邊坡防護(hù)錨桿抗拔試驗(yàn)方案

張 吉 柱

（中鐵十六局集團(tuán)路橋工程有限公司，北京 100018）

1 工程概況

贛深六標(biāo)6-3 路基DK299+840~DK299+940 為大開挖方地段，路基左側(cè)為巖石結(jié)構(gòu)需進(jìn)行爆破開挖。開挖后發(fā)現(xiàn)基巖差異性風(fēng)化明顯，局部弱風(fēng)化基巖內(nèi)分布有全風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)化層，邊坡在開挖后局部坍塌，需要對(duì)邊坡進(jìn)行加固處理。

該段路基左側(cè)邊坡防護(hù)采用下部抗滑樁上部錨桿框架梁組合模式。錨桿采用Φ32PSB830 預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋錨，錨孔直徑為110 mm，錨孔內(nèi)灌注M40水泥砂漿。錨桿布設(shè)側(cè)視圖（見圖1）。

2 試驗(yàn)?zāi)康募胺桨笖M定

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)專業(yè)知識(shí)，通過理論計(jì)算確定合理的施工方案。在錨桿框架梁全面施工前進(jìn)行錨桿抗拔試驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定成孔機(jī)具最佳組合及錨桿孔成孔施工工藝，通過試驗(yàn)確定注漿壓力控制值，并檢測(cè)錨桿孔內(nèi)漿體與周圍土體和巖體摩擦阻力是否滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 機(jī)具選擇

錨孔設(shè)備的選擇關(guān)系到整個(gè)工程的施工質(zhì)量和施工進(jìn)度，由于高空作業(yè)，大型起吊設(shè)備無法進(jìn)場(chǎng)操作，鉆機(jī)必須輕便，便于人工搬運(yùn)作業(yè)[1]。錨桿鉆孔深度較深且鉆孔能力可達(dá)到設(shè)計(jì)入巖深度≥4 m 的要求，設(shè)備具有較大提升能力。

出于以上考慮，錨桿鉆機(jī)最后選用輕型錨固鉆機(jī)蜻蜓-30，鉆機(jī)搬遷靈活、操作方便、鉆孔深度可達(dá)30 m、提升能力40 kN。此外，考慮到漿體垂直輸送較高和注漿壓力0.2 MPa 的要求，注漿泵選用UB3C 灰漿泵，該灰漿泵工作壓力可達(dá)2 MPa。

2.3 抗拔方案構(gòu)思

錨桿抗拔試驗(yàn)主要用來檢測(cè)錨孔內(nèi)漿體與周圍土體和巖體摩擦阻力是否滿足設(shè)計(jì)要求，因此抗拔試驗(yàn)的受力筋采用Φ15.24 mm 強(qiáng)度1 860 MPa高強(qiáng)鋼絞線。試驗(yàn)中鋼絞線的安全受力值按設(shè)計(jì)值的75%，控制為19.53 t，該試驗(yàn)設(shè)計(jì)最大拉力為160 kN，因此鋼絞線拉力值的選取滿足設(shè)計(jì)要求。鋼絞線孔內(nèi)端部錨固部分采用錨具及夾片組合并進(jìn)行自錨。試驗(yàn)中所用的機(jī)具為25 t 的穿心頂、夾片、錨具及支架鋼構(gòu)等。張拉受力支架鋼構(gòu)采用1 組雙拼組合槽鋼并用鋼板焊接以增加整體強(qiáng)度及抗彎能力。鋼構(gòu)的設(shè)計(jì)原則是安全、輕便、易于人工操作[2]。張拉構(gòu)造圖模擬（見圖2），立面圖（見圖3）。

試驗(yàn)中所用的鋼構(gòu)支撐根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在確保安全可靠的情況下可靈活采用。試驗(yàn)結(jié)束后為便于卸載，鋼架支撐度底部可用砂箱，通過放砂達(dá)到卸載的目的，禁止采用超張來實(shí)現(xiàn)卸載。

2.4 構(gòu)件受力計(jì)算

本試驗(yàn)構(gòu)件受力檢算主要包括鋼絞線、支架鋼構(gòu)及鋼絞線孔內(nèi)錨固端受力計(jì)算。鋼絞線規(guī)格、型號(hào)及強(qiáng)度在前文已進(jìn)行說明，滿足試驗(yàn)要求，此處不再進(jìn)行計(jì)算說明。支架鋼構(gòu)部分?jǐn)M采用2 根[14b組合槽鋼，上下用鋼板焊連。

構(gòu)件受力情況采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行檢算，支點(diǎn)到支點(diǎn)中心為0.4 m，由于構(gòu)件中是以單根槽鋼作為檢算基礎(chǔ)，故荷載P 取該試驗(yàn)中最大拉力值的一半，即80 kN。檢算內(nèi)容主要包括構(gòu)件強(qiáng)度、撓度及穩(wěn)定性。具體檢算如圖4~圖6 所示。

通過驗(yàn)算，該構(gòu)件的強(qiáng)度及剛度均滿足要求，如圖7 所示。由于該構(gòu)件可近似看作箱形截面，構(gòu)件高度h 與構(gòu)件槽鋼腹板外側(cè)之間的距離b0比值＜6，且構(gòu)件支撐點(diǎn)長(zhǎng)度l 與b0比值＜95，故不必驗(yàn)算該構(gòu)件的整體穩(wěn)定性。

鋼絞線錨桿孔內(nèi)錨固端頭部擬采用錨具夾片自錨式。由于錨具及夾片均已進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)且滿足受力要求，故錨固端受力無需檢算。

3 錨桿施工

3.1 錨桿施工工序

錨桿施工主要施工步驟：測(cè)量放樣→錨桿孔鉆進(jìn)→清孔→鋼絞線安裝→注漿→二次注漿→養(yǎng)護(hù)→張拉。

3.2 鉆孔

鉆孔采用風(fēng)動(dòng)鉆進(jìn)，鉆孔深度應(yīng)≥設(shè)計(jì)孔深，進(jìn)入巖層的錨固長(zhǎng)度≥4 m。鉆孔過程中，土體慢進(jìn)，控制鉆進(jìn)速度，進(jìn)入巖層后適當(dāng)加快鉆機(jī)速度[3]。遇到卡鉆情況下鉆機(jī)向孔外提升，送風(fēng)設(shè)備不停，立即借助外力敲打鉆桿直至鉆桿提出，并記錄卡鉆位置。再次鉆進(jìn)時(shí)在上次卡鉆位置提前慢鉆進(jìn)，鉆至卡鉆位置鉆機(jī)和風(fēng)動(dòng)設(shè)備不停，進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)孔，然后鉆進(jìn)；當(dāng)糊鉆孔口無土屑、石屑和泥漿排出時(shí)立即停鉆拆卸鉆桿，清理鉆桿、沖擊器和鉆頭，然后再組裝進(jìn)入錨桿孔內(nèi)。

3.3 清孔

鋼絞線在安裝前必須清孔，清孔采用高壓風(fēng)，將孔內(nèi)雜物和水清理干凈才能進(jìn)行鋼絞線安裝。

3.4 注漿

漿體采用M40 水泥凈漿，水灰比為0.5，注漿壓力≥0.2 MPa。注漿采用二次注漿法，第1 次注漿至孔內(nèi)有濃漿從孔口流出為止，在第1 次漿體初凝前進(jìn)行二次注漿，確保漿體飽滿。注意第2 次注漿過程中中途不得停漿。

3.5 養(yǎng)護(hù)

由于錨桿大部分處于孔內(nèi)，需注重孔口漿體的養(yǎng)護(hù)，注漿完畢后孔口進(jìn)行覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，待錨桿孔內(nèi)漿體達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行下步施工。

3.6 張拉

待漿體達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后開始張拉，張拉采用25 t 前卡式千斤頂，張拉注意事項(xiàng)如下。

①張拉前提前將千斤頂及張拉用表等進(jìn)行標(biāo)定，根據(jù)標(biāo)定回歸方程計(jì)算應(yīng)力控制值；

②張拉機(jī)具安裝過程中，將頂、鋼絞線及支架構(gòu)件中心線保持在同一條軸線上；

③張拉過程中要緩慢逐級(jí)加載，同時(shí)施工人員做好相應(yīng)的安全防護(hù)措施。

4 結(jié)語

通過錨桿抗拔試驗(yàn)，驗(yàn)證了錨固地層的水泥砂漿與孔壁的摩阻力滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)確定了合理的機(jī)具組合。鉆孔采用輕型錨固鉆機(jī)蜻蜓-30，鉆機(jī)搬遷靈活、操作方便，注漿泵選用UB3C 灰漿泵，該灰漿泵工作壓力可達(dá)2 MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)抗拔試驗(yàn)成果，對(duì)錨桿框架梁施工方案進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化調(diào)整、制定相應(yīng)的施工工藝起到了重要的指導(dǎo)意義。