1、高速公路路堑预应力锚索挡墙施工技术第 7 卷第 4 期2009 年 12 月水利与建筑工程oumalofW 日 ResourcesandArchitecturalV01.7No.4Dec.,2009高速公路路堑预应力锚索挡墙施工技术綦彦波(中铁十三局集团有限公司,吉林长春 130033)摘要:结合京福高速公路的高边坡预应力锚索挡墙施工实例进行总结 .并针对这项技术施工组织,所用机械,施工工艺及流程,施工要点,故障处理及质量控制等作较详细的介绍.由于预应力锚索挡墙施工是目前国内使用的一种新型挡墙防护技术,该技术正在探索阶段,无经验可寻.京福高速公路的高边坡预应力锚索挡墙施工实践对同类工程具有一定
2、的参考价值.关键词:高速公路路堑;边坡加固;预应力锚索;施工工艺中图分类号:15416.13 文献标识码:A 文章编号:1672 一 l144(2o09)04 删 o_03ConstructionTechniqueofPre-stressedAnchorCableRetainingWallinExpresswayTrenchQIYanbo(ChinaRa/way13THBureauGroupCo.,LTD.,彻,Jd/n130033,Ch/na)Abstract:CombimwiththeconstructionpracticeofBeijing-FuzhouExpmway,theconstr
3、uctiontechniqueoftheprestressedanchormperetaiIlingwallinhighslopesisintroducedindetail,includingtheconstructionorganization,constructionmachineries,constructiontechnology,procedureandmainpoints,troubletreating,qualitycontrolandSOOH.Asanewtechnique,itisunderartexploringstageandwithouttheexperiencetob
4、eused,SOthetechniqueintroducedherecouldsupplySomereferencesforsimilarprojects.Keywords:expresswaytrench;strengtheningofslope;pre-s 臼ssedanchorrope;constructiontechnology0 前言京福高速公路 SA9 合同段 K211+528.35K211+640 段为高边坡,边坡高度最高 40.8m.边坡地层深度大,且存在软弱夹层,边坡稳定性差.下部全风化呈土状砂岩,厚约 5m,其下为碎块状强风化砂岩夹有砂土状强风化砂岩 .坡体深部为弱微风化岩
5、.为了确保高速公路的路堑稳定和路基安全运营,福建省交通规划设计院,中铁西北科学研究院,在该处设计了以预应力锚索为主,结合浆砌石挡土墙综合处理措施.第一级边坡采用半孔式挡墙,重点在第二级和第四级边坡采用锚索框架加固.岩土锚固是一种将锚索埋人稳定地层,充分利用预应力锚索的抗拉性能将被锚固于地下稳定地层的技术.由于在高速公路上使用预应力锚索来加固路堑边坡的例子并不多见,也是第一次采取该技术施工,所以,有必要对该段预应力锚索的施工技术,施工工艺,质量控制,施工组织等进行认真总结与介绍,为以后类似工程施工提供参考与借鉴.1 预应力锚索的施工京福高速公路 SA9 合同段 K211+528.35 一 K21
6、1+640 段高边坡预应力锚索的结构:预应力锚索由锚头,锚索体 ,内锚固段三部分组成,如图 1 所示.外锚墩图 1 预应力锚索由于锚固工程主体为地下隐蔽工程,且工程质量与施工技术密切相关,要求严格按照高速公路边坡锚固工程施工及验收技术暂行规定,确保边坡结构的安全_3J.锚索施工顺序为:定孔位一钻锚索孔一加工组装锚索一清孔一安放锚索一注浆一锚索张拉一锚索锁定一封锚-4.1.1 锚孔测设边坡开挖完成后,根据具体工点锚固工程施工设计图结构尺寸,用全站仪将其位置准确测设在坡面上,打桩定点,在坡面上测设护桩,并进行锚孔编号,锚孔放样点纵横误差不得超过 50mm.1.2 钻孔设备钻孔机具的选择,根据锚固地
7、层的类别,锚:E:fL 径,锚索孔径为,/,130rnIl1,选择 qn00K 潜孔钻机,电机驱动钻孔,风动收稿日期:2009-05.17作者简介:綦彦波(1966 一),男(汉族), 黑龙江讷河市人,高级工程师,主要从事工程管理和技术开发方面的研究工作.第 4 期綦彦波:高速公路路堑预应力锚索挡墙施工技术 71吹孔.1.3 钻机钻孔锚孔钻进施工,首先用脚手架搭设稳固的平台,脚手架要根据施工荷载进行设计,保证平台稳固,防止钻孔偏位,根据坡面测设孔位,按照孔位设计坐标在脚手架上安装钻机机座,安装钻机,钻机准确就位,用经纬仪定出线路方向基线,再用方向架放出锚索方向角.开钻前检查孔位位置,高程和钻杆
8、角度要求纵横误差不超过 50n-an,高程误差不超过 100“髓 .孔位允许误差 2.钻进过程应对每孔的地层变化,钻进状态,钻速,地下水及特殊情况作好现场记录,如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时,应立即停钻.在钻孔过程中测量和记录钻孔深度,当深度达到设计值,请地质工程师或设计代表签字,锚固段地质是否与设计相符并作详细描述,如果不相符,继续钻孔,直到满足设计要求.钻进达到设计深度之后,不能立即停钻,要求稳钻 12mln,防止孔底尖灭,达不到设计值.锚索钻孔深度大于设计深度 0.2m 以上,锚杆要进行超钴 50cm.1.4 锚孑 L 清理在钻孑 L 完成后,用高压空气将孔内岩粉及水体全部清除出孔外,钻孔
9、孔壁不得有沉碴及水体粘滞,以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度.除相对坚硬完整的岩体锚固外,不宜采用高压水冲洗.如遇锚孑 L 中有承压水流出 ,待水压,水量变小后方可安锚筋与注浆,必要时在周围适当部位设置排水孑 L 处理.1.5 锚筋制安锚索采用压力分散型锚索,由四个单位锚索组成,每个单位锚索分别由两根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体组成.根据锚索的设计尺寸下料,锚索的设计长度是从孔口算起的,因此,下料时要根据钻孔的实际长度,外加外锚墩厚度,千斤顶长度,使用张拉设备,考虑下料误差另加截余量 100nlln.钢绞线下料后,要进行严格的质量检查,对检查合格者要进行登记,挂牌,编号(与钻孔对应).钢绞
10、线要求用机械切割,严禁采用电弧切割,对有死弯,机械损伤及锈蚀材料应剔除.锚索在平地组装,要量出锚固段和锚索的长度,分别做出标记;应按设计要求平直编排,每 lm 设置架线环( 对中隔离支架),两个对中隔离支架之间扎铁丝一道;张拉段每 1m 扎铁丝一道.在端部设置导向帽,导向帽用夺钢管加工 ,用挤压机挤压在钢质承载体上.锚索的防锈问题是影响工程寿命的一个关键问题,该加固工程采取的防锈方法是:先将每根钢绞线全段均匀涂抹黄油,然后外套塑料波纹管,最后全段缠绕上在沥青漆中浸过的玻璃丝布,三重防护.为防止注浆过程中浆液进人塑料波纹管内,钢绞线两端均用铅丝紧扎玻璃丝布与波纹管.1.6 锚孔灌浆安装锚筋体后,
11、马上进行注浆.注浆采用纯水泥浆(锚索浆体强度不低于 40MPa),水灰比控制 0.4O.5,水泥使用普通硅酸盐水泥,为了改善砂浆的可灌性,在浆液中掺加水泥重量 5%的 UNFS 减水剂,水泥浆按照配合比搅拌均匀,随拌随用.锚固段灌浆采用孔底返浆法,即将注浆管插至孔底305O 锄处,用压浆机将砂浆压人孔底,空气从锚索口排出.注浆量由砂浆位置指示器控制.上倾和水平锚索采用排气法灌注,即从孔口注入砂浆,空气被压在孔底,经由事先安好的排气管排出孔外,注浆采用孔底反浆一次常压浆加二次补浆方式,即:锚固段和自由段一次性注浆(注浆管不拔出 ).稍过片刻进补浆.注浆压力 O.4MPa 左右,当孔口出现溢浆且持
12、续时间不低于 2IIlin 后,方可停止注浆,当锚固段遇土质或土状强风化岩应采用二次高压劈裂注浆,以提高锚固力,其注浆压力控制在 25MPa.张拉锚固端浆体强度不得低于设计强度.1.7 制作外锚墩外锚墩为钢筋混凝土垫墩,是完全受压的构件,作用是把锚具的集中荷载均匀地传递到岩面上,因孔口岩面与锚索轴线不垂直,故锚墩还有调整岩面受力方向的作用,见图 2所示.为使锚墩上表面与锚索轴线垂直,预先将一根外径比钻孔直径略小的薄壁钢管和锚垫板正交焊接,浇注混凝土前将钢管的另一端插入钻孔,然后立模,绑扎钢筋,浇注混凝土.外锚墩浇注后要精心养护.为使锚墩强度尽快增长以缩短工期,在混凝土中要掺人一定比例的早强剂.
13、一.,M.旧,M.,: 一图 2 预应力锚索外锚墩结构1.8 钢筋混凝土锚索(杆 )框架采取分片施工,两相邻框架接触处留 2cm宽伸缩缝,用浸沥青木板填塞伸缩缝.在边坡准确测放混凝土构件位置,构件槽严格按设计尺寸开挖,采用人工开挖,以减少或避免破坏坡面岩土结构,影响防护工程效果.立柱基础和框架断面尺寸不小于设计值,构件嵌入坡面 25cm.框架模板统一加工定型钢模板,模板具有足够强度和刚度,不变形,拆装方便,接缝严密不漏浆.钢筋按设计图制安,同一截面钢筋接头数量不超过钢筋总根数的 50%,且两接头距离不小于 1.0m,钢筋焊接长度大于 10d,焊缝密实饱满 .灌注混凝土前,将锚具的螺旋钢筋,波纹
14、管和垫板按设计要求固定在立柱钢筋上,注意方向与锚孔方向一致,摆放平整.采用(30 混凝土灌注,混凝土浇注保证连续性,不要出现人为接缝.塌落度控制在 23em,混凝土仔细振捣,特别是锚孔周围,加强振捣,保证混凝土质量.每片框架做四组试件,其中两组试件和框架在同等条件下养护,覆盖养护时间不少于14d.1.9 张拉锁定封锚根据锚筋张拉采用适当的张拉机具,与锚具配套使用,72 水利与建筑工程第 7 卷为了准确控制张拉,锚索张拉前须对千斤顶,油泵,油压表等设备进行系统标定5J5.当框架强度和锚固段浆体强度不小于设计强度时,可以进行张拉.锚索正式张拉前,应取 10%一20%的设计强拉荷载,对其张拉 12
15、次,使其各部位接触紧密,钢绞线完全平直.张拉设备采用 YCW 一 120 穿心式千斤顶,锚索张拉应按一定次序分单元采用差异分步张拉(根据设计荷载和锚筋长度计算确定差异荷载)首先分单元补充张拉各单元差异荷载,然后整体同步分级张拉,锚索的预应力分 5 级施加,即设计荷载的 25%,50%,75%,100%,I10%,每级荷载施加后,稳定观测时间不小于 10win,张拉预应力筋采用应力控制方法张拉,应以张拉伸长值进行校核,实际伸长值与理论伸长值应符合设计要求,一般控制在 6%以内.张拉时锚筋体受力要均匀,发现异常情况应分析原因,并及时处理.对同一结构单元要求同步进行,确保结构受力均匀,避免局部变化和
16、相互影响.根据施工设备结构单元受力特点与规律进行循环张拉.张拉按照先左右后中间,先上下后中间和先对角后中问的作业原则进行,锚筋张拉至设计最大张拉荷载值后,应持荷稳定 1015mill,进行锁定.锚索锁定后 48h 内,若发现有明显的应力松驰现象,则进行补偿张拉.2 施工变形监测在高边坡工程施工期间,坡体变形监测与预报工作十分重要.在土质边坡深埋混凝土桩作观测桩,石质边坡可在稳固石块中作观测标记代替观测桩.观测桩每 50100m 设置一处,观测桩测量应用水准仪和全站仪进行位移和高程测量,每天早晚观测两次,并做好记录,进行变形分析超前预报,如超过允许变形范围时,增加量测次数,及时反馈信息指导施工.
17、特别在高边坡工程施工期间,对坡体变形进行监测,调查地表土体有无裂缝发生,防止地表水下渗,有利于施工安全,指导施工.3 结语京福高速公路 SA9 合同段 K211+528.35K211+640 段高边坡施工表明,采用预应力锚索加固边坡有较明显的优越性,主要表现在:(1)施工适应性强,它几乎不受地形,地质条件的限制,能及时,有效,因地制宜地加固边坡,效果比挡土墙,锚杆挡墙等好.(2)施工灵活. 在施工中,锚索施工机械大部分为轻型机械,加上钢绞线属柔性结构,所有作业都在脚手架上进行,所以,凡能立脚手架处都可以进行应力锚索施工.(3)施工安全, 其它作业干扰小.这一优点在施工中表现得更为突出.(4)预
18、应力锚索属于隐蔽性强的岩土工程,其施工工序复杂,技术要求难度高,故应安排具有地质灾害施工资质与相当施工经验的专业队伍来实施.高素质的施工管理人员和严密的施工组织是保证质量和进度的关键.参考文献:1马惠民,王恭先 ,周德培.山区高速公路高边坡病害防治实例ra.北京:人民交通出版社,2006.2王恭先.高边坡设计与加固问题的讨论J.甘肃科学,2O03,15(S1):59.3吴和政.国内外预应力锚固技术现状及发展J.探矿工程(岩土钻掘工程),1997,(6):26 28.4程良奎.岩土锚固的现状与发展J.土木工程,2001,34(3):7-12,34.5饶枭宇.预应力岩锚内锚固段锚固性能及荷载传递机
19、理研究D.重庆:重庆大学 ,2007:3.5.(上接第 49 页)(2)振动荷载诱致的孔隙水压力的影响范围局限在距离钢护筒中心一定的区域内.当离开钢护筒大约 8m 处,孔隙水压力明显减小.(3)随着钢护筒向下推进(沉人过程), 孔隙水压力峰值也逐步向下移动,这一孔隙水压力峰值一般出现在钢护筒底部深度处附近.在离开该点靠近地表处由于孔隙水的排出,孔隙水压力比较小,而在较深的位置处则由于循环剪切影响比较小,孔隙水压力值迅速降低.(4)数值计算所得到的钢护筒沉人过程所引起的孔隙水压力变化规律以及地表沉降的总体变化趋势与现场实测结果比较一致.参考文献:1白冰,肖宏彬 .软土工程若干理论与应用M.北京:
20、中国水利水电出版社.2O02.2白冰.饱和软粘土地基沉桩过程中桩土挤压应力及超孔压计算J. 重庆交通学院,2000,19(3):1-3.3王育兴.打桩施工对周围土性及孔隙水压力的影响J.岩石力学与工程,2004,23(1):153.158.4郑俊杰,邢泰高 ,赵本.沉桩挤土效应的参变量有限元分析J.岩土工程,20O5,27(7):796-799.5刘汉龙.振动沉模大直径现浇薄壁管桩技术及其应用():工程应用与试验J.岩土力学,2003,24(3):372.375.6朱向荣,何耀辉 ,徐崇峰,等.饱和软土单桩沉桩超孔隙水压力分析J.岩石力学与工程,2,1305,24(A02):5740-5744.
