預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在鐵路路基工程中的應(yīng)用

摘要：本文基于預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)的的基本論述對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行分析，并探討其在鐵路路基工程中的應(yīng)用情況。以某車站高邊坡錨索工點(diǎn)為例，對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在該段工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力錨索;鐵路路基;應(yīng)用

引言

預(yù)應(yīng)力錨索是通過(guò)對(duì)錨索施加張拉力來(lái)加固巖土體然后使得其達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)并且改善內(nèi)部的應(yīng)力支擋結(jié)構(gòu)[1]。錨索是一種承受拉力的桿狀構(gòu)件，是通過(guò)鉆孔和注漿等實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絞線在地層中的固定，在被固體的表面上對(duì)鋼絞線進(jìn)行張拉進(jìn)行產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。錨索加固技術(shù)最早在我國(guó)出現(xiàn)是在上個(gè)世紀(jì)的60年代，在我國(guó)的梅山水庫(kù)壩基中得到了應(yīng)用。從70年代開(kāi)始以后，預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)在我國(guó)的水電、礦上等領(lǐng)域也逐漸的得到了應(yīng)用。到80年代開(kāi)始，預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)也得到迅速發(fā)展和變化。在鐵路路基工程中采用預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)能夠避免巖體和內(nèi)錨固段中的應(yīng)力過(guò)分集中，以提高錨索的承載能力，在路基施工中發(fā)揮著重要作用。

1.預(yù)應(yīng)力錨索特點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)最大的一個(gè)特點(diǎn)就是可以充分的利用巖土體本身的的強(qiáng)度和承受能力來(lái)降低結(jié)構(gòu)的自重，而且還可以節(jié)省一定的工程材料，是一種既高效有經(jīng)濟(jì)的技術(shù)[2]。預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)同其他的污工類結(jié)構(gòu)相比還有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

第一，具有柔性和可調(diào)性。錨索屬于一種細(xì)長(zhǎng)的拉桿狀構(gòu)件，而且其柔度也較大，可調(diào)整柔性，在加固巖土體的時(shí)候可以同巖土巖體一起作用，發(fā)揮兩者的共同作用。

第二，具有深層加固的特點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力錨索的長(zhǎng)度可以根據(jù)實(shí)際工程的需要進(jìn)行確定，甚至可以達(dá)到40米之深。

第三，主動(dòng)加固的特點(diǎn)。通過(guò)使用錨索預(yù)應(yīng)力，可以控制巖土體的變形，而且還可以調(diào)整巖土體的應(yīng)力情況，利于維護(hù)巖土體的穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)在巖土力體和加固建筑物變形中也有重要作用，同擋土墻等支擋結(jié)構(gòu)在巖土體變形后才會(huì)發(fā)揮作用的被動(dòng)受力狀態(tài)有很大的不同。

第四，可以隨機(jī)補(bǔ)強(qiáng)，而且應(yīng)用的范圍也很廣。預(yù)應(yīng)力錨索不僅可以對(duì)缺陷的建筑物或支擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固和補(bǔ)強(qiáng)，而且還可以在一些新建的工程中發(fā)揮獨(dú)特的作用，其應(yīng)用的范圍也十分的廣泛。

第五，施工快而且靈活。預(yù)應(yīng)力錨索施工一般都是使用小機(jī)械進(jìn)行作業(yè)的，工藝靈活、施工的進(jìn)度也很快，而且工期也不長(zhǎng)，在應(yīng)急搶險(xiǎn)時(shí)期優(yōu)勢(shì)也更加的明顯。

第六，較高的經(jīng)濟(jì)性。預(yù)應(yīng)力錨索是可以進(jìn)行單獨(dú)使用的，可利用巖土體自身的強(qiáng)度節(jié)省工程材料，還能同其他結(jié)構(gòu)組合使用，改善受力狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)效益顯著[3]。

2.預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力錨索在圖土質(zhì)、巖質(zhì)地層的地基加固中比較適用，可以確保錨索工程安全，其錨固段也可以放置在巖層中[4]。錨固段如果放在土層當(dāng)中，需要對(duì)實(shí)施拉拔試驗(yàn)。錨索結(jié)構(gòu)同其他的結(jié)構(gòu)物進(jìn)行組合，諸如錨索樁、錨索樁板墻等組成新的支擋結(jié)構(gòu)，豐富了支擋結(jié)構(gòu)的形式。關(guān)于預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)用以某鐵路車站錨索工點(diǎn)為例。

2.1"工程概況

某鐵路車站路塹高邊坡，邊坡最大高度達(dá)70.6m，分7級(jí)臺(tái)階開(kāi)挖，臺(tái)階寬度3～8m，坡腳采用預(yù)加固樁間擋土墻加固，坡面采用錨索框架梁結(jié)合錨桿框架梁加固。錨索加固長(zhǎng)度20m。

設(shè)計(jì)里程：HZDK577+870～HZDK578+435，線路左側(cè)長(zhǎng)565m。

概況：本段位于四川盆地東部的廣元市，屬嘉陵江二級(jí)階地及低山地貌，地形較為平緩，位于利州中專與國(guó)家糧庫(kù)之間，交通較為便利。

工程地質(zhì)及水文地質(zhì)狀況：

本段路基范圍內(nèi)覆蓋層主要為第四系全新統(tǒng)坡殘積層（Q4dl+el），下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2s）泥巖、砂巖，巖性描述如下：

粉質(zhì)黏土（Q4dl+el）：灰褐色、褐灰色夾灰白色條帶狀，硬塑狀，夾約10%角礫，主要分布于車站大里程端，經(jīng)取樣試驗(yàn)，局部具弱膨脹性。

泥巖夾砂巖：暗紫色，磚紅色、灰黃色等，色雜，中厚層狀，局部厚層狀，質(zhì)軟，遇水易軟化，泥質(zhì)膠結(jié);強(qiáng)風(fēng)化帶厚2～6m，局部較厚。

車站范圍HZDK577+700～HZDK578+100段，右側(cè)邊坡巖層產(chǎn)狀N85°E～E-W/14～15°S，垂直線路方向，巖層視傾角12～14°，基巖為泥巖夾砂巖，存在順層，巖層產(chǎn)狀傾向南。

本段地表水主要為溝水，溝中常年有水。

地下水主要為第四系土層孔隙水和基巖裂隙水。

第四系孔隙水賦存于沖積層、坡殘積層中，位于斜坡地段的覆土較薄，地下水排泄通暢;第四系孔隙水較發(fā)育。基巖裂隙水主要賦存于基巖裂隙中，其中泥巖屬相對(duì)隔水層，裂隙水較貧乏，多發(fā)育于淺層風(fēng)化裂隙中;砂巖構(gòu)造裂隙較發(fā)育，地下水相對(duì)較豐富，主要接受地表水及壤中水下滲補(bǔ)給。

本段范圍內(nèi)水質(zhì)類型為SO42--Ca2+·Mg2+型、HCO3-·SO42--"Ca2+型、HCO3--"Na+·Ca2+型、SO42-·HCO3-Ca2+·Na+型水，水中SO42-對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕等級(jí)為H1，Cl-對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕等級(jí)為L(zhǎng)1。

2.2""施工順序

塹頂天溝施工，依次第七級(jí)到第一級(jí)邊坡分段開(kāi)挖，開(kāi)挖一級(jí)施作一級(jí)邊坡防護(hù)工程、邊坡平臺(tái)及截水溝。分段分級(jí)及時(shí)施作邊坡錨桿（錨索）框架梁護(hù)坡，待框架梁施作且錨索張拉完成后，方可進(jìn)行下一級(jí)邊坡開(kāi)挖，嚴(yán)禁大拉槽一次性開(kāi)挖，造成工程滑坡。樁井開(kāi)挖及樁身灌注，然后進(jìn)行樁前巖土體分段開(kāi)挖，最后進(jìn)行樁間支擋工程施工。

2.3"應(yīng)用效果分析

總的來(lái)講，效果較好，施工設(shè)計(jì)要求基本可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。設(shè)計(jì)理論以及施工技術(shù)也不斷成熟。

聯(lián)合使用預(yù)加固樁和預(yù)應(yīng)力錨索，使得鐵路路基的邊坡加固工程也得到提高，加固的效果更好，而且工程的造價(jià)也得到降低，施工過(guò)程更加的簡(jiǎn)便，操作也較為簡(jiǎn)單。

在施工的過(guò)程中，根據(jù)工期要求能按時(shí)完成工程，確保了路基邊坡的工程質(zhì)量以及安全。

在降雨時(shí)進(jìn)行施工，很容易影響路基邊坡加固技術(shù)，特別是該工點(diǎn)邊坡為典型的四川紅層軟巖路基，構(gòu)造裂隙較發(fā)育，巖石飽水后強(qiáng)度顯著降低，需及時(shí)施作防護(hù)工程，因此值得注意。

在整個(gè)施工的工程中要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控和測(cè)量，對(duì)工程安全進(jìn)行驗(yàn)證。目前該工點(diǎn)施工完成已將近兩年，錨頭及被錨固結(jié)構(gòu)未見(jiàn)變形，從位移監(jiān)測(cè)測(cè)量數(shù)據(jù)分析，未見(jiàn)明顯變形。

3.結(jié)論

預(yù)應(yīng)力錨索在鐵路路基施工中發(fā)揮著重要作用，錨索的設(shè)計(jì)因此也十分重要：進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)錨索結(jié)構(gòu)物上的荷載進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行錨索布置，并且計(jì)算錨索的總承受拉力;然后計(jì)算每根錨索承受的拉力;對(duì)錨索的錨固進(jìn)行設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)外錨結(jié)構(gòu)物;最后進(jìn)行試驗(yàn)和監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)。根據(jù)工點(diǎn)情況，需考慮各種工況進(jìn)行荷載組合，按照最不利荷載組合進(jìn)行計(jì)算。

參考文獻(xiàn)：

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