高速公路高邊坡預應力錨索加固施工工藝

2021-06-01 08:44:16

工程技術研究 2021年8期

廣東冠粵路橋有限公司，廣東廣州 511400

1 工程概況

廣東省某高速公路K8+480～K8+735左側高邊坡含一級、二級、三級、四級、五級、六級六個級別，具體坡率分別為1∶1、1∶1.25、1∶1.25、1∶1.25、1∶1.5、1∶1.5。根據鉆探資料及野外地質調繪成果，邊坡主要由第四系坡積粉質黏土和侏羅系粉砂巖及其風化層組成。根據工程地質調繪成果，場地巖層產狀為320°∠20°，巖石節理裂隙較發育，發育2組節理，產狀分別為220°∠80°和320°∠68°，產狀與左側邊坡呈順向坡，對邊坡穩定性較為不利。因此，對邊坡進行穩定性分析計算可知，其安全系數為1.143，邊坡欠穩定。為了穩定邊坡，施工人員采用預應力錨索框架對邊坡進行加固處理。

2 高邊坡加固方案

擬在第一、三級邊坡處設置非預應力的錨桿框架，在第二、四級邊坡處設置預應力錨索框梁，錨索框架尺寸為3m×3m，設置6索、4孔預應力錨索，并根據邊坡特點布置方案，邊坡的上、中、下排錨索總長L=24m，單孔設計噸位為600kN，錨固段長10m。

2.1 邊坡框架梁的布置

錨索地梁框架的施工采取澆筑成型的方法，材料為C30混凝土，在豎肋基礎上鋪設砂漿層（按5cm的厚度標準控制），按規范完成鋼筋的加工和安裝作業，保證其具有尺寸合理性與結構穩定性，框架嵌入深度為30cm。

2.2 錨索的布置

錨索選用分散壓力型錨索，共劃分為3個單元。施工所用的鋼絞線采用直徑φ15.2mm、抗拉強度標準fpk=1860MPa的低松弛、高強度預應力普通鋼絞線，配套擠壓套、擠壓簧等相關裝置，用于固定鋼絞線，使其穩定在鋼質承載體上。

3 錨索施工工藝

3.1 錨孔鉆進作業

（1）錨孔位置測量。坡面檢查合格后，以設計圖紙為準，于坡面測量錨孔位置，孔位誤差不得超過±2cm，錨孔偏斜度不應超過5%，否則容易導致成型錨孔的孔位難以滿足要求。

（2）鉆機就位。根據施工要求，搭建穩定、承載能力高的腳手架，參照前述測量的錨孔孔位，將鉆機調整到位，并采取固定措施，確保鉆進過程具有足夠的穩定性。

（3）鉆機選擇。采用空壓機供風，潛孔鉆機無水干鉆成孔，禁止水沖成孔；使用鉆頭直徑不得小于設計孔徑。

（4）鉆進方法。采用無水干鉆，此方式可以有效減少施工對現場邊坡巖土體的干擾，從而保證孔壁具有足夠的穩定性。以錨固地層的地質條件、鉆機運行性能為主要參考依據，合理控制鉆孔速度，按規范施工，最大限度地減小鉆孔的規格偏差。

（5）孔徑、孔深控制。嚴格控制孔徑和孔深，鉆頭直徑略超過設計孔徑，待鉆進至指定深度后，穩鉆1～2min，其目的是避免孔底尖滅問題。

（6）錨孔清理。鉆孔后用高壓空氣（0.2～0.4MPa）清理，吹去孔內的巖粉以及附著的水體，保證鉆孔可達到相對潔凈的狀態，使漿液能夠與孔壁巖土體穩定黏結，進而發揮出漿液的性能優勢。

（7）錨孔檢驗。鉆孔成型且經過全方位的清理后，對孔位、孔深、孔徑進行全面的檢查。

3.2 編束錨索

（1）下料。詳細檢查鋼絞線，不可存在扭曲、交叉等異常現象，各鋼絞線均要具有順直、均勻、潔凈的特點。以設計尺寸為準，合理控制下料量，錨索下料長度=工作長度+設計長度，長度方面的誤差應控制在±50mm以下，張拉段的預留長度（工作長度）為1.5m。根據要求精準切割鋼絞線，以機械切割的方式為宜，不可用電弧切割。

（2）導向帽的接裝。隔離支架成型后，在錨索體的底端設置導向帽，通過該裝置的應用，保證下錨的順暢性。為充分發揮導向帽的作用，要求在加工及拼裝中精準控制尺寸，制作誤差應在5mm以下，拼裝定位誤差應在20mm以下。

（3）線環的架設。線環以塑料、鋼兩類材質較為合適，其在使用過程中不會導致錨筋體受損，不宜采用木質型隔離支架。

（4）塑料套管的配套。塑料套管應兼顧材質、型號及規格，各方面均要滿足要求，所用的塑料套管還需要具有足夠的強度，以便抵御加工和安裝期間的破壞性影響，避免受損。若存在接頭，宜在接頭處采取捆綁處理措施和密封措施，確保該處具有穩定性和嚴密性。

（5）注漿管。注漿管采用φ22cmPVC管，注漿管應具有強度高、完整性好、嚴密性優的特點，精準控制注漿管的安裝位置，其頭部與錨筋體末端的距離以50～100mm為宜。注漿管長度=錨索計量長度-10cm。

3.3 下錨

提前詳細檢查錨筋體，如檢查是否存在缺陷、是否附著雜物等，若有則需要及時清理干凈。各項準備工作均完成后，將錨筋體下至孔內，隨后檢查質量情況，確保無誤則可進入后續施工環節。

3.4 注漿施工

（1）注漿的制備。注漿采用M30水泥砂漿，遵循隨拌隨用的原則，盡可能縮短漿液拌制成型至注漿期間所耗費的時間，以免因時間過長而影響漿液的質量。

（2）注漿。注漿漿體的強度應略高于設計強度，根據現場施工要求及時生產適量的漿液，采取孔底返漿的方法，以便高效完成錨孔注漿作業。注漿工作人員要密切關注注漿壓力，應控制在0.5～1.0MPa，具體需要根據實際情況合理調整，同時觀察孔口處是否有返漿現象。若該處返出新鮮的泥漿，則表明錨孔已經注滿漿液，可結束注漿施工作業。

3.5 張拉施工

當錨索體漿液凝期達到15（加早強劑）～20d、錨梁混凝土強度大于設計強度80%后，方可進行張拉。

（1）張拉方法。①張拉作業前必須對張拉機具和儀器進行標定、調校。錨具使用OVM15-4型，均采用φ76mm鋼套管配套。②錨具安裝應與錨墊板和千斤頂密貼對中，千斤頂軸線與錨孔及錨索體軸線在一條直線上，不得彎壓或偏折錨頭，確保承載均勻同軸。③為了使鋼絞線受力均勻，在成束張拉之前，錨索體應順布平直。首先用小千斤頂對鋼絞線進行單根分別張拉，確保鋼絞線平順和均勻受力；然后取0.1～0.2倍設計張拉力值對錨索進行1～2次預張拉，確保錨固體各部分接觸密貼；最后按設計鎖定噸位進行張拉鎖定。④錨索張拉分5級進行，即設計張拉力的25%、50%、75%、100%以及120%，除最后一級需要穩定20～30min外，其余每一級需要穩定2～5min，并分別記錄各種情況，如錨頭位移、錨座變形、油表讀數變化等。

（2）錨頭封錨。錨索鎖定后，做好記號，觀察3d，沒有異常情況即留長10cm后用手提砂輪機切割多余鋼絞線。最后用水泥漿注滿錨墊板及錨頭各部分空隙，并按設計要求支模，用C30混凝土封錨處理。

3.6 框架梁施工

（1）施工程序。測量放線→錨梁開挖→支立模板→綁扎鋼筋→安裝錨索孔口鋼套管→安裝螺旋筋→安裝錨具（鋼墊板）→現澆混凝土→混凝土養護。

（2）基礎底面處理。基底用2～5cm厚水泥砂漿找平，遇邊坡有局部超挖較大懸空處時用漿砌片石嵌補。設計截面尺寸為40cm×40cm，采用C30混凝土澆筑，框架梁入土深度為30cm。

（3）鋼筋制安、混凝土澆筑和養護。鋼筋的制作、綁扎、下料、彎制、焊接必須按設計或有關技術規范要求施作。①錨索地梁澆筑混凝土前，必須將錨具中的螺旋鋼筋、鋼套管和錨墊板按設計要求固定在縱梁鋼筋上，方向與錨孔方向一致，擺放平整。②錨索框架按設計分片施工，相鄰兩片框架橫梁接觸處留2cm寬伸縮縫，用瀝青麻筋填塞，填塞深度為10cm。③澆筑混凝土時必須用振動棒振搗密實，尤其是錨孔周圍鋼筋較密集，應仔細振搗，保證質量。混凝土澆筑完成后，及時用草袋覆蓋灑水養生至張拉齡期。