商界高速公路路堑高边坡预应力锚索施工技术-建筑设计论文发表

分类：建筑设计论文发表 时间：2011-07-12 08:58 关注：(1)

商界高速公路路堑高边坡预应力锚索施工技术

张新辉

摘要 论述深路堑高边坡施工中预应力锚索的钻孔、下索、注浆、张拉、封锚和锚索板制作的施工工艺。

关键词 公路高边坡 预应力 锚索 锚索加固

工程概况及工程地质情况

1.1工程概况：陕西境商界高速公路，是交通部规划的八条西部开发省级公路通道之一西安至合肥公路的重要组成路段，全线采用六车道的高速公路标准建设。DJN18合同段标段总长5.62Km,K197+170-K197+490分布在丹江河谷，此段左侧为深挖路段，开挖后形成高边坡，边坡采用框架锚索进行加固。

1.2 工程地质：

K197+170-K197+490左侧路基边坡为松散土层夹杂风化碎石组成的堆积体，碎石含量为70%左右，为硅质板岩风化石块，孔隙率较大，整个边坡较不稳定，在开挖过程中已经产生局部坍塌。其中，K197+170-K197+340段堆积体厚度7-9m，K197+340-K197+490段堆积体厚度25-30m。

2.工作原理及作用机理：

2.1工作原理是:依靠对锚索的张拉预应力,用锚具锁定在桩身上,锚索产生的反作用力通过桩身传递到破裂土体,使破裂土体在外力作用下稳定。锚索预应力一头靠锚固段承受,另一头靠桩身承受,中间穿过破裂土体。

2.2预应力锚索在高边坡防护中其作用机理：

2.2.1葫芦串机理:通过锚索进入山体,将破碎风化的孤立岩体串集在一起,象葫芦串一样形成整体,达到稳定。

2.2.2骨架机理:锚索进入山体与端头连接在一起,在整个边坡内外形成了骨架结构。

2.2.3组合机理:锚索孔内注入砂浆,将周边围岩组合在一起,形成一体。

2.3 施工参数

路基边坡平均处治高度H=8m，第一级坡面框架锚索处治，路堑边坡坡率为1:0.5，锚索长度18m。第二级坡面框架锚索处治，路堑边坡坡率分别为1:0.75和1:1.00，锚索长度分别为18m和39m。

锚索框架以两根竖肋，三根横梁为一片，框架间距为4.0m×3.5m。锚索钻孔采用130钻孔,锚索长度18-39m，锚固段长9米，锚索设计张拉力500kN，锁定荷载450 kN。锚索设计采用压力分散型锚索，每孔锚索均用6根Φ15.24mm、抗拉强度1860MPa高强度低松弛无粘结钢绞线制作，全孔范围内采用M30水泥砂浆灌注，锚头坑采用C30碎石混凝土封闭。

3．锚索施工工艺及施工方法

3.1施工设备配置及工艺流程

 

 

 

边坡清理→测量放线定孔位→搭设脚手架工作平台→安装钻孔→清孔→锚孔检验→钢绞线除锈防腐处理、锚索制作→安装锚索→锚孔注浆→预张拉-浆体、砼达到强度→锁定→封锚锚索

3.2 施工要点及质量要求

3.2.1锚孔测放:根据此段工程立面图,按设计要求,用全站仪将锚孔位置准确测放在坡面上,孔位误差不得超过±50mm。如遇特殊困难场地时,需经设计、监理单位认可,在确保坡体稳定和结构安全的前提下,适当放宽定位精度或调整锚孔定位。

3.2.2钻孔设备：钻孔机具的选择，根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度，以及施工场地条件等来选择钻孔设备。岩层中采用潜孔冲击成孔；在岩层破碎或松软饱水等易于塌缩孔和卡钻埋钻的地层中采用跟管钻进技术。

3.2.3安装钻机：搭设满足相应承载能力和稳固条件的脚手架，根据坡面测放孔位，准确安装固定钻机，并严格认真进行机位调整，确保锚孔开钻就位纵横误差不得超过±50mm，高程误差不得超过±100mm，钻孔倾角和方向符合设计要求，倾角允许误差位±1.0°，方位允许误差±2.0°。

3.2.4钻进作业：钻进方式要求干钻，禁止采用水钻，以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。钻孔速度根据使用钻机性能和锚固地层严格控制，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚困难或其它意外事故。钻进过程中对每个孔的地层变化，钻进状态（钻压、钻速）、地下水及一些特殊情况作好现场施工记录。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，须立即停钻，及时进行固壁灌浆处理（灌浆压力0.1～0.2MPa），待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进。为确保锚孔直径，要求实际使用钻头直径不得小于设计孔径。为确保锚孔深度，要求实际钻孔深度大于设计深度0.2m以上。

3.2.5锚孔清理：钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻1～2分钟，防止孔底尖灭、达不到设计孔径。钻孔孔壁不得有沉碴及水体粘滞，必须清理干净，在钻孔完成后，使用高压空气（风压0.2～0.4MPa）将孔内岩粉及水体全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。除相对坚硬完整之岩体锚固外，不得采用高压水冲洗。若遇锚孔中有承压水流出，待水压、水量变小后方可下安锚筋与注浆，

必要时在周围适当部位设置排水孔处理。如果设计要求处理锚孔内部积聚水体，一般采用灌浆封堵二次钻进等方法处理。

3.2.6锚孔检验:锚孔钻造结束后，孔径、孔深检查一般采用设计孔径的钻头和标准钻杆进行检验，要求验孔过程中钻头平顺推进，不产生冲击或抖动，钻进长度满足设计锚孔深度，退钻要求顺畅，用高压风吹验不存明显飞溅尘碴及水体现象。同时要求复查锚孔孔位、倾角和方位，全部锚孔施工分项工作合格后，即可认为锚孔钻造检验合格。

3.2.7锚索体制作及安装:预应力锚索体由锚梁、自由段、锚固段和安全段四部分组成。采用压力分散型锚索，由三个单元锚索组成，每个单元锚索分别由两根无粘结钢绞线内锚于橡胶承载体组成，钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套对称地锚固于橡胶承载体上。

预应力锚索安装前，要确保每根钢绞线顺直，不扭不叉，排列均匀，除锈、除油污，对有死弯、机械损伤及锈坑处剔出。钢绞线沿锚索体轴线方向每1.0m～1.5m设置一架线环，使注浆时能将锚索内空隙充填密实，保证钢绞线的握裹强度和锚索体保护层厚度不小于20mm。

















安装锚索体前再次认真核对锚孔编号，确认无误后再用高压风吹孔，人工缓缓将锚索体放入孔内，注浆管与锚索一同放入孔内，注浆管的插入深度距孔底5-10cm，用钢尺量出孔外露出的钢绞线长度，计算孔内锚索长度（误差控制在50mm范围内），确保锚固长度。

3.2.8锚固注浆:注浆采用水泥砂浆，经试验比选后确定施工配合比。实际注浆量一般要大于理论的注浆量，或以锚具排气孔不再排气且孔口浆液溢出浓浆作为注浆结束的标准。注浆作业开始和中途停止较长时间，作业前用水或稀水泥浆润滑注浆泵及注浆管线。注浆压力一般控制在0.6 MPa -0.8MPa之间。如一次注不满或注浆后产生沉降，要补充注浆，直至注满为止。注浆结束后，将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净，同时做好注浆记录。

3.2.9地梁制作: 地梁采用C25混凝土整体浇注。基础先铺垫2cm砂浆调平层，再进行钢筋制作安装。如锚索与竖梁箍筋相干扰，可局部调整箍筋的间距。砼浇注时在锚孔周围、钢筋较密集部位，一定要仔细振捣，保证质量。

3.2.10锚索张拉、锁定及封锚:通过现场张拉试验，确定张拉锁定工艺。锚索的张拉及锁定分级进行，严格按照操作规程执行。在设计张拉完成6～10d后再进行一次补偿张拉，然后加以锁定。

补偿张拉后，从锚具量起，留出长5～10cm钢绞线，其余部分截去，须用机械切割，严禁电弧烧割。最后用水泥净浆注满锚垫板及锚头各部分空隙，然后对锚头采用C30混凝土进行封锚，防止锈蚀和兼顾美观。

4. 总结

使用预应力锚索加固高边坡滑动面体具有的优点：①大部分施工机械比较轻，可在脚手架上进行作业，施工时占用场地小，陡坡上只要有2m见方的平台即可施工，施工比较灵活。②只要钻机工作正常，施工速度几乎不受其他因素的影响，因此加固过程较快。

通过采用预应力锚固技术，使此段的高边坡路堑防护工程，在2007年4月30日前顺利完成，比预期缩短了25天工期，取得了良好的经济效益，无论外观还是内在质量，都获得了业主、设计、监理单位的一致好评。

作者简介：张新辉（1970- ），男，陕西省华县人，2004年毕业于河北理工大学，工程师，从事路桥工程管理及施工工作。