預(yù)應(yīng)力錨索擋墻在高速邊坡處理中的應(yīng)用

王繼平

(山西省公路局忻州分局，山西忻州 034000)

某高速位于陜北黃土高原南部，境內(nèi)以少石多土的黃土臺塬、黃土梁峁溝壑為主。K25+655～K25+760段左側(cè)路塹邊坡，地貌單元屬黃土區(qū)黃土梁峁堆積亞區(qū)斜坡地貌，該山坡走向呈近北—南向，地形北低南高，坡度約37°，坡面較完整;邊坡所開挖的地段位于山坡北坡中部，該地段坡面完整、地形呈斜坡狀。坡體目前穩(wěn)定。

1 邊坡穩(wěn)定性分析

擬開挖高邊坡地貌單元屬黃土區(qū)黃土梁峁堆積亞區(qū)斜坡地貌，開挖地段位于山坡北坡中部，邊坡地勢較高，工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件簡單，無斷裂及構(gòu)造運(yùn)動跡象，自然邊坡整體穩(wěn)定性較好，但是本段挖方邊坡以新黃土和老黃土為主，土方量較大，開挖期間遇雨季侵水或受到施工中強(qiáng)烈震動易發(fā)生滑塌失穩(wěn)，需進(jìn)行相應(yīng)加固防護(hù)措施。

分級開挖后，按照公路路基設(shè)計規(guī)范采用簡化Bishop法進(jìn)行穩(wěn)定性驗算，圓弧搜索最危險滑動面，未采取工程防護(hù)前計算安全系數(shù)為1.12，采取工程防護(hù)錨索擋墻后計算安全系數(shù)為1.31，滿足高速公路規(guī)范對邊坡穩(wěn)定性的要求，施工后邊坡處于穩(wěn)定安全狀態(tài)。

由于邊坡地質(zhì)主要以新黃土和老黃土為主，下伏強(qiáng)風(fēng)化砂巖，開挖后，土方量較大，遇雨季侵水或受到施工中強(qiáng)烈震動易發(fā)生滑塌失穩(wěn)，同時自然邊坡較陡，因此為工程安全及降低邊坡高度考慮，采用以下防護(hù)形式:

K25+655～K25+765段路塹左側(cè)邊坡第一級錨索擋土墻防護(hù)。K25+660～K25+745段路塹左側(cè)邊坡第二級錨索擋土墻防護(hù)。K25+695～K25+725段路塹左側(cè)邊坡第三級錨索擋土墻防護(hù)。

2 施工準(zhǔn)備

根據(jù)地質(zhì)勘查報告，摸清工程區(qū)域地質(zhì)水文情況，編制施工組織設(shè)計，根據(jù)地質(zhì)水文及施工機(jī)具、場地、技術(shù)條件制定施工方案，進(jìn)行施工部署及平面布置，劃分區(qū)段。按設(shè)計尺寸搭設(shè)鋼管鉆孔操作平臺，滿足錨索施工要求，按設(shè)計要求測量放線，確定錨孔位置，用紅油漆標(biāo)寫。施工前在施工區(qū)域內(nèi)設(shè)置臨時設(shè)施，修建施工便道及排水溝，安裝臨時水電線路，搭設(shè)鉆機(jī)平臺，將施工機(jī)具設(shè)備運(yùn)進(jìn)現(xiàn)場并安裝維修試運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查機(jī)械、鉆具、工具等是否完好齊全。進(jìn)行施工放線，定出樁基線和各個錨桿孔的孔位，錨桿的傾斜角。

3 施工工藝

1)錨孔測放。錨孔已在抗滑樁護(hù)壁及樁身混凝土澆筑前根據(jù)設(shè)計圖紙?zhí)峁╁^索孔標(biāo)高及位置預(yù)埋，預(yù)埋管采用φ160鍍鋅鋼管，孔位誤差不得超過±0.2 m;錨桿的孔斜度(傾角)誤差不超過 ±2°。

2)鉆孔設(shè)備。根據(jù)錨固地層的類別、錨孔孔徑、錨孔深度以及施工場地條件等來選擇鉆孔設(shè)備。巖層中采用潛孔沖擊成孔;在易于塌縮孔和卡鉆埋鉆的地層中采用跟管鉆進(jìn)技術(shù)。

3)邊坡刷坡。從上至下開挖坡體，開挖一級便防護(hù)一級;并同時完成相應(yīng)排水設(shè)施。

4)鉆機(jī)就位。根據(jù)預(yù)埋孔位，準(zhǔn)確安裝固定鉆機(jī)，并嚴(yán)格認(rèn)真進(jìn)行機(jī)位調(diào)整，使鉆頭順利進(jìn)入已預(yù)埋的錨索孔，設(shè)計錨索方向為垂直樁身水平向下15°，在施工過程中，鉆孔傾角和方向應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求。

5)鉆進(jìn)方式。錨索鉆孔采用風(fēng)動鉆進(jìn)，嚴(yán)禁采用水沖鉆進(jìn)。確保錨索施工不會導(dǎo)致邊坡巖體的工程地質(zhì)條件發(fā)生變化和并保證孔壁的粘結(jié)性能。鉆孔速度根據(jù)鉆機(jī)性能和錨固地層嚴(yán)格控制，防止發(fā)生鉆孔扭曲和變徑等情況。

6)孔徑孔深。鉆孔孔徑、孔深等嚴(yán)格按照設(shè)計要求，不得小于設(shè)計值。為確保錨孔直徑符合要求，實際使用鉆頭直徑應(yīng)小于設(shè)計孔徑。為保證錨孔深度，實際鉆孔深度宜大于設(shè)計深度0.2 m。

7)錨孔清理。當(dāng)鉆進(jìn)深度達(dá)到設(shè)計深度后，穩(wěn)鉆1 min～2 min后方可停鉆。鉆孔孔壁如果有沉碴及水體等粘滯物，須清理干凈。鉆孔完成后，使用高壓空氣將孔內(nèi)巖粉及水體清除出孔外，避免降低水泥砂漿與孔壁巖土體的粘結(jié)強(qiáng)度。相對堅硬完整的巖體錨固，可采用高壓水沖洗，其他情況不宜采用高壓水沖洗。若錨孔中有承壓水流出，水壓、水量減小后可下安錨筋與注漿。

8)錨孔檢驗。錨孔鉆造完畢，須經(jīng)監(jiān)理檢驗合格后，方可進(jìn)行下道工序。孔徑、孔深應(yīng)符合要求，驗孔過程中鉆頭平順推進(jìn)，不產(chǎn)生沖擊或抖動，鉆具驗送長度應(yīng)滿足設(shè)計錨孔深度，退鉆要順暢無障礙，高壓風(fēng)吹驗不應(yīng)存在塵碴及水體明顯飛濺現(xiàn)象。同時復(fù)查錨孔孔位、傾角和方位，全部錨孔施工分項工作合格后，即可認(rèn)為錨孔鉆造檢驗合格。

9)錨索體制作及安裝。預(yù)應(yīng)力錨索體由自由段、錨固段和外露張拉段三部分組成，用OVM-X型錨具鎖定。錨索孔徑φ=150 mm，錨索采用11根高強(qiáng)度低松弛的預(yù)應(yīng)力鋼絞線(φ=15.24 mm)制作，鋼絞線的截取長度為錨固段+自由段+1.5 m外露張拉段，鋼絞線強(qiáng)度Rb=1 860 MPa。安裝前，要確保每根鋼絞線順直，不扭不叉，排列均勻，除銹、除油污，對有死彎、機(jī)械損傷及銹坑處剔除。自由段的錨索束每隔1.0 m用鐵絲綁扎，涂刷防銹油或其他強(qiáng)力防腐涂料，套波紋管，并將管內(nèi)注滿黃油，兩端外繞工程膠布封閉，每米綁扎一個架環(huán)對中支架固定。錨固段每隔1.0 m設(shè)一個擴(kuò)張環(huán)。擴(kuò)張環(huán)用厚20 mm的聚氯乙烯塑料板加工而成，兩個擴(kuò)張環(huán)之間用細(xì)鐵絲綁扎錨索。錨索體安裝前再次用高壓風(fēng)吹孔，然后用人工緩緩將錨索體放入孔內(nèi)，用鋼尺量測出錨孔外露出的鋼絞線長度，并計算孔內(nèi)錨索長度，確保錨固的有效長度。

10)錨固注漿。錨固注漿采用M40水泥砂漿，使用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥砂漿的水灰比應(yīng)通過試驗確定，漿液要攪拌均勻，隨攪隨用。錨索安裝時應(yīng)先將注漿管出口用膠布封住，以免阻塞。注漿的時候采用孔底返漿法一次注漿，注漿結(jié)束前穩(wěn)定5 min～10 min。實際注漿量一般要大于理論注漿量，或以錨具排氣孔不再排氣并且有孔口漿液溢出濃漿作為注漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)。一次注不滿或注漿后產(chǎn)生沉降時，要及時補(bǔ)充注漿，直至注滿為止。注漿結(jié)束后，應(yīng)將注漿管、注漿槍及注漿套管清洗干凈，并同時做好注漿記錄。

11)錨頭楔體的制作。錨頭楔體按設(shè)計要求采用C25鋼筋混凝土與承壓板整體澆筑。承壓板長寬分別為0.3 m×0.3 m，厚度為2 cm;楔體長寬分別為0.4 m×0.4 m，厚度不小于30 cm;鋼筋采用Φ14鋼筋，鋼筋接頭應(yīng)錯開。如錨索與錨頭楔體箍筋相干擾，局部調(diào)整箍筋的間距。混凝土澆筑時，尤其在錨孔周圍，鋼筋較密集，應(yīng)仔細(xì)振搗，保證混凝土的振搗密實。錨頭楔體混凝土與承壓板同時澆筑，錨頭頂面必須與錨索軸線垂直。

12)錨索張拉及鎖定、封錨。錨桿施工前應(yīng)先進(jìn)行拉拔試驗，取得錨固段地層與砂漿錨固體間的極限抗剪強(qiáng)度，以確定設(shè)計參數(shù)是否滿足錨固工程穩(wěn)定，安全的需求，進(jìn)而確定是否需進(jìn)行錨固段長度修正。

錨索張拉分五級進(jìn)行，各級張拉力分別為設(shè)計張拉的25%，50%，75%，100%及110%，每級間隔2 min～5 min，最后一級間隔30 min，同時分別記錄每級張拉時鋼絞線的伸長量。為克服多種因素造成的預(yù)應(yīng)力損失，初次張拉鎖定后30 d左右，進(jìn)行一次補(bǔ)償張拉，鎖定后從錨具量起，留出長5 cm～10 cm鋼絞線，用機(jī)械切割多余的鋼絞線，嚴(yán)禁采用電弧燒割。最后用水泥凈漿注滿錨墊板及錨頭各部分空隙，然后用不低于20 MPa的混凝土封錨，施工時應(yīng)防止銹蝕并兼顧美觀。

4 施工注意事項

1)錨索制作的鋼絞線必須符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。鋼絞線從盤絲上按設(shè)計長度截取，不得焊接。編束時確保每根鋼絞線始終均勻排列，平直、不扭不叉。有死彎、機(jī)械損傷、嚴(yán)重銹蝕及電燒傷的嚴(yán)禁使用。截斷時應(yīng)使用機(jī)械切割，嚴(yán)禁電弧切割，編束前要清污除銹。

2)錨孔注漿和錨梁混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%時才能進(jìn)行張拉，張拉前必須對張拉機(jī)具進(jìn)行標(biāo)定，避免出現(xiàn)應(yīng)力誤差。

5 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力錨索擋墻在邊坡防護(hù)中應(yīng)用較為廣泛，施工時應(yīng)嚴(yán)格依照設(shè)計，根據(jù)施工規(guī)范做好施工前的準(zhǔn)備，并把握施工要點，確保施工質(zhì)量滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

［1］趙曉彥.土質(zhì)邊坡特性及其錨固設(shè)計理論研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2005(4):37-38.

［2］李海光.新型支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計與工程實例［M］.北京:人民交通出版社，2004.