預應力錨桿在邊坡加固工程中的應用

杜西崗 馬志創 李明東

1 工程概況

擬建邯鄲市育華中學綜合樓位于河北省邯鄲市滏東大街與油漆廠路交叉口的西南角。該建筑26層,采用剪力墻結構,基礎采用樁筏基礎,實際開挖深度為8 m,局部10.60 m。該基坑平面形狀為矩形,長、寬約為152 m,37 m,場地南側靠西有一自行車庫,距離南側開挖邊線約15 m,北側為油漆廠路,東側為透綠圍墻。用地紅線內場地土層情況如表1所示。

表1 用地紅線內場地土層情況表

該場地在鉆孔范圍均見地下水,初見水位埋深3.40 m～5.50 m,穩定水位埋深2.20 m～4.30 m,歷史最高水位為1 m,屬上層滯水,場地內地下水水位升降主要受大氣降水及生活用水補給。施工前進行降水,本工程基坑支護是在水位降低之后的情況下進行的。

2 問題描述

該土釘墻支護工程的南坡施工在6月下旬完成,之后雨季到來,接連幾次大雨,南坡的位移與沉降變形顯著。經勘查得出,南坡南部存在大面積雜填土,且南坡地勢較低,造成雨水大量灌入南坡中,造成南坡嚴重的變形,見圖1。

3 解決方案

發現問題的同時,設計單位,甲方,監理等相關部門立即召開緊急會議,商榷處理方法,且經專家論證,處理結果為補加兩道錨索,在原第一道、第二道土釘中間,第三道、第四道之間分別增加一道錨桿,如圖2所示。

成孔時,成孔順序為間隔打孔,以減小因此造成的變形。注漿壓力為1.5 MPa,且4 h后二次注漿,當注漿強度達到80%時,安置18號腰梁,用千斤頂對錨桿施加預應力,通過預應力控制土體邊坡變形。新增25 m錨桿施加40 kN,15 m施加24 kN。拉力分兩次施加,第一次為額定值的70%,第二次至額定值,以避免應力松弛。

4 處理過程及效果

4.1 本工程施工的難點及特點

1)土質復雜,成孔困難;2)由于錨桿設計承載力要求較高,因此錨桿材質采用螺紋鋼;3)注漿量大,注漿要求高;4)高空作業,工期緊;5)生態社區對環保及文明施工要求高;6)現場施工單位多,交叉干擾大。

4.2 本工程施工組織的特點

1)進場機械設備種類多,尤其是成孔鉆機。本工程選用了四種成孔方式:a.人工洛陽鏟;b.電動巖石鉆機;c.錨桿沖擊鉆機;d.潛孔鉆。潛孔鉆成孔效果最好。由于土質條件復雜,施工中也經常出現卡鉆現象。成孔過程中掉落了三套沖擊器,25 m鉆桿無法打撈;最后只能將所鉆孔報廢,移位重鉆。2)由于錨桿材質為Ⅱ級螺紋鋼,為確保錨桿桿體的承載力,錨桿連接采用剝肋滾軋直螺紋鋼筋連接技術,接頭強度高,性能穩定,連接速度快。3)注漿采用二次高壓注漿工藝。漿體滲透半徑大,不但為鋼筋錨桿提供了足夠的抗拔力,還有力改善了土體本身的力學性能,提高了邊坡的自穩能力。4)為保證工期,順利完成施工任務,不可能重復移動腳手架。因此,腳手架搭設量大,高空移動設備占用時間多,鉆孔設備、材料和人力一次性投入量大。

4.3 施工過程

7月3號開始第一道成孔,7月12號完成,7月19號第一道施加拉力完成。7月11號開始第二道成孔,7月30號完成,8月7號第二道施加拉力完成。

4.4 測點布置

南坡全長160 m,位移和沉降觀測點間距10 m,即位移觀測點14個,由東往西依次為 W1,W2,W3,W4等,沉降觀測點 14個,由東往西依次為C1,C2,C3,C4等。均布置在坡頂,距坡邊1.5 m處。每3 d觀測一次,雨后立即觀測,成錨桿孔期間每2 d一測,直至處理完工后穩定止。

4.5 變形觀測

現取南坡坡頂測點W3,W7,C3,C7觀測數據進行比較研究,得出的沉降曲線及位移曲線如圖3,圖4所示。

4.6 加固效果

1)工程僅用40 d即完工,滿足工期要求;2)邊坡表面,整體上平順美觀與大自然融為一體;3)上部做的錨桿與擋墻墻面連接后效果較好;4)監測結果顯示:變形速率在7月初幾次大雨后呈加快趨勢。之后,在錨桿孔施工過程中,由于土體帶出造成對土體的擾動,致使兩道錨桿孔施工后的幾天內變形稍有增加,7月5號及7月13號前后的變形證明此變化。但在處理后期,大部分錨桿已經施工完畢,位移與沉降均很快趨于收斂。

5 結語

1)連續觀測結果表明:邊坡的加固方案科學合理。既保證了邊坡的安全,又節約了資金。如采用其他方案,如樁、板或墻,估計工程造價可能是現在的3倍以上。2)設計方案的調整與變更及時而準確。既不浪費,又不冒險。為今后土質邊坡加固工程的設計與施工積累了寶貴的經驗。3)土層錨桿技術在高邊坡的加固治理工程中,具有很好的適應能力。尤其是預應力錨桿的二次注漿工藝,不僅保證了錨桿自身的抗拔力,而且使漿液滲入復雜土質孔隙中,對土體具有很好的改良加固作用。4)土層錨桿技術作為一種既經濟又適用的技術手段,在邊坡治理工程中具有信息化施工的特點。對于施工過程中出現的地質變化及其他重要條件變更具有非常好的適應性,調整起來方便迅速。本工程如果采用其他樁或墻等支護方案,一旦支護結構施工到一定階段,很難再對設計方案進行及時有效的變更。

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