孔孔徑為φ150，與水平面夾角為20°。采用CSJ-40型錨固鉆機(jī)，在本工程第三級(jí)坡面鉆孔過(guò)程中，在鉆進(jìn)17m位置碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖地層中遇松散、較破碎地層，鉆孔塌孔造成卡鉆，鉆桿無(wú)法拔出。通知監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位后，按如下方法處理∶進(jìn)行固壁灌漿處理（灌漿壓力0.1～0.2MPa），待水泥砂漿初凝后，用小一號(hào)φ130鉆頭重新掃孔鉆進(jìn)；若采用固壁灌漿無(wú)法解決卡鉆、塌孔問(wèn)題，則采用跟套管鉆進(jìn)技術(shù)。

2.3.3清孔

鉆孔完成后，采用高壓風(fēng)進(jìn)行清孔，孔壁不得有黏土或粉砂滯留，以保證水泥砂漿與巖體的黏結(jié)力。鉆孔清孔完成后，將孔口暫時(shí)封堵，封堵應(yīng)密閉以免碎屑、雜物等進(jìn)入孔內(nèi)，同時(shí)保證封堵物容易取出。

2.4錨索的制作、安裝

錨索有兩個(gè)單元錨索L1、L2組成，L1、L2單元錨索分別由三根、六根無(wú)粘結(jié)鋼絞線內(nèi)錨于鋼質(zhì)承載體組成，見(jiàn)圖1錨索示意圖。

圖1　錨索示意圖

在錨索下料前對(duì)鉆孔實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，做好詳細(xì)記錄，并按鉆孔編號(hào)截取鋼絞線，對(duì)各單元的錨索應(yīng)做詳細(xì)標(biāo)記，以免張拉出錯(cuò)。錨索鋼絞線下料長(zhǎng)度應(yīng)為錨索設(shè)計(jì)長(zhǎng)度、錨頭高度、千斤頂長(zhǎng)度、工具錨和工作錨的厚度以及張拉操作余量的總和。

2.5注漿

錨孔鉆造完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行錨筋安裝和注漿，注漿采用水灰比0.45～0.5的M40水泥凈漿，注漿采用孔底返漿方法，壓力一般為2.0MPa左右，直至孔口溢出新鮮漿液，嚴(yán)禁抽拔注漿管或孔口注漿。

2.6錨墊墩及框架梁澆筑

錨墊墩及框架梁采用整體澆筑法施工，土質(zhì)邊坡嵌入坡面為250～300mm，刻槽后用厚20～50mm的水泥砂漿進(jìn)行基底調(diào)平，遇局部架空采用C30混凝土嵌補(bǔ)?，F(xiàn)場(chǎng)澆筑時(shí)，注意混凝土振搗，尤其是在錨孔周圍，鋼筋較密，應(yīng)仔細(xì)振搗，保證混凝土密實(shí)。

2.7錨索張拉、鎖定

壓力分散型錨索的張拉，因各單元間錨索自由段長(zhǎng)度不同，張拉時(shí)要注意嚴(yán)格按分步張拉，根據(jù)計(jì)算的差異荷載，分單元張拉。張拉采用“雙控法”，即采用設(shè)計(jì)張拉力為準(zhǔn)，用伸長(zhǎng)量校核，實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論值的偏差應(yīng)在±6%范圍內(nèi)，否則應(yīng)查明原因并采取措施后方可進(jìn)行張拉。

2.7.1差異荷載計(jì)算

因壓力分散型錨索各單元長(zhǎng)度長(zhǎng)短不一，故必須先計(jì)算相鄰兩單元之間的差異伸長(zhǎng)量和差異荷載增量。對(duì)于二單元共六束壓力分散型錨索，其計(jì)算公式如下∶

差異荷載增量∶

其中差異伸長(zhǎng)量∶

以上各式中∶

l1、l2，分別為第一、二單元錨索的自由段長(zhǎng)度，且l1>l2；

Δl1、Δl2分別為在給定最終張拉荷載作用下的伸長(zhǎng)量；

Δl1-2為對(duì)應(yīng)單元在給定最終張拉荷載作用下的差異伸長(zhǎng)量；

σ為在給定最終張拉荷載作用下的鋼絞線束應(yīng)力；

P為在給定最終張拉荷載作用下的單根鋼絞線束荷載；

A為單根鋼絞線束的截面面積，取A=140mm2；

E為鋼絞線的彈性模量，E=1.95×105MPa；

ΔP1為進(jìn)行分步補(bǔ)償差異張拉的第一、二級(jí)張拉荷載增量；以潭橋路高邊坡k1+080～k1+165段右側(cè)第五級(jí)邊坡，單孔設(shè)計(jì)拉力650kN，L=31m，錨固長(zhǎng)度14m為例。錨索設(shè)計(jì)荷載650kN，鎖定荷載715kN。

2.7.2張拉油壓表壓力換算

張拉施工前，應(yīng)將千斤頂、壓力表送至有資質(zhì)的檢測(cè)鑒定機(jī)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)定。本項(xiàng)目已標(biāo)定的08041331#壓力表校準(zhǔn)方程式為Y=0.047X+0.26，根據(jù)方程式換算油壓表的具體讀數(shù)，如表1∶拉力650kN、31m長(zhǎng)、錨固段14m類型錨索張拉壓力換算表。

表1　拉力650kN、31m長(zhǎng)、錨固段14m類型錨索張拉壓力換算表

2.7.3張拉步驟

預(yù)張拉∶在正式張拉前，先按照荷載為0.1倍的設(shè)計(jì)拉力預(yù)張拉，整體張拉1～2次，使錨索拉直，然后松開(kāi)，量取伸長(zhǎng)值S1。差異分步補(bǔ)償張拉∶先按照差異荷載ΔP1張拉第一單元（最長(zhǎng)一組錨索），并采用Δl1-2進(jìn)行控制，張拉到位后鎖定工作錨和工具錨，量取伸長(zhǎng)值S2。

分級(jí)補(bǔ)償，分級(jí)整體張拉∶按照上述，每級(jí)荷載張拉前先進(jìn)行分單元補(bǔ)償張拉后，再將二組錨索（即一、二單元）整體張拉，按照設(shè)計(jì)荷載的20%、50%、75%、100%、110%五級(jí)分級(jí)補(bǔ)償，分級(jí)整體張拉，至張拉鎖定，同時(shí)量20%時(shí)取伸長(zhǎng)值S3及110%伸長(zhǎng)值S4。除張拉最后一級(jí)荷載時(shí)持荷穩(wěn)定10～20min外，其余各級(jí)持荷穩(wěn)定5min。錨索鎖定48h內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)明顯的預(yù)應(yīng)力損失現(xiàn)象，必須及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充張拉。

實(shí)際伸長(zhǎng)率的計(jì)算∶

l1（最長(zhǎng)一組錨索）單元錨索∶Δl1=（S4-S1）

l2（次長(zhǎng)一組錨索）單元錨索∶Δl2=（S4-S2）

2.8自由端注漿

張拉完成后，應(yīng)及時(shí)對(duì)自由段進(jìn)行注漿，注漿應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行，必要時(shí)可進(jìn)行補(bǔ)注漿，以保證注漿的飽滿。自由段漿液配比同錨固段注漿液。

2.9封錨

在補(bǔ)張拉鎖定后，應(yīng)盡快進(jìn)行封錨處理。用手提砂輪機(jī)切除多余外露的錨索，并留長(zhǎng)10cm的外露錨索，以防拽滑，錨頭部分涂上防腐劑后用C30混凝土將錨頭封閉。封錨應(yīng)控制其外觀質(zhì)量，以免影響整體美觀。

3　試驗(yàn)

3.1基本試驗(yàn)

預(yù)應(yīng)力錨索施工前，不同的巖土層均應(yīng)進(jìn)行基本試驗(yàn)，即各巖土層應(yīng)取試驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)少于3個(gè)錨孔進(jìn)行抗拔拉破壞實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)孔具體位置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況有業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工共同確定。目的在于驗(yàn)證設(shè)計(jì)采用的工作錨索（桿）的性質(zhì)和性能、施工工藝、設(shè)計(jì)質(zhì)量、設(shè)計(jì)合理性以及所提供的安全儲(chǔ)備。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)記錄各級(jí)荷載及錨頭位移等詳細(xì)數(shù)據(jù)，并在施工前及時(shí)向設(shè)計(jì)單位提交試驗(yàn)報(bào)告，以便驗(yàn)證與調(diào)整設(shè)計(jì)方案。

應(yīng)注意進(jìn)行基本試驗(yàn)時(shí)，所施加最大試驗(yàn)荷載（Qmax）不宜超過(guò)錨索桿體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.9倍。

3.2驗(yàn)收試驗(yàn)

預(yù)應(yīng)力錨索施工后，應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)，驗(yàn)收試驗(yàn)的錨索數(shù)量不應(yīng)少于錨桿總數(shù)的5%，且不應(yīng)少于5根。最大試驗(yàn)荷載應(yīng)取錨索軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值的1.5倍。

進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，加載宜按設(shè)計(jì)荷載的30%、50%、75%、100%、120%、133%、150%依次進(jìn)行，最大試驗(yàn)荷載不能大于桿體承載力標(biāo)準(zhǔn)值的0.8倍。驗(yàn)收中每級(jí)荷載均應(yīng)穩(wěn)定5～10min，并記錄位移增量。最后一級(jí)試驗(yàn)荷載應(yīng)維持10min。如錨頭位移增量超過(guò)1.0mm，則該級(jí)荷載應(yīng)在維持50min，并在15min、20min、25min、30min、45min和60min時(shí)記錄錨頭位移增量。

錨索經(jīng)抽樣進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)合格后，方可按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行張拉、鎖定和封錨工作。對(duì)驗(yàn)收試驗(yàn)錨桿一般應(yīng)從1.5倍設(shè)計(jì)荷載全部退荷至零后，再重新進(jìn)行張拉鎖定作業(yè)。

4　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)福州市鶴林片區(qū)橫嶼組圖道路工程高邊坡防護(hù)加固工程的施工，總結(jié)邊坡錨索施工一些經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于邊坡施工合理確定施工順序顯得尤為重要，為確保施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中路塹邊坡的穩(wěn)定，除應(yīng)采取合理支擋加固措施外，還必須采用科學(xué)有效的施工方法、工藝及程序，避免施工過(guò)程中邊坡失穩(wěn)破壞，造成重大損失，甚至于留下后患。

[1]2013.05福州市鶴林片區(qū)橫嶼組團(tuán)市政路網(wǎng)工程（潭橋路邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)）圖紙.

[2]《土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（CECS∶222005）[S].

[3]《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）[S].

[4]《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ85-2010）[S].

U416.13

A

1673-0038（2015）11-0145-03

∶2015-2-20