淺談邊坡預應力錨索框架施工

吳先和

（福建省榕圣市政工程股份有限公司）

淺談邊坡預應力錨索框架施工

吳先和

（福建省榕圣市政工程股份有限公司）

通過預應力錨索框架梁在路塹高邊坡的施工，簡述了錨索在路塹高邊坡中的施工方法、施工技術要點，分析施工中可能存在的問題，為錨索在工程施工中積累了經驗。

道路工程；高邊坡；預應力錨索；框架梁；注漿；張拉；試驗

預應力錨索作為巖土工程高邊坡加固支護措施，隨著城鎮化建設的全面鋪開，城市在擴展，城鎮道路隨之發展迅猛，造成有些道路依而建，采用開挖路塹的形式來修建路基。近年來比如錨桿加固、錨索加固、注漿鋼錨管加固運用的較多，發展的也較快。本文結合福州市鶴林片區橫嶼組圖道路工程高邊坡防護加固，重點介紹錨索加固的施工方法、步驟和要點。

1　工程概況

擬建潭橋路K1+080～K1+310、K1+390～K1+415右側，開挖后將形成路塹邊坡，邊坡坡腳設計標高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、全風化花崗巖、砂土狀強風化花崗斑巖、碎塊狀強風化花崗斑巖和中風化花崗斑巖。本段最高邊坡為六級，在第一級采用重力式擋土墻，第二級～第五級采用預應力錨索框架梁防護，第六級采用植草防護。

2　預應力錨索施工工藝

2.1概述

本工程框架梁采用壓力分散型預應力錨索進行錨固，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、強度1860MPa的高強度低松弛無粘結鋼絞線。

壓力分散型錨索一般由幾個單元組成，各單元間因自由段長度不同而產生伸長量不同。因此，在進行整體分級張拉前，先計算不同單元間的差異伸長量和差異荷載增量，并按差異荷載增量先進行補足荷載張拉。

2.2路塹高邊坡開挖施工

根據土質邊坡、巖土邊坡和巖質邊坡的不同，確定土石方開挖采用人工、機械相結合的方法。根據現場地形可采取不同開挖方案，分樁號地段劃分開挖工藝。路塹高邊坡土石開挖施工應嚴格按照具體有關設計要求進行。開挖應分級進行，嚴格按照從上到下的開挖施工順序逐級開挖，完成一級，支護一級，上級未支護完成，不得開挖下級，確保坡體穩定和結構安全。

2.3錨孔施工

2.3.1鉆孔平臺搭設

邊坡坡面修整完成后，根據設計圖紙對錨孔進行定位，采用φ48鋼管扣件順坡面架設工作平臺，調整鉆機立軸高度使其中心線與錨孔設計中心線—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，在本工程第三級坡面鉆孔過程中，在鉆進17m位置碎塊狀強風化花崗巖地層中遇松散、較破碎地層，鉆孔塌孔造成卡鉆，鉆桿無法拔出。通知監理、設計單位后，按如下方法處理∶進行固壁灌漿處理（灌漿壓力0.1～0.2MPa），待水泥砂漿初凝后，用小一號φ130鉆頭重新掃孔鉆進；若采用固壁灌漿無法解決卡鉆、塌孔問題，則采用跟套管鉆進技術。

2.3.3清孔

鉆孔完成后，采用高壓風進行清孔，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力。鉆孔清孔完成后，將孔口暫時封堵，封堵應密閉以免碎屑、雜物等進入孔內，同時保證封堵物容易取出。

2.4錨索的制作、安裝

錨索有兩個單元錨索L1、L2組成，L1、L2單元錨索分別由三根、六根無粘結鋼絞線內錨于鋼質承載體組成，見圖1錨索示意圖。

圖1　錨索示意圖

在錨索下料前對鉆孔實際長度進行測量，做好詳細記錄，并按鉆孔編號截取鋼絞線，對各單元的錨索應做詳細標記，以免張拉出錯。錨索鋼絞線下料長度應為錨索設計長度、錨頭高度、千斤頂長度、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

錨孔鉆造完成后應及時進行錨筋安裝和注漿，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，土質邊坡嵌入坡面為250～300mm，刻槽后用厚20～50mm的水泥砂漿進行基底調平，遇局部架空采用C30混凝土嵌補。現場澆筑時，注意混凝土振搗，尤其是在錨孔周圍，鋼筋較密，應仔細振搗，保證混凝土密實。

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度不同，張拉時要注意嚴格按分步張拉，根據計算的差異荷載，分單元張拉。張拉采用“雙控法”，即采用設計張拉力為準，用伸長量校核，實際伸長量與理論值的偏差應在±6%范圍內，否則應查明原因并采取措施后方可進行張拉。

2.7.1差異荷載計算

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

差異荷載增量∶

其中差異伸長量∶

以上各式中∶

l1、l2，分別為第一、二單元錨索的自由段長度，且l1>l2；

Δl1、Δl2分別為在給定最終張拉荷載作用下的伸長量；

Δl1-2為對應單元在給定最終張拉荷載作用下的差異伸長量；

σ為在給定最終張拉荷載作用下的鋼絞線束應力；

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為進行分步補償差異張拉的第一、二級張拉荷載增量；以潭橋路高邊坡k1+080～k1+165段右側第五級邊坡，單孔設計拉力650kN，L=31m，錨固長度14m為例。錨索設計荷載650kN，鎖定荷載715kN。

2.7.2張拉油壓表壓力換算

張拉施工前，應將千斤頂、壓力表送至有資質的檢測鑒定機構進行標定。本項目已標定的08041331#壓力表校準方程式為Y=0.047X+0.26，根據方程式換算油壓表的具體讀數，如表1∶拉力650kN、31m長、錨固段14m類型錨索張拉壓力換算表。

表1　拉力650kN、31m長、錨固段14m類型錨索張拉壓力換算表

2.7.3張拉步驟

預張拉∶在正式張拉前，先按照荷載為0.1倍的設計拉力預張拉，整體張拉1～2次，使錨索拉直，然后松開，量取伸長值S1。差異分步補償張拉∶先按照差異荷載ΔP1張拉第一單元（最長一組錨索），并采用Δl1-2進行控制，張拉到位后鎖定工作錨和工具錨，量取伸長值S2。

分級補償，分級整體張拉∶按照上述，每級荷載張拉前先進行分單元補償張拉后，再將二組錨索（即一、二單元）整體張拉，按照設計荷載的20%、50%、75%、100%、110%五級分級補償，分級整體張拉，至張拉鎖定，同時量20%時取伸長值S3及110%伸長值S4。除張拉最后一級荷載時持荷穩定10～20min外，其余各級持荷穩定5min。錨索鎖定48h內，若發現明顯的預應力損失現象，必須及時進行補充張拉。

實際伸長率的計算∶

l1（最長一組錨索）單元錨索∶Δl1=（S4-S1）

l2（次長一組錨索）單元錨索∶Δl2=（S4-S2）

2.8自由端注漿

張拉完成后，應及時對自由段進行注漿，注漿應嚴格按設計配合比進行，必要時可進行補注漿，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

在補張拉鎖定后，應盡快進行封錨處理。用手提砂輪機切除多余外露的錨索，并留長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。封錨應控制其外觀質量，以免影響整體美觀。

3　試驗

3.1基本試驗

預應力錨索施工前，不同的巖土層均應進行基本試驗，即各巖土層應取試驗數量不應少于3個錨孔進行抗拔拉破壞實驗，試驗孔具體位置根據現場實際情況有業主、設計、監理和施工共同確定。目的在于驗證設計采用的工作錨索（桿）的性質和性能、施工工藝、設計質量、設計合理性以及所提供的安全儲備。試驗時應記錄各級荷載及錨頭位移等詳細數據，并在施工前及時向設計單位提交試驗報告，以便驗證與調整設計方案。

應注意進行基本試驗時，所施加最大試驗荷載（Qmax）不宜超過錨索桿體強度標準值的0.9倍。

3.2驗收試驗

預應力錨索施工后，應進行驗收試驗，驗收試驗的錨索數量不應少于錨桿總數的5%，且不應少于5根。最大試驗荷載應取錨索軸向拉力標準值的1.5倍。

進行驗收試驗時，加載宜按設計荷載的30%、50%、75%、100%、120%、133%、150%依次進行，最大試驗荷載不能大于桿體承載力標準值的0.8倍。驗收中每級荷載均應穩定5～10min，并記錄位移增量。最后一級試驗荷載應維持10min。如錨頭位移增量超過1.0mm，則該級荷載應在維持50min，并在15min、20min、25min、30min、45min和60min時記錄錨頭位移增量。

錨索經抽樣進行驗收試驗合格后，方可按設計要求進行張拉、鎖定和封錨工作。對驗收試驗錨桿一般應從1.5倍設計荷載全部退荷至零后，再重新進行張拉鎖定作業。

4　結語

通過福州市鶴林片區橫嶼組圖道路工程高邊坡防護加固工程的施工，總結邊坡錨索施工一些經驗，對于邊坡施工合理確定施工順序顯得尤為重要，為確保施工和運營過程中路塹邊坡的穩定，除應采取合理支擋加固措施外，還必須采用科學有效的施工方法、工藝及程序，避免施工過程中邊坡失穩破壞，造成重大損失，甚至于留下后患。

[1]2013.05福州市鶴林片區橫嶼組團市政路網工程（潭橋路邊坡支護設計）圖紙.

[2]《土層錨桿設計與施工規范》（CECS∶222005）[S].

[3]《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2013）[S].

[4]《預應力筋用錨具、夾具和連接器應用技術規程》（JGJ85-2010）[S].

U416.13

A

1673-0038（2015）11-0145-03

∶2015-2-20