高速公路高边坡预应力锚索框架梁施工技术

高速公路高边坡预应力锚索框架梁施工技术　朱伟才　（中铁十八局一公司，河北涿州０７２７５０）　【摘效果。　要】　近年来在高速公路高边坡防护中越来越多的应用到了预应力锚索框架梁加固技术，文章着　重对预应力锚索框架梁的施工工艺及注意事项进行了探讨，旨在引导正确的施工方法，从而达到预期的加固　【关键词】顸应力锚索；　高边坡；施工　【中图分类号】Ｕ４１６．１　４　河南豫西山区某高速公路边坡防护因边坡滑塌，后采用　预应力锚索框架梁防护形式得到治理。预应力锚索框架梁　【文献标识码】Ｂ　防护形式，是利用水泥砂浆在有效深度的锚孔底端与周边完　整的岩层形成锚固体，通过锚固体与孑Ｌ壁的摩擦力提供作用　反力，然后在锚索的预应力作用下，通过框架梁沿坡面将主　动应力传递到稳定岩层，不使边坡变形进一步发展，从而达　到加固效果，确保边坡的稳定。　１工程概况　某高速公路ＹＫ７１＋８００一ＹＫ７２＋１２６段路堑边坡位于　中低山地貌区，斜坡地形，自然坡约１５—３０。左右，地面标高　平均在８２０～９７０　ｍ左右，地形相对高差约５０　ｍ，边坡最大开　挖深度４９　ｍ左右。本边坡山体顶部覆盖厚度不一的老黄　土，下覆基岩为砾岩和片岩，地下水位埋深４—１４　ｍ，高程约　为８４３～８４９　ｍ，地下水位随地形起伏变化，带承压性质。　图１锚索与框架位置　开挖坡面深度约４０　ｍ，距设计路基高程约８　ｍ，从开挖面　土层出露可知黄土层成凹形，黄土层与砾岩层间有薄层粘　土，在ＹＫ７１＋９３０附近，黄土、粘土和砾岩三种岩体有明显错　动现象，为牵引式古滑坡证据，已出现边坡整体滑移迹象，在　ＹＫ７１＋８４０～ＹＫ７１＋９２０段，二级边坡中底部有隆起现象，呈　轻微蠕滑迹象。　图２锚索结构示意　２锚索布置　２．１锚索的布置　主要工程机械配备有：　（１）钻机：采用ＹＧ８０型全液压锚固钻机；　（２）空压机：２１　ｍ　英格索兰７５０Ｅ型；　（３）液压拔管机：采用ＸＢ一１００Ｔ型液压拔管机；　锚索分三级按３　ｍ×３　ｍ矩形布置。其布置见锚索平面　布置图（图１）。锚索孑Ｌ直径１７５　ｍｍ，倾角为２７。，孑Ｌ深２８～　６０　ｍ，张拉力为２２０　ｋＮ。　２．２预应力锚索的结构　（４）灌浆设备：锚索灌浆采用ＪＪＳ２ＯＯ型浆液搅拌机拌　制、ＪＲＤ３ＯＯ型高压灌浆泵；　预应力锚索由框架梁斜托、锚索体和锚固段三部份组　成，其结构见锚索结构图（图２）。锚索锚固段长１０．０　ｉｎ，每　孑Ｌ设４根钢铰线；框格梁斜托在孔口外，其作用是为锚索提　供张拉力和锁定的部位。框架梁斜托采用Ｃ３０钢筋混凝土。　锚索采用１８６０级、　＝１５．２４　ｍｍ的高强度低松弛的预应力　钢铰线。内锚固段采用Ｍ４０水泥砂浆。　（５）张拉设备：采用ＱＹＣ２７Ｏ型千斤顶或ＹＤＣ１１００Ａ轻　型千斤顶和ＹＢＺ一５０型电动油泵配套。张拉设备和仪表满　足规范ＤＩＭＴ５０８３—２００４要求；千斤顶、电动油泵及油压表在　使用前进行配套标定，以标定的力值曲线作为张拉时的控制　依据。　３锚索施工　３．１机械配备　［定稿日期］２０１２—０７—０５　［作者简介］朱伟才（１９７９～），男，本科，工程师。　１５２　四川建筑第３３卷１期２０１３．０２　触嘲　３．２施工工艺流程图　工周期长，重复钻孔和注浆费用高。　３．４锚索制安　预应力锚索施工流程见图３。　钢绞线的下料、制安在３级马道１０　ｍ平台处完成。钢　绞线下料长度为：Ｌ＝设计孔深＋１．５　ｍ。　ｌ施　准备（施工测量，搭脚手架、钻机就位　ｌ　锚孔孔位校正、钻孔（跟管钻进）　锚索下料长度按照设计长度截取。将无粘结钢绞线锚　固段去皮洗油。清洗时，采用汽油等无腐蚀性清洗剂去除防　腐油脂，锯末、棉纱深度清洗。对钢绞线ＰＥ层出现局部破损　的部位，用水密性胶带进行修补。将定长钢绞线卷盘挂牌架　空存放并覆盖。　翠躲　拨套管、注浆　钢绞线及其他索体附件按批准的施工图纸要求编排并　绑扎成束，自由段隔离架间距均为２　ＩＴＩ，锚索内锚段顶部端头　设置导向帽。锚索体采用无锌铁丝捆扎。锚索体人孔前，经　核对无误且经验收合格后，由人工将锚索体扛抬至孑Ｌ位附　近，徐徐送入锚索孑Ｌ内，锚索外露长度必须满足张拉施工操　ｌ　框格梁钢筋制作Ｈ支模、绑扎钢筋、浇筑混凝土．套管装拔　Ｉ　锚头斜托钢筋制Ｈ绑扎钢筋、浇筑混凝土　　ｆＩ　Ｉ　安裴锚具、预应力张拉　作。对于孔深较大的锚索孔，如穿索困难，采用自制专用穿　索设备辅助人工穿索。索体就位后，及时将锚索外露部分包　裹，以防污损。　３．５锚索灌浆　由于水泥砂浆流动性较差，容易造成堵塞注浆管而废孔　现象；此外锚索成孔后孔内积水严重且呈承压性质，水泥砂　图３预应力锚索施工工艺流程　浆遇水易出现离析现象，砂子离析后沉于锚固段，锚固段浆　３．３钻孔　体强度无法保障，所以根据本工程特点采用了Ｍ４０纯水泥浆　进行锚索注浆。锚索人孔安装后，应及时压浆。注浆采用孔　底返浆法。全段一次性注浆，禁止中途停止较长时间。高压　注浆压力宜大于２．５　ＭＰａ，注浆至锚孔孔口溢出浆液时方可　停止。注浆作业过程中做好注浆记录。每批一次注浆都进　行浆体强度试验，且不得少于两组。保证满足设计强度要　求。浆液达到设计强度后方可张拉。　３．６锚索张拉　２２０　ｋＮ预应力锚索钻孔孔径为１７５　ｍｍ，采用ＹＧ８０型全　液压钻机钻孔。锚索孔施工采用２１　１ＴＩ。移动式空压机供风，钻　机配置相应潜孔冲击器钻孑Ｌ；锚索钻孔在施工平台上进行。　锚孑Ｌ钻孔前，根据图纸要求，测量放样定位。钻机安装　就位后并调整倾角及方位角达到设计要求，将钻机固定后　开钻。　锚索孔开孔偏差控制在１０　ｃｍ以内，孔斜误差不大于孔　深的３％。在钻进过程中，随时记录钻进速度、回风、返渣等　情况。钻孔深度大于设计孔深５０　ｃｍ。　锚索孔浆体及框架梁混凝土到设计强度后，方可进行锚　索张拉。锚索张拉采用单根张拉方式进行，先张拉锚具中心　钻孔完毕后，确保内锚固段处于稳定的岩层内。如果孔　深达到设计深度，通过钻孔记录的返风、返渣、钻速等现象综　合判断，若仍处于破碎或断层等软弱岩层，须延长孔深时，须　报监理人认可后继续钻进直至监理人认可的稳定岩层为止。　由于该施工段地层条件复杂，地下水位埋深４—１４　ｉｎ且　部位钢绞线，后张拉锚具周边钢绞线，按照间隔对称分序进　行。一个张拉循环完毕，进行下一个张拉循环，直至达到设　计张拉力。张拉采用ＱＹＣ２７０型千斤顶或ＹＤＣ１ＩＯＯＡ轻型　千斤顶和ＹＢＺ一５０型电动油泵配套。张拉前，对千斤顶、高　压油泵及压力表测力计进行配套标定并绘制其标定曲线，以　作为锚索正式张拉的控制依据。标定不合格的张拉设备和　仪器不得投入使用，标定间隔期不超过６个月。张拉设备和　仪器遭强烈碰撞，重新标定后使用。张拉作业采用应力应变　双控分级张拉程序；在进行锚索张拉时，从预紧应力到锁定　应力共分５级进行张拉施工。分级标准为：　０．２５０＂　—　０．５ｏ＂　—　０．７５ｏ－　带承压性质，在实际钻孔过程中坍孔很严重，无法成孔。为　了保证成孔质量，采用了跟管造孔施工工艺，采用ＹＧ８０全　液压锚固工程钻机钻进，２１　ｍ　空压机单独供风，用ＴＨ１２０冲　击器带１７８偏心扩孑Ｌ钻具冲击破碎，通过冲击器对管靴的冲　击振动带动４，１７８套管跟进，达到护壁成孔的效果。钻进至　设计深度待锚索穿人后，采用ＸＢ一１００Ｔ型液压拔管机拔出　套管及管靴。本工艺成孔特点是：施工工艺复杂，成孔效果　。　１．０ｏ－ｃｏ．—＋１．１０ｏ－　—’　锁定　好但效率较低，管靴或套管损失较大，成本较高，但施工周期　比较短，能缩短工期。　千斤顶升荷速率１　ｍｉｎ不超过０．１ｏ＂　，卸荷速率１　ｍｉｎ　不超过０．２０＂　…针对每一级荷载、每根钢绞线按照钢绞线长　度由短至长进行单根单级循环张拉。前五级每级不持荷，最　后一级重复循环张拉后稳压３　ｒａｉｎ锁定结束。　３．７外锚头保护　也可采用分段固壁灌浆成孔工艺施工。本工艺是钻机　钻进遇到坍孔，立即拔杆移钻，然后进行固壁灌浆，待灌浆浆　体强度达到５　ＭＰａ以上时进行扫孔并钻进，遇到坍孔然后再　进行固壁灌浆，这样循环直到成孔为止。该工艺施工的特点　是：固壁灌浆可以充填边坡裂隙，提高边坡的稳定性。但施　锚具外的钢绞束除留存１０　ｃｍ外，采用砂轮切割机切除　（下转第１５６页）　四川Ｉ建筑第３３卷１期２０１３．０２　１５３　・ｉ　撼　行补充注浆。　囊技术＿　＿　施工，关键是在止水固结，防止涌砂和突水，防止地面沉降和　孔３个）；抽芯检查已达到固结要求。未达到要求标准，应进　２．８注浆效果检查　隧道失稳，保护管线和邻近构筑物。为保证此段隧道的顺利　进行，采用隧道全封闭深孔预注浆，通过实践，获得了极大成　功，并取得了如下主要经验。　（１）在洞内Ｋ９＋０９３进行注浆止水试验，以检查注浆设　备的配套，并实地培训人员和探求合理的注浆参数，为施工　的顺利开展奠定了基础；　（２）用地质水平钻机超前钻探，进一步获取地下水量、水　对注浆效果进行了检查：（Ｉ）检查方法。①泄水试验　（检查孔出水量在原钻孔出水量的１０％以下）；②取岩芯试　验；③超声波探测；（２）检查内容①堵水率（不低于９０％）；②　结石体强度（Ｒ　＞４～４．５　ＭＰａ）；③浆液扩散范围及帷幕厚　度（按设计）；（３）仪器设备。①钻机；②小型电动取样钻机；　③声波仪：ＹＢ４—１型声波仪；④换能器：ＨＫＮ一１型干孔换　能器。　２．９注意事项　压、水质以及地质构造情况。依据超前钻探资料，综合分析　判断，确定注浆参数；　（３）断层地段施工，关键是注浆固结效果，而注浆施工，　施工必须注意如下事项：（１）Ｃｓ具有腐蚀性，施工中注　意防护和安全；（２）备有发电机和水源，注浆过程保证不能停　水、停电；（３）注浆结束后，拆卸各注浆器件，对注浆系统进行　清洗，对注浆泵进行检查和保养；（４）压力表必须标定，并保　证完好，损坏后立即更换；（５）备有足够的易损件；（６）ｃｓ浆　液需加虑网过滤；（７）注浆时如遇到窜浆或跑浆，采用间隔一　孑Ｌ或几孔注浆方式；（８）注浆中，注浆量和注浆压力是两个关　键参数，一般规律是：①初始阶段压力较低，注入量增大；②　正常阶段压力和注入量呈小的波浪式起伏状态，但总的比较　注浆量和注浆压力是两个关键的参数。注浆量达到设计的　８０％，全部注浆孔符合单孔注浆结束标准。注浆固结帷幕达　到设计要求（隧道开挖轮廓线外４—５　ｍ形成一个加固区），　保持围岩稳定，增强施工安全。为保证注浆质量标准，除认　真操作外，还要认真做好注浆施工记录（注浆量及注浆压力　变化），以便进行综合分析判断。　参考文献　平稳；③压密注满阶段注入量迅速递减而压力迅速升高。　［１］ＴＢ　１０２０４—２００２、Ｊ１６３—２００２铁路隧道施工规范［ｓ］　３结束语　上梅林站一民乐站区间隧道工程的富水流砂地段隧道　［２］ＪＴＪ　ｏ４２—９４公路隧道施工技术规范［ｓ］　（上接第１５３页）其余部分。外锚头（含外露钢绞线）保护　层的厚度不小于１０　ｃｍ，混凝土强度级别Ｃ３０。　上，方向与锚孑Ｌ方向一致，摆放要平整。浇捣混凝土时必须　确保混凝土密实，并不能使锚具走动。在锚索下锚孔注浆　后，即进行结构框架的施工。施工采用分片进行，每片由３　根竖肋及其横梁、顶梁、底梁组成。两相邻框架接触处（横　梁、顶梁、底梁）留２　ｏｍ宽伸缩缝，用浸沥青木板填塞。由于　框架底面受坡面凹凸不平情况影响，故凸出部位采用局部打　４框架施工　预应力锚索框架是边坡锚固工程的抑制构件。它将整　个被加固范围内临空面的表面进行覆盖。使整体性得到加　强。同时，它又是预应力钢绞线锚固结构的锚垫着落点。因　此，框架施工质量直接影响着预应力锚索的加固。框架梁施　－Ｔ＝工艺流程如下：　凿，凹人部位，可先用ＣＩＯ混凝土衬垫，再进行钢筋安装；凹　入量不大的可一次性与Ｃ３０混凝土一起浇筑。混凝土浇筑　后安排专人养护。在混凝土达到设计强度后才能进行锚索　张拉。　施工准备一测量放样一人工刻槽一钢筋制作安装一验　收、模板安装一验收、浇筑混凝土一模板拆除一混凝土养护。　框架梁混凝土工程必须符合相关的施工及验收规范。　所不同的是，在混凝土灌筑前，必须将锚具中的螺旋钢筋、波　纹管和锚垫板按设计要求固定在横梁与竖肋交点处的钢筋　５结束语　锚索张拉后对稳定山体起到了非常明显的效果，该段边　坡失稳现象得到了有效的控制，取得良好社会和经济效益。　ｌ５６　四川建筑第３３卷１期２０１３．０２