預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁加固高邊坡滑坡施工技術(shù)

摘要：福建省寧德寧武高速公路A4合同段MK54+850~MK54

+950為深挖路塹邊坡，坡體土質(zhì)疏松，易坍塌，為確保邊坡穩(wěn)定，坡體采用預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁加固，本文通過(guò)施工過(guò)程總結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁施工方法和技術(shù)，供今后同類工程施工參考。

關(guān)鍵詞：高邊坡 錨索抗滑樁 滑坡治理

1 工程概況

本路段位于寧德北部重丘區(qū)，地形及地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度極高，受季風(fēng)氣候影響降水量較大，影響邊坡穩(wěn)定。該段路塹在第三級(jí)平臺(tái)設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁21根，其中兩端各3根樁長(zhǎng)26m，中間15根樁長(zhǎng)28m(路面標(biāo)高以上樁長(zhǎng)18m），沿線路前進(jìn)方向呈縱向排列，樁截面2m×2.5m，中心間距5m。樁頂設(shè)置兩排3孔8索孔徑Φ165mm壓力分散型錨索（錨索采用Φ15.24無(wú)粘結(jié)鋼絞線）：第一排2束長(zhǎng)度38m，豎直傾角為20°；第二排1束長(zhǎng)度34m，豎直傾角25°，錨索錨固段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度均為14m(圖1）。

圖1 錨索孔位布置圖

2 加固目的及作用

該邊坡屬高邊坡(最高約28.4m），為土質(zhì)邊坡或類土質(zhì)坡，地形上陡下緩，邊坡上部為厚層較松散的殘坡積層，下部為花崗巖全、強(qiáng)風(fēng)化層，巖石風(fēng)化厚度大，巖土結(jié)構(gòu)松散。地下水埋藏深度高于路面標(biāo)高，全、強(qiáng)風(fēng)化巖層透水性較好，降雨時(shí)坡面有水滲出。高速公路從坡體中下部通過(guò)，坡體上部有一條“之”字形地方林業(yè)道路，改路困難，開挖坡面穩(wěn)定性較差，如處理不當(dāng)，容易引起上部土體牽引變形，因此采用預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁加固措施確保邊坡穩(wěn)定（圖2）。

圖2 地質(zhì)情況示意圖

樁體主要受彎矩作用，樁靠山側(cè)設(shè)置雙排鋼筋，加強(qiáng)樁身抗彎變形能力。為減少樁懸臂受力后變形過(guò)大，在樁頭處設(shè)置雙排預(yù)應(yīng)力錨索。

3 錨索試驗(yàn)

錨索施工前需做基本試驗(yàn)，目的在于驗(yàn)證設(shè)計(jì)采用的工作錨索的性質(zhì)和性能、施工工藝、施工質(zhì)量、設(shè)計(jì)合理性以及提供的安全儲(chǔ)備，同時(shí)考慮施工過(guò)程中抗物理破壞的能力。本次試驗(yàn)按設(shè)計(jì)要求設(shè)置3孔8索四單元錨索試驗(yàn)孔進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，編號(hào)為1#、2#、3#孔。位于MK54+850～MK54+950段三級(jí)坡。錨索長(zhǎng)度分別為30m、34m、38m，錨固段長(zhǎng)度分別為3m、6m、9m。在錨固段設(shè)置止?jié){帶，自由段不注漿。因錨索各單元長(zhǎng)度不同，施加相同張拉力時(shí)伸長(zhǎng)量也不同，需根據(jù)設(shè)計(jì)荷載和錨筋長(zhǎng)度計(jì)算出差異荷載(△P1，△P2，△P3)分單元張拉，補(bǔ)足差異荷載后再對(duì)整束錨索分五級(jí)進(jìn)行張拉。

3.1 試驗(yàn)孔地質(zhì)及注漿情況

3.1.1 1#試驗(yàn)孔設(shè)計(jì)鉆孔深度30m，設(shè)計(jì)錨固段長(zhǎng)度3m，實(shí)際施工地質(zhì)情況：

表1

3.1.2 2#試驗(yàn)孔設(shè)計(jì)鉆孔深度34m，設(shè)計(jì)錨固段長(zhǎng)度6m，實(shí)際施工地質(zhì)情況：

表2

3.1.3 3#試驗(yàn)孔設(shè)計(jì)鉆孔深度38m，設(shè)計(jì)錨固段長(zhǎng)度9m，實(shí)際施工地質(zhì)情況：

表3

3.2 試驗(yàn)錨索張拉

表4

注：上表顯示張拉力達(dá)到設(shè)計(jì)的75%時(shí)錨固段已經(jīng)滑脫，錨固段設(shè)計(jì)3m不能滿足設(shè)計(jì)要求。

表5

表6

注：油壓表線性回歸方程M=0.0338F+0.2

M——油壓表讀書

F——各級(jí)張拉荷載

P——設(shè)計(jì)張拉力700kN

△P1——單元差異荷載

△P2——二單元差異荷載

△P3——三單元差異荷載

ΔP1=EA×2

ΔP2=（EA+EA）×2

ΔP3=（EA+EA+EA）×2

L1，L2，L3，L4——分別為第一、二、三單元錨索的長(zhǎng)度；

ΔL1，ΔL2，ΔL3，ΔL4——各單元錨索在給定最終張拉(設(shè)計(jì)鎖定)荷載作用下的伸長(zhǎng)量；

ΔL1-2，ΔL2-3，ΔL3-4——各單元錨索在給定最終張拉(設(shè)計(jì)鎖定)荷載作用下的差異伸長(zhǎng)量；

A——單根鋼絞線束的截面面積；

E——鋼絞線的彈性模量。

表5、表6數(shù)據(jù)顯示錨固段長(zhǎng)度為6m和9m時(shí)，實(shí)際地層錨固力大于1.1倍設(shè)計(jì)張拉力(770kN)，伸長(zhǎng)量也滿足小于6%的規(guī)定。故錨固段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為14m可正常施工。

4 抗滑樁施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 挖孔及護(hù)壁安全

抗滑樁采用人工挖孔樁，C30鋼筋混凝土護(hù)壁，水平向鋼筋安裝采用4根鋼筋相互搭接后綁扎或焊接（圖3）。若土層松軟或地下水豐富，可利用槽鋼、工字鋼、鋼管等做臨時(shí)支撐，有效預(yù)防塌孔，以保證施工安全（圖4）。

4.2混凝土澆注注意事項(xiàng)

4.2.1 孔底積水不宜超過(guò)5cm，混凝土澆注時(shí)須不間斷，一次性完成，并通過(guò)串筒下落防止產(chǎn)生離析。振搗采用Φ70mm插入式振動(dòng)器，振搗應(yīng)避免碰撞鋼筋，水平分層厚度不宜超過(guò)30cm，移動(dòng)間距不應(yīng)超過(guò)振動(dòng)器作用半徑的1.5倍，并插入下層砼50～100mm。

4.2.2 錨孔位置在護(hù)壁上精確標(biāo)記，混凝土澆注到錨索位置按設(shè)計(jì)要求預(yù)埋Φ180mmPVC管，管內(nèi)裝入木條或鋸末塞緊且端頭進(jìn)行封堵，防止混凝土將其擠彎或堵塞。

5 錨索施工技術(shù)要點(diǎn)

5.1 錨索鉆孔

錨孔用全站儀配合鋼尺進(jìn)行拉線定位，孔道鉆造采用CSJ40高壓風(fēng)潛孔鉆跟管成孔，鉆進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)禁用水沖鉆及沖洗孔壁，同時(shí)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，防止鉆孔偏斜、扭曲或變徑。與以往的用水沖鉆相比可有效防止塌孔，也可防止邊坡土層含水量過(guò)高影響邊坡穩(wěn)定性。鉆到設(shè)計(jì)孔深后，不能立即停鉆，繼續(xù)穩(wěn)鉆3～5分鐘，防止孔底泥土沉積。鉆孔結(jié)束后，使用高壓空氣將孔中巖（土）粉及水全部清除孔外。

5.2 錨索制作及安裝

5.2.1 本段采用壓力分散型錨索，錨索材料為無(wú)粘結(jié)高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，對(duì)鋼絞線不同單元進(jìn)行醒目的標(biāo)記。下料還應(yīng)注意各單元錨索長(zhǎng)度的不同。每單元錨固段鋼絞線剝皮3m，并將其表面油脂擦拭干凈以加強(qiáng)與水泥漿的粘結(jié)。錨索制作過(guò)程中采用中間型擠壓機(jī)對(duì)擠壓簧和擠壓套進(jìn)行擠壓，改變了以往設(shè)計(jì)只能將擠壓套固定在鋼絞線端頭的限制（圖5），單根鋼絞線擠壓強(qiáng)度確保不低于200kN。

圖5 中間型擠壓機(jī)工作原理圖

圖6 各單元錨索示意圖

5.2.2 錨索組裝時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確定位，擠壓套通過(guò)螺栓在承載體和限位片之間栓接牢固，不同單元之間的鋼絞線必須設(shè)置架線環(huán)，間距為1.0～1.5m，注漿管穿索安裝準(zhǔn)確定位，綁扎結(jié)實(shí)牢固，深入導(dǎo)向帽5～10cm。導(dǎo)向帽固定于最前端承載板上，并應(yīng)留有溢漿孔，保證注漿時(shí)孔底返漿（圖6）。

5.3 錨孔注漿

注漿設(shè)備采用YSH-6注漿機(jī)，注漿管采用Φ25mm的PPR管，水泥漿配合比見下表(表7)，注漿必須采用孔底返漿方法（注漿壓力2.0Mpa），直至孔口溢出新鮮漿液，嚴(yán)禁抽拔注漿管或孔口注漿；如發(fā)現(xiàn)孔口漿面回落，應(yīng)在30分鐘內(nèi)進(jìn)行孔底壓注補(bǔ)漿2～3次，確保孔口漿體充滿。

在注漿作業(yè)開始和中途停止較長(zhǎng)時(shí)間再作業(yè)時(shí)，應(yīng)用水或水泥稀漿潤(rùn)滑注漿泵及注漿管路。

表7 水泥漿配合比（kg）

5.4 錨索張拉

錨索的預(yù)應(yīng)力在補(bǔ)足各單元差異荷載后分5級(jí)施加，即設(shè)計(jì)荷載的25％，50％，75％，100％和110％。在張拉最后一級(jí)荷載時(shí)，應(yīng)持荷穩(wěn)定10～15min后卸荷鎖定。錨索鎖定后48小時(shí)內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)明顯的預(yù)應(yīng)力損失現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。張拉過(guò)程通過(guò)張拉力和錨索伸長(zhǎng)量雙向控制。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本段高邊坡錨索抗滑樁的施工總結(jié)出一套完整的抗滑樁施工技術(shù)，其中包括對(duì)抗滑樁的樁孔開挖、護(hù)壁安全、混凝土澆筑都有了詳細(xì)的介紹，同時(shí)對(duì)壓力分散型錨索施工過(guò)程也進(jìn)行了分析，重點(diǎn)介紹了錨索基本試驗(yàn)的過(guò)程和作用，對(duì)整個(gè)錨索施工的重大影響和意義，中間型擠壓機(jī)的應(yīng)用打破了以往錨索設(shè)計(jì)的形式。為高邊坡滑坡治理技術(shù)注入了新鮮的血液。

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作者簡(jiǎn)介：

杜紅亮（1983年-），男，工作單位：中鐵一局第五工程有限公

司。