淺談龍泉大橋橋下高邊坡加固施工技術

■涂鏵欽

（福州川達公路養護工程有限公司，福州 350001）

淺談龍泉大橋橋下高邊坡加固施工技術

■涂鏵欽

（福州川達公路養護工程有限公司，福州 350001）

通過福銀高速龍泉大橋高邊坡加固處理實踐，從工藝流程及技術措施等方面，闡述在已有錨固工程錨索預應力損失的情況下,利用鋼管樁與預應力錨索框架梁相結合的綜合加固方法，結合施工過程中所產生的問題，總結了一些經驗和教訓，為同類高邊坡加固工程提供借鑒參考。

高速公路 邊坡 鋼管樁 錨索 防護加固

0 引言

隨著國民經濟日益增長和人民生活水平的不斷提高，高速公路在經濟發展和人民生活中起著舉足輕重的作用，高速公路的順暢通行倍受社會各界廣泛關注。福建山區氣候雨季長且暴雨頻發，高速公路路基邊坡開裂、滑塌的現象時有發生，如何確保高速公路路基邊坡穩定問題顯得非常重要，也是我們要引起高度重視的問題。高邊坡病害的處治方案，是一門具有一定難度的技術課題，方案是否科學合理直接影響到運營高速公路行車順暢和安全。

1 工程概況

龍泉大橋位于福銀高速公路K169+721m（南平市境內），屬低山丘陵斜坡間山谷地貌，其福州臺沿線路方向自然坡較緩，坡度大致為6～20°，下部原地表為水稻田。2005年下半年，因施工時在坡體中上部大面積堆填棄土，于2006年橋下邊坡發生變形，從而引起福州臺發生拉脫及多處橋墩變形開裂；為此，原設計在卸除橋臺周圍棄土減載的基礎上，采用預應力錨索框架對橋下邊坡進行加固，同時結合急流槽、平臺排水溝、截水天溝進行地表排水以防雨水滲入土體，該方法有效地控制了坡體變形、保證橋臺及橋墩的安全。

2014年9月在對龍泉大橋外觀的定期檢測過程中發現龍泉大橋存在以下病害：①福州臺支座縱向剪切變形1cm（圖1）；②背墻開裂，形成錯臺2mm，縫長1.3m，縫寬0.3mm （圖2）；③福州臺背墻與防震擋塊處開裂（圖3）；④橋墩及橫梁發展有多條環向裂縫及縱向裂縫（圖 4）。

圖1 支座變形

圖2 背墻開裂

圖3 擋塊開裂

圖4 環向裂縫

對龍泉大橋橋下邊坡進行動態變形進行監測及邊坡錨索預應力當前應力工作狀態監測，監測結果表明：①各監測孔未發現明顯變形活動情況，但是ZK3監測孔在埋深11m位置存在活動變形跡象；②所檢測的錨索當前預應力均未達到設計要求，其中錨索最大的當前錨下預應力值為580kN，為設計值的82.9%，錨索最小當前錨下預應力值為288kN，僅為設計值的38.6%，錨索當前預應力平均值為408kN，預應力工作狀態為設計值的58%，錨索錨固力損失比較嚴重。結合橋梁外觀檢測報告、邊坡動態變形檢測及錨索預應力當前應力工作狀態檢測結果，推測橋下邊坡處于蠕動變形狀態。

根據 《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/TH21-2011）,經檢測單位綜合考慮檢測結果，評定龍泉大橋左幅、右幅技術狀況為三類橋。

2 龍泉大橋橋下邊坡加固方法

對邊坡進行現場踏勘后，結合橋梁外觀檢測報告、邊坡動態變形檢測及錨索預應力當前應力工作狀態檢測結果，鑒于龍泉大橋高邊坡地質復雜,不良地質比較多,容易產生邊坡推移和滑塌,為了確保邊坡穩定和交通安全,本項目決定采用鋼管樁、預應力錨索框架、預應力錨索十字梁、小導管注漿及消壓孔等措施相結合的綜合加固措施。

（1）施工總體流程

因該邊坡地形變化大，且目前已有錨固工程，故采用清除表層浮土后原位加固的方法進行處理，具體施工工序如下:清除坡面浮土虛方→施做墩前消壓孔→施做橋臺邊坡小導管注漿→施打鋼管樁→澆筑鋼管樁壓頂梁→坡面預應力錨索注漿→澆筑錨索框架、錨索墩墊、錨索十字梁。

（2）施工準備工作

①根據施工場地情況準備好施工所需要的鋼管支架及其它配套材料,張拉設備及有關機具必須由具備相關資質的單位進行標定,合格后方可使用于本項目。

② 采購所需要的無縫鋼管、鋼絞線等材料,所有進場的材料都必須要有出廠合格證等質量保證資料,并根據規范要求由具備相關資質的檢測單位進行抽檢,抽檢合格后方可使用于本項目。

③ 為了工程能夠順利,提前做好路通、水通、電通和場地平整的“三通一平”工作。

3 施工方法及工藝要點

3.1 錨固工程（預應力錨索）

錨固工程主體為地下隱蔽工程，嚴格按照有關錨固工程施工與驗收技術規范和質量檢驗評定標準進行，確保邊坡穩定和結構安全。錨索布置詳見圖5。

首先對邊坡已進行中線、水平、橫斷面復測的邊坡，按設計圖紙確定并標示預應力錨索的位置，并依據設計要求進行編號，施工完成后將編號用紅色油漆統一印模標示于混凝土框架上。錨固工程施工前，錨索集中制作。

邊坡開挖施工過程中，結合邊坡穩定情況，對錨索進行預張拉。錨索的預張拉采用槽鋼等構件作為坡面反力抑制結構，預張拉在錨孔注漿施工完成7d后進行，預張拉力值不超過設計拉力值的30%。框架和地梁砼施工時，間隔解除預張拉，逐片澆灌混凝土，并進行張拉鎖定，嚴禁大面積一次性解除預張拉。

（1）施工工序

錨索施工的內容包括施工準備、造孔、錨索制作與安裝、注漿、砼結構鋼筋制安、錨索張拉鎖定、驗收、封錨等7個環節。其中有兩個主要環節，一是錨孔成孔，二是錨孔注漿。錨孔成孔的技術關鍵是如何防止孔壁坍塌、卡鉆；注漿的技術關鍵是如何將孔底的空氣、沉渣和地下水體排出孔外，保證注漿飽滿密實。

（2）施工準備 首先進行錨索抗拔拉破壞試驗。在試驗錨孔施工完成后，在錨固漿體達到28d齡期且錨墩砼強度達到80%后進行試驗。

圖5 預應力錨索布置示意圖

（3）錨孔鉆造

根據錨固地層的類別、錨孔孔徑、錨孔深度、以及施工場地條件等選擇采用潛孔鉆機進行施工。按照錨固工程施工設計圖要求，將錨孔位置準確放樣于坡面，孔位縱橫誤差不超過50mm;錨孔鉆進施工前，搭設滿足相應承載能力和穩固條件的腳手架，根據坡面放樣孔位準確安裝固定鉆機，并嚴格認真進行機位調整，確保鉆孔縱橫誤差不得超過50mm，高程誤差不得超100mm，鉆孔傾角和水平方向角均符合設計要求。

錨孔鉆進采用無水干鉆，嚴禁帶水鉆進；鉆孔速度根據鉆機性能和錨固地層嚴格控制，防止鉆孔扭曲和變徑，造成下錨困難或其它意外事故。遇到塌孔、縮孔等不良鉆進現象時，立即停鉆，并及時進行固壁灌漿處理，待水泥砂漿初凝后，重新掃孔鉆進。鉆孔達到設計深度后，穩鉆1～2min。鉆孔結束后，使用高壓空氣將孔內巖粉及雜質全部清除出孔外。

錨孔檢驗 孔徑、孔深檢查采用設計孔徑的鉆頭和標準鉆桿，驗孔過程中鉆頭平順推進，不產生沖擊或抖動，鉆具驗送長度滿足設計錨孔深度，退鉆要求順暢，用高壓空氣吹驗不存在明顯飛濺塵碴及水體現象。

（4）錨索制作與安裝

本工程預應力錨索采用壓力分散型錨索，錨筋材料采用無粘結高強度低松弛鋼絞線，對鋼絞線不同單元和鋼筋錨接頭進行醒目可靠的標記。鋼絞線一律采用機械切割下料。錨筋下料整齊準確，誤差不大于±50mm，預留張拉段鋼絞線長度1.5m，鋼筋錨桿0.5m。

擠壓頭的組裝，擠壓套、擠壓簧安裝準確，擠壓頂推進均勻充分，施工過程中嚴格控制鋼絞線擠壓套擠壓工藝，并抽樣3%進行檢測，確保單根擠壓強度不低于200kN。

組裝承載體時定位準確，擠壓套通過螺栓在承載體和限位片之間栓接牢固。架線環間距為1.0～1.5m，準確定位、綁接牢固，錨孔孔口位置設置一個架線環。注漿管穿索安裝準確定位，綁扎結實牢固，深入導向帽5～10cm。導向帽點焊固定于最前端承載板上，并留有溢漿孔，保證孔底返漿。所有的鋼質部分均均勻涂刷防腐油漆。

（5）錨孔注漿

選用水灰比0.45～0.5的純水泥漿,注漿漿液嚴格按照配合比攪拌均勻，隨拌隨用，漿體強度不低于40MPa。錨孔注漿采用孔底返漿方法直至孔口溢出新鮮漿液，嚴禁抽拔注漿管或孔口注漿；如發現孔口漿面回落，在30分鐘內進行孔底壓注補漿2～3次，確保孔口漿體充滿。錨孔鉆造完成后及時進行錨筋體安裝和錨孔注漿。

3.2 鋼管樁施工

（1）為了對坡體提供一定的剛性支撐，在左幅2#墩（即右幅1#墩）前方施做4排鋼管樁,樁長24m；左幅2#墩（即右幅1#墩）后方施做3排鋼管樁,樁長15m（圖6）。

圖6 鋼管樁布置示意圖

（2）施工工藝流程

① 施工準備：平整和清理場地；測量定位放線；標出樁心位置，并用石灰撒圈標出樁徑大小和位置；標出打樁順序和樁機開行路線，并在樁機開行部位上鋪墊碎石。

②鉆孔:因鋼管樁孔徑較大，本項目采用地質鉆機成孔,將鉆機安放在指定位置，水平放置，防止傾斜；水管與鉆桿接在一起，緩慢鉆進；進深2m時,需要接一次鉆桿，直至鉆深到設計有效深度。并用濃水泥漿護壁，清孔后下鋼管再灌注水泥漿。

③下管:本工程鋼管樁采用外徑 Φ203mm內徑Φ187mm的無縫鋼管,鋼管樁在工廠分段制作后在現場進行拼接,搭接部位采用套筒搭接焊，套筒高度不小于鋼管樁直徑兩倍，套筒壁厚不小于鋼管樁的壁厚，在套筒四周進行焊接，焊縫飽滿 。并在鋼管樁上鉆出漿口，直徑10mm，間距100mm，出漿孔呈梅花型交錯布置。

④清管:樁孔清洗后及時將預先制作好的鋼管放入孔內，鋼管露出地面200mm。便于接入注漿管。

⑤注漿:本工程注漿材料采用水灰比為0.45的純水泥漿，水泥選用普通42.5硅酸水泥；為提高漿體的早期強度，水泥漿中加入適量的早強劑。水泥漿采用專用機械拌制，把拌制的水泥漿放入灰槽內，然后由注漿機注漿。注漿自孔底至孔口灌漿，在灌至孔時，進行封孔灌注，保證鋼管壁與孔壁的膠結。

⑥壓頂梁施工:綁扎壓頂梁鋼筋→鋼筋自檢后報驗支設壓頂梁側模并加固→檢查、驗收→壓頂梁砼澆筑→砼養護→模板拆除。

4 施工過程中的異常情況處理

（1）由于本工程地質情況復雜,在錨孔鉆造的過程中多次出現塌孔、縮孔等異常情況,為保證錨孔達到設計深度,在部分錨孔鉆造中采用了套管跟進的施工技術，保證了錨索能夠達到設計要求。

（2）本項目錨索較長，注漿時容易發生進漿管堵塞的情況,可通過對進漿管堵塞的錨索采取補設回漿管、利用原回漿管灌漿、并提高灌漿壓力等方式進行處理。

（3）為了限制坡體在錨索作用下的變形過大甚至破壞,進而導致錨索損失部分預應力,可適當增大錨墩面積,提高錨墩與坡面的有效接觸面積,達到加固的目標。

（4）鋼管樁在下管過程中,由于鋼管自重大,焊接后總長度較長,容易發生傾斜、卡管等異常情況,為保證鋼管樁的有效長度和垂直度,施工過種中采用了挖掘機配合鉆機、加以人工輔助的方式進行下管。

5 加固效果

通過采用鋼管樁與預應力錨索框架梁相結合的綜合治理方式對龍泉大橋橋下高邊坡進行加固施工,彌補原錨固工程的錨索預應力損失,為坡體增加了一定的鋼性支撐,有效地減緩了邊坡土體的蠕動變形,對防止地基土體剪切破壞和喪失穩定性方面起到了積極的作用。本工程在施工期間，對橋臺與邊坡進行了裂縫與沉降的觀測，從2015年8月的觀測結果看出，施工期間橋臺與邊坡的裂縫和沉降沒有明顯的變化；項目完工后，檢測單位后期對橋梁進行監測，橋梁病害沒有繼續發展，運行情況良好，實踐證明,該加固方法對于類似的高邊坡加固施工是可行有效的。

6 結語

高速公路邊坡防護與加固是一項復雜的長期的工程，對于高速公路的正常運行以及自然生態環境有重要影響。所以，一定要重視高速公路的邊坡防護與加固工作。在高速公路工程建設中，應該綜合分析影響邊坡穩定的因素，并根據工程所在地的地質情況等實際工程狀況，來選擇采用經濟實用，合理有效的邊坡加固措施，從而保證高速公路的安全可靠。

[1]JTGT523-2008，公路橋梁加固施工技術規范[S].

[2]JGJ85-2002，預應力筋用錨具技術規程[S].

[3]賈躍斌，蘇桂萍.高速公路邊坡防護探討[J].技術與市場，2012（6）.

[4]福建省交通規劃設計院.福銀高速公路南平段龍泉大橋橋下邊坡加固工程設計.