高邊坡預(yù)應(yīng)力錨桿框架梁施工工法中鐵十七局集團(tuán)四公司宜巴項(xiàng)目明偉1?前言山區(qū)公路在選線時(shí)常常受到地形變化限制,不可避免設(shè)計(jì)有深路塹。高邊坡開(kāi)挖后改變了原地層的天然平衡狀態(tài),且暴露于自然環(huán)境中,長(zhǎng)期受各種自然因素的影響,巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生較大的變化,引起巖土體變形、移動(dòng),破壞邊坡的穩(wěn)定,甚至導(dǎo)致一系列環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題和生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,如崩塌滑坡、泥石流、土壤侵蝕和植被破壞等。為了解決這些邊坡開(kāi)挖后的問(wèn)題，一種加固方法是在邊坡防護(hù)中施作預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼筋錨桿，使結(jié)構(gòu)與地層連鎖在一起，形成一種共同工作的復(fù)合體，提高邊坡巖體有效承受拉力和剪力，并提高潛在滑移面上的抗剪強(qiáng)度，有效地阻止坡體位移。我單位通過(guò)湖北省宜巴高速公路十二合同段多段高邊坡預(yù)應(yīng)力錨桿框架梁施工實(shí)踐，經(jīng)總結(jié)形成本工法。工法特點(diǎn)加固效果明顯。水泥砂漿在錨孔底端與周邊巖石形成具一定強(qiáng)度的錨固體，而后在錨桿的預(yù)應(yīng)力作用下，將不穩(wěn)定的山體部分穩(wěn)固地與穩(wěn)定山體組成整體，確保邊坡的穩(wěn)定。施工工期短。施工所需鉆孔機(jī)具輕便簡(jiǎn)單、靈活。基本采用機(jī)械化作業(yè)，工藝簡(jiǎn)便、操作性強(qiáng)，勞動(dòng)強(qiáng)度低。受季節(jié)性施工影響小。適用范圍應(yīng)用于高度大于15m以上的路基高邊坡、山體滑坡體的加固。工藝原理預(yù)應(yīng)力錨桿框架梁是在巖土體深處設(shè)置一系列受拉高強(qiáng)精扎螺紋鋼錨桿，用灌漿材料將桿件與巖層緊密固結(jié)在一起，然后對(duì)其施加預(yù)應(yīng)力，同時(shí)巖土表面澆筑鋼筋混凝土框架梁，使錨桿將地層與結(jié)構(gòu)物連鎖起來(lái)，用來(lái)加固巖土體的不穩(wěn)定部分或?qū)⒔Y(jié)構(gòu)物的拉應(yīng)力傳遞給穩(wěn)定的巖土體，以保持巖土體與結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定。施工工藝流程及操作要點(diǎn)施工工藝流程5.2操作要點(diǎn)5.2.1施工準(zhǔn)備施工前做好施工組織設(shè)計(jì)，對(duì)張拉設(shè)備、鉆機(jī)及有關(guān)機(jī)具進(jìn)行標(biāo)定，并按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行錨桿抗拉拔破壞試驗(yàn)。5.2.2鉆孔根據(jù)邊坡設(shè)計(jì)高度利用鋼管腳手架搭設(shè)平臺(tái)，平臺(tái)用錨桿與坡面固定，鉆機(jī)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)孔位準(zhǔn)確就位。錨桿鉆孔采用干鉆施工，達(dá)到設(shè)計(jì)深度后穩(wěn)鉆3?5min。巖層破碎時(shí)適當(dāng)放緩鉆孔速度，采用大功率鉆機(jī)以便消除卡鉆現(xiàn)象。5.2.3錨桿制作安裝1、 錨桿制作1） 預(yù)應(yīng)力錨桿采用①32高強(qiáng)精扎螺紋鋼，根據(jù)錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度、墊板、螺帽厚度、外錨頭長(zhǎng)度以及張拉設(shè)備的工作長(zhǎng)度等，確定適當(dāng)?shù)南铝祥L(zhǎng)度進(jìn)行下料。當(dāng)單根長(zhǎng)度不夠時(shí)采用連接器接長(zhǎng)，不得采用任何形式的焊接。2） 剪裁錨桿，應(yīng)使用砂輪機(jī)切割，不得采用氧割或電焊。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙尺寸，在錨桿上安置定位支架，用粘結(jié)或綁扎固定定位支架，綁扎時(shí)一定要捆扎牢靠；3） 錨桿制作完成后，進(jìn)行外觀檢驗(yàn)，按錨桿長(zhǎng)度，規(guī)格對(duì)應(yīng)孔號(hào)進(jìn)行編號(hào)；4） 錨桿制作完成后盡早使用，避免長(zhǎng)期存放；錨桿應(yīng)存放在干燥、清潔的地方，錨桿體裸露部分應(yīng)用浸漬油脂的紙張或塑料布進(jìn)行防潮處理，不得受到機(jī)械損壞。5） 錨桿自由段防腐處理：內(nèi)涂無(wú)水黃油，外套聚乙烯塑料套管，套管直徑大于錨筋外徑5mm?10mm，與錨固段接合處用密封塞封閉密實(shí)，以防注漿時(shí)漿液進(jìn)入自由段。錨桿防護(hù)構(gòu)造見(jiàn)圖5.2.3。2、 錨桿安裝1） 錨桿安裝前對(duì)鉆孔重新進(jìn)行檢查，對(duì)塌孔、掉塊進(jìn)行清理或處理。2） 推送錨桿時(shí)用力要均勻一致，防止在推送過(guò)程中損傷錨桿配件和防護(hù)層，并注意在推送過(guò)程中不得使錨桿體轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)確保將錨桿體推送至預(yù)定的深度；3） 推送困難時(shí)，將錨桿抽出，對(duì)抽出的錨桿仔細(xì)進(jìn)行檢查，并對(duì)配件安放固定的有效性、防護(hù)層的損壞程度、孔的清潔度進(jìn)行觀察，當(dāng)發(fā)現(xiàn)錨桿體配件有移動(dòng)、脫落或錨桿體上粘附的粉塵和泥土較多時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)配件的固定措施并對(duì)其它鉆孔進(jìn)行檢查，必要時(shí)對(duì)鉆孔重新進(jìn)行清理。1錨貝泊—?過(guò)渡牌（餘內(nèi)注人防惰刑）皿一特封】4一錨軒注讓沁一注人防瞞套管出對(duì)中克架I7頊應(yīng)力筋村胡一墊除圖5.2.3錨桿防護(hù)構(gòu)造示意圖5.2.4壓力灌漿1、 灌漿材料選用純水泥漿，水泥采用P.042.5以上普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.4?0.45左右，其流動(dòng)度要適合泵送。如灌漿采用砂漿，則要求灰砂比為1:1或1：0.5（重量比），水灰比0.4?0.5,選用中砂，并要過(guò)篩。2、 水泥漿液的抗壓強(qiáng)度要大于25MPa,塑性流動(dòng)時(shí)間要在22s以下，可用時(shí)間應(yīng)在30?60min,為加快凝固，提高早期強(qiáng)度，可摻速凝劑，但使用要拌均勻，整個(gè)澆注過(guò)程須在4min內(nèi)結(jié)束。3、 邊坡防護(hù)使用的是自由段帶套管的預(yù)應(yīng)力筋,宜在錨固段長(zhǎng)度和自由段長(zhǎng)度內(nèi)采取同步灌漿；將水泥漿經(jīng)膠管（或用1根?30mm左右的鋼管作灌漿管）推入孔內(nèi)，在孔端注入錨漿。灌注壓力一般為0.4Mpa左右，隨著水泥漿的灌入，應(yīng)逐步將灌漿管向外拔出自至孔口，在拔管過(guò)程中應(yīng)保證管口始終埋在砂漿內(nèi)。灌漿時(shí)，壓力不宜過(guò)大，以免吹散漿液和砂漿，待漿液或砂漿回流到孔口時(shí)，用水泥袋紙等搗入孔內(nèi)，再用濕粘土封堵孔口，并嚴(yán)密搗實(shí)，再以0.4Mpa?0.6Mpa的壓力進(jìn)行補(bǔ)灌，補(bǔ)灌時(shí)穩(wěn)壓2min，漿液沖破第一次灌漿體，向錨固體與土的接觸面之間擴(kuò)散，使錨固體直徑擴(kuò)大，增加徑向壓應(yīng)力。由于擠壓作用，使錨固體周圍的土受到壓縮，孔隙比減小，含水量減少，也提高了土的內(nèi)摩擦角。穩(wěn)壓數(shù)分鐘后即可完成。5.2.5框架梁施工框架梁采用C25混凝土整體澆注，基礎(chǔ)先鋪墊2cm砂漿調(diào)平層，再進(jìn)行鋼筋制作安裝，鋼筋接頭需錯(cuò)開(kāi)，同一截面鋼筋接頭數(shù)不得超過(guò)鋼筋總根數(shù)的1/2,且有焊接接頭的截面之間的距離不小于1m.如錨桿與豎梁箍筋相干擾，可局部調(diào)整箍筋的間距。然后支牢模板，并在錨桿前端套上2.5inPVC管。采用分段澆筑砼，澆筑時(shí)振搗要均勻、密實(shí)，，尤其在錨孔周圍，鋼筋較密集，一定要仔細(xì)振搗，保證質(zhì)量，若遇局部架空則采用M7.5漿砌片石嵌補(bǔ)。5.2.6預(yù)應(yīng)力張拉與鎖定1、 待框架梁砼強(qiáng)度和錨固段漿體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%時(shí)方能進(jìn)行張拉。2、 張拉采用“單控法”即利用拉力來(lái)控制錨桿應(yīng)力，以控制油表讀數(shù)為主。3、 安裝錨具前，要對(duì)錨具進(jìn)行逐個(gè)嚴(yán)格檢查。預(yù)應(yīng)力錨桿張拉前，依次安裝墊板和工作錨螺母，千斤頂就位，套上工具錨并擰緊工具錨螺母。4、 將錨墊板表面清除干凈，錨具安裝應(yīng)與錨墊板和千斤頂密切對(duì)中，并與錨桿軸線方向垂直,千斤頂軸線與錨桿軸線應(yīng)在同一條直線上。5、 根據(jù)設(shè)計(jì)每孔施加預(yù)應(yīng)力，張拉采用液壓式千斤頂，由它的校準(zhǔn)方程反算出油表讀數(shù)。錨桿正式張拉前，按10?20%的設(shè)計(jì)張拉荷載張拉，使各部位接觸緊密，然后按設(shè)計(jì)荷載的25%、50%、75%、100%和110%分級(jí)張拉，最后持荷10min后卸荷鎖定。張拉順序采用循環(huán)張拉，按先左右后中間，先上下后中間和先對(duì)角后中間的作業(yè)原則進(jìn)行。5.2.7封錨錨筋鎖定后，用機(jī)械割除余露錨筋，用C25砼封滿錨墊板及錨頭各部分空隙。材料與設(shè)備材料表表6.1 材料表序號(hào)材料名稱技術(shù)規(guī)格及型號(hào)數(shù)量1高強(qiáng)精軋螺紋鋼①32按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)2普通硅酸鹽水泥42.5MP按漿液配合比來(lái)計(jì)算3細(xì)骨料粒徑W2mm含泥量W3%4拌合水PHM4設(shè)備表表6.2 機(jī)具設(shè)備表（指一^孔作業(yè)）序號(hào)材料名稱技術(shù)規(guī)格及型號(hào)數(shù)量1潛孔鉆機(jī)KZS-1001臺(tái)2空壓機(jī)VFY-13/7-C1臺(tái)3液壓千斤頂65t1臺(tái)4油表1.6級(jí)2個(gè)5注漿泵JZB-110/121臺(tái)6灰漿攪拌機(jī)UJW2001臺(tái)7.質(zhì)量控制每批錨桿材料均應(yīng)附有生產(chǎn)廠家的質(zhì)量證明書，應(yīng)按施工圖紙規(guī)定的材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)錨桿性能。7.2錨桿孔的開(kāi)孔應(yīng)按施工圖紙布置的鉆孔位置進(jìn)行，其孔位偏差應(yīng)小于10cm。7.3錨桿孔深度必須達(dá)到施工圖紙的規(guī)定，孔深偏差值不大于5cm。錨桿水泥砂漿的配合比以及拌和的均勻性要達(dá)到要求。錨桿體放入錨孔前應(yīng)清除鉆孔內(nèi)的石屑與巖粉。7.6灌漿后，漿體強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求前，預(yù)應(yīng)力筋不得受擾動(dòng)。安全措施8.1施工場(chǎng)地平整，腳手架搭設(shè)要牢固，防止鉆機(jī)和其他設(shè)備傾斜掉落。8.2張拉前檢查各高壓管接頭的可靠性，防止高壓管爆裂傷人；千斤頂前嚴(yán)禁站人。8.3各設(shè)備的電路應(yīng)經(jīng)常檢查，做到安全用電。環(huán)保措施合理安排作業(yè)時(shí)間，避免夜間施工，使施工噪聲對(duì)周圍環(huán)境影響減少到最低程度。適當(dāng)控制機(jī)械布置密度，條件允許時(shí)拉開(kāi)一定距離，避免機(jī)械過(guò)于集中形成噪音疊加。粉塵的作業(yè)環(huán)境中作業(yè)，除灑水外，作業(yè)人員還配備勞保防護(hù)用品。工程完工后，及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)徹底清理，并按設(shè)計(jì)要求采用植被覆蓋或其它處理措施。9.5在施工現(xiàn)場(chǎng)常有大量含泥砂和水泥漿的泥漿水，對(duì)這部分泥漿水要及時(shí)予以處理。一般做法是使其經(jīng)排水溝流至集水井，清水用水泵從上面抽走，下面的泥砂及時(shí)挖出，用專用的罐車運(yùn)送到大容積的沉淀池，定期抽出池內(nèi)上層浮水，再處理下面的稀泥。效益分析利用預(yù)應(yīng)力錨桿框架梁在邊坡加固中應(yīng)用，可減少邊坡因放坡造成的大開(kāi)挖，從而減少對(duì)周邊環(huán)境的破壞。與高強(qiáng)碳素鋼絲相比，本工法采用的高強(qiáng)精軋螺紋鋼價(jià)格便宜、工藝簡(jiǎn)單、張拉采用單作用千斤頂，適宜高空作業(yè)。預(yù)應(yīng)力錨桿框架梁方格中采用的是掛網(wǎng)噴播混生植物，有效地保持水土流失，同時(shí)環(huán)保美觀。應(yīng)用實(shí)例我公司項(xiàng)目為湖北省宜昌至巴東高速公路一期土建工程施工第十二合同段位于宜昌市夷陵區(qū)，起訖里程為K73+935?K81+000,全長(zhǎng)7.065km，線路所經(jīng)地區(qū)山高坡陡。其中k74+432-k74+570路段左側(cè)為高路塹邊坡，最大邊坡高度57.6m，第一、七級(jí)為掛網(wǎng)噴混生植物，第四、五、六為普通框架錨桿