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摘 要: 在施工过程中,边坡一直在缓慢滑移,治理完成后,滑坡稳定。实践证明,滑坡治理工程,尤其是公路高边坡,预应力锚索加固是很有效的,它具有受力可靠、造价低、施工简便、施工快速等优点,值得在公路、铁路等高边坡中大力推广应用。本文重点对预应力锚索技术在某公路高边坡施工技术进行了分析研究。
关键词: 公路高边坡； 预应力锚索施工；
1 工程简况
该工程位于厦蓉高速AT17合同K75+780～K76+200段，原设计方案为托苗坳隧道，由于托苗坳隧道处于浅埋、偏压段，围岩级别差，隧道位于断裂带内，地质条件复杂，地下水发育，隧道开挖后洞顶坍塌至连接线上部边坡，导致山体开裂，洞口被掩埋。后经设计院确定实施明挖路基方案，该设计为路基左侧85m高边坡、右侧45m高边坡加固及分离式天桥。
本段路堑穿越托苗坳断裂带，区内主要不良地质现象为断裂构造。
托苗坳段裂基本沿托苗坳沟谷展布，根据本次现场地质调绘、施工揭露，本段宽度50m左右，沟谷及两岸斜坡地带岩层破碎。断裂带上部岩体呈碎裂散体结构，强风化层呈沙砾、碎石夹泥状，完整性水稳性极差；下部弱风化层岩石较新鲜，但岩体呈角砾片理镶嵌状，抗风化能力及嵌合力低，水稳定亦较差。导致隧道围岩级别低，并影响人工开挖边坡的长期稳定性。
由于工区岩土体性质差，在施工扰动下，破坏了原先的平衡状态，而形成了工程滑坡。在原隧道出口段洞顶多次坍塌，并将右洞门管棚损毁。在YK76+026右27m处见便道开挖造成的坡面碎石土坍塌，ZK75+855左43mYK75+945左8m出现了明显的地表裂缝，断续延伸约100m，张开约10cm，深度大于0.5m，原先的便道因此不能使用。在YK76+900左50m也可见便道开挖造成的数十立方米的崩塌，在开挖面顶部也出现数条宽12cm的张拉裂隙。
2 防止措施
根据沿断面测绘及附近施工开挖揭示，左边坡上一中部坡体垂向上主要由残破积含角砾粉质粘土层、强风化薄层～中层浅变质粉砂质泥岩及下伏弱风化浅变质粉砂质泥岩组成；下部坡体由弱风化构造角砾糜棱岩构成。设计采用第3～7级采用锚索框架加固，其中第3～6级锚索为8Φ15.2无粘结压力分散型锚索，锚固力1000KN，第7级锚索为6Φ15.2无粘结压力分散型锚索，锚固力800KN，锚索横向间距3m，锚固段长度12m，第8级坡率1:1.25，采用12m全粘结锚杆框架植草防护。锚具采用HVM15-7,锚垫板300×300×25钢板,钢绞线采用1860Mpa级低松弛高强度无粘结钢绞线,注浆采用42.5#纯水泥注浆,水灰比0.38～0.45。
3 机械设备的选取
根据地势,该边坡为高边坡路段,位置较高,大型机械设备上到施工工作面很难,因此在选择动力设备时,选择移动式21m3柴油空气压缩机,保证压缩空气近距离输送,输送到工作面的压缩空气有足够的工作压力。由于成孔不需要取岩芯,因此采用了潜孔锤钻进造孔的成孔方式。钻孔机械选用一台无锡钻探机械厂MGJ-50型钻机和两台成都哈迈岩土钻掘设备厂YXZ-30型钻机,三台钻机交替使用。在正常情况下每天每台能造孔1～2个。在钻孔过程中,较完整岩体内使用光面钻杆,而在松散、含淤泥的地层中,则采用带螺旋叶片的麻花钻杆,利于排出渣土。由于部分锚孔有淤泥,松散灰岩夹砂岩碎石,成孔很困难,且成孔后有淤泥缩劲、碎石掉快等情况,锚索安防十分困难,此类孔采用跟套管钻进造孔的成孔方式,套管采用φ146套管,跟进方式采用偏芯钎头冲击管靴带动套管跟进的成孔方式,套管拔出时采用液压拔管机。注浆采用UBJ-1.8型挤压泵,制浆采用二次砂浆搅拌机,将设备及水泥运送到施工工作面,近距离注浆,减少浪费。注浆量的记录方式,使用北京中大华瑞灌浆自动记录仪进行灌浆记录。锚索单跟预紧张拉采用YDC240Q穿心千斤顶,整组张拉采用YDC-1500N穿心千斤顶,油泵采用2YBZ-80高压油泵。
4 施工技术措施
4.1 钻孔
由于地形起伏较大,为确保框格梁(含锚墩)顺直及挖槽的深度就深浅不一等问题的产生,因此放线后先挖基槽,然后准确地确定锚索孔位。钻孔时,孔位误差不大于10cm,倾角误差不超出±2度的范围,锚索方位角误差不超出±1.5度的范围;施工架要稳固,防止钻孔过程中钻机偏移,造成锚索方位角和倾角发生偏差。锚孔深度＝锚索长度－锚索在框格梁中的斜长+0.5m。
4 . 2 组装锚索
钢绞线下料长度＝锚固段长度+自由段长度+张拉段长度。下料长度误差不超过10cm。钢绞线除锈除油后顺直地放在组装台上,钢绞线自由段与锚固段交接处用封口胶缠绕至PE管内,在套上PE管,然后再用封口胶缠绕扎紧,防止水泥浆进入管内。钢绞线按顺序排列组装,注浆管置于锚索中间,锚固段每隔1.4m～ 1.5m安装一个架线环和紧箍环,使锚固段成枣核状,锚索前加导向帽。锚索组装好后,挂牌编号摆放在货架上待用。
4 . 3 安放锚索
用人工抬运组装完好的锚索到完成的锚孔口边,锚孔成孔后立即放入锚索。安放锚索前,线用硬塑管伸到孔底,用压缩空气吹出孔内土及岩屑,再把锚索平顺地放入空内,留足外留段长度。在清洁吹扫锚孔过程中,往往会遇到吹孔后,碎石掉块,使锚索不能安放的困难,在钻孔完成后发现此类孔,立即退出锚索再进行吹洗孔。在该边坡钻孔过程中,有部分孔由于有大量地下水渗出,岩屑和地下水在钻杆的搅动作用下成为泥浆,若不清洗干净,泥浆包裹在锚固段上会严重影响锚索锚固效果,甚至起不到锚固作用,因此,需要用清水和压缩空气反复冲洗多次,直至洗出清水为止,并且下索完成后立即注浆。
4 . 4 锚索注浆
锚索安放完成后原则上要求立即注浆,防止有未洗净的岩屑或泥浆沉积在锚固段上,注浆采用42.5#水泥,水灰比为0.38～0.45,注浆时,待浆液从孔口益处时,便开始一边注浆一边向外拔出注浆管,拔注浆管的速度要以孔口有浆液溢出适当,防止孔内浆液不饱满。注浆管拔出完后进行蔽浆过程。
4.5 张拉
锚索张拉是锚索施工中最关键的工序,它可以检验锚索是否达到设计要求。张拉前先对千斤顶和压力表配套进行标定,并绘制油压——张拉力曲线,有技检计量单位出具的标定书。待混凝土强度达到70%后,先把钢绞线间高出锚垫板的混凝土修凿平整,然后将张拉段的PE防护管剥掉,清洁黄油,套上锚具,上好夹片。张拉先用YDC240Q千斤顶对单根钢绞线进行预张拉,张拉力为设计的20%,即20kN/根,张拉顺序为对称张拉,使锚垫板均匀受力,每根钢绞线受力大小一致。單根张拉结束1天后再用YDC1500N千斤顶进行整组张拉,张拉分五级两遍张拉至设计承载力的25%、50%、75%,稳定一天后再第二遍进行25%、50%、100%、110%张拉和超张拉,每级压力稳定5分钟,最后一级稳定15分钟。锚索伸长量观测时,采用实际伸长量和锚索理论伸长量对比观测,若实际伸长量大则说明地基受压下沉,锚索张拉力有损失,待稳定3～5天后,荷载不足的锚索再进行补偿张拉达110%,因滑坡体外移而使锚索受力过载的锚索,卸载后,重新进行张拉工序的所有步骤。
4.6 封锚
张拉结束2天后,观察锚具、夹片、钢绞线及锚墩有无异常,若无异常,用手砂轮机切断钢绞线,从锚具外量起外留8cm～10cm,清洗干净后用C25混凝土封闭锚头;若有异常,观测变化情况,采取相应的措施进行处理。
5 结束语
应用预应力锚索加固高边坡,有受力条件好,设计位置灵活和施工速度快等优点,并能根据边坡开挖情况动态调整预应力锚索设计参数,既有效保证了岩体的稳定性,又给施工及行车创造了安全条件。文章以某公路高边坡治理工程为例,分析了高边坡预应力锚索的施工技巧、顺序等施工技术和遇到的问题及相应的处理措施。
参考文献
[1] 韩星俊. 路堑边坡预应力锚索土钉墙施工技术[J]；
[2] 毛晋,李凤仪. 钻孔测斜方法在京珠高速公路高边坡防护工程
中的应用[J].
[3] 王康臣. 高速公路路堑边坡的防护[J].
[4] 史彦文. 锚索框架梁和抗滑桩联合支护在路基高边坡滑坡治理
中的应用[J].
[5] 李天斌. 岩质工程高边坡稳定性及其控制的系统研究[D] .
[6] 何福道. 高速公路边坡防护与加固初探[J] .
关键词: 公路高边坡； 预应力锚索施工；
1 工程简况
该工程位于厦蓉高速AT17合同K75+780～K76+200段，原设计方案为托苗坳隧道，由于托苗坳隧道处于浅埋、偏压段，围岩级别差，隧道位于断裂带内，地质条件复杂，地下水发育，隧道开挖后洞顶坍塌至连接线上部边坡，导致山体开裂，洞口被掩埋。后经设计院确定实施明挖路基方案，该设计为路基左侧85m高边坡、右侧45m高边坡加固及分离式天桥。
本段路堑穿越托苗坳断裂带，区内主要不良地质现象为断裂构造。
托苗坳段裂基本沿托苗坳沟谷展布，根据本次现场地质调绘、施工揭露，本段宽度50m左右，沟谷及两岸斜坡地带岩层破碎。断裂带上部岩体呈碎裂散体结构，强风化层呈沙砾、碎石夹泥状，完整性水稳性极差；下部弱风化层岩石较新鲜，但岩体呈角砾片理镶嵌状，抗风化能力及嵌合力低，水稳定亦较差。导致隧道围岩级别低，并影响人工开挖边坡的长期稳定性。
由于工区岩土体性质差，在施工扰动下，破坏了原先的平衡状态，而形成了工程滑坡。在原隧道出口段洞顶多次坍塌，并将右洞门管棚损毁。在YK76+026右27m处见便道开挖造成的坡面碎石土坍塌，ZK75+855左43mYK75+945左8m出现了明显的地表裂缝，断续延伸约100m，张开约10cm，深度大于0.5m，原先的便道因此不能使用。在YK76+900左50m也可见便道开挖造成的数十立方米的崩塌，在开挖面顶部也出现数条宽12cm的张拉裂隙。
2 防止措施
根据沿断面测绘及附近施工开挖揭示，左边坡上一中部坡体垂向上主要由残破积含角砾粉质粘土层、强风化薄层～中层浅变质粉砂质泥岩及下伏弱风化浅变质粉砂质泥岩组成；下部坡体由弱风化构造角砾糜棱岩构成。设计采用第3～7级采用锚索框架加固，其中第3～6级锚索为8Φ15.2无粘结压力分散型锚索，锚固力1000KN，第7级锚索为6Φ15.2无粘结压力分散型锚索，锚固力800KN，锚索横向间距3m，锚固段长度12m，第8级坡率1:1.25，采用12m全粘结锚杆框架植草防护。锚具采用HVM15-7,锚垫板300×300×25钢板,钢绞线采用1860Mpa级低松弛高强度无粘结钢绞线,注浆采用42.5#纯水泥注浆,水灰比0.38～0.45。
3 机械设备的选取
根据地势,该边坡为高边坡路段,位置较高,大型机械设备上到施工工作面很难,因此在选择动力设备时,选择移动式21m3柴油空气压缩机,保证压缩空气近距离输送,输送到工作面的压缩空气有足够的工作压力。由于成孔不需要取岩芯,因此采用了潜孔锤钻进造孔的成孔方式。钻孔机械选用一台无锡钻探机械厂MGJ-50型钻机和两台成都哈迈岩土钻掘设备厂YXZ-30型钻机,三台钻机交替使用。在正常情况下每天每台能造孔1～2个。在钻孔过程中,较完整岩体内使用光面钻杆,而在松散、含淤泥的地层中,则采用带螺旋叶片的麻花钻杆,利于排出渣土。由于部分锚孔有淤泥,松散灰岩夹砂岩碎石,成孔很困难,且成孔后有淤泥缩劲、碎石掉快等情况,锚索安防十分困难,此类孔采用跟套管钻进造孔的成孔方式,套管采用φ146套管,跟进方式采用偏芯钎头冲击管靴带动套管跟进的成孔方式,套管拔出时采用液压拔管机。注浆采用UBJ-1.8型挤压泵,制浆采用二次砂浆搅拌机,将设备及水泥运送到施工工作面,近距离注浆,减少浪费。注浆量的记录方式,使用北京中大华瑞灌浆自动记录仪进行灌浆记录。锚索单跟预紧张拉采用YDC240Q穿心千斤顶,整组张拉采用YDC-1500N穿心千斤顶,油泵采用2YBZ-80高压油泵。
4 施工技术措施
4.1 钻孔
由于地形起伏较大,为确保框格梁(含锚墩)顺直及挖槽的深度就深浅不一等问题的产生,因此放线后先挖基槽,然后准确地确定锚索孔位。钻孔时,孔位误差不大于10cm,倾角误差不超出±2度的范围,锚索方位角误差不超出±1.5度的范围;施工架要稳固,防止钻孔过程中钻机偏移,造成锚索方位角和倾角发生偏差。锚孔深度＝锚索长度－锚索在框格梁中的斜长+0.5m。
4 . 2 组装锚索
钢绞线下料长度＝锚固段长度+自由段长度+张拉段长度。下料长度误差不超过10cm。钢绞线除锈除油后顺直地放在组装台上,钢绞线自由段与锚固段交接处用封口胶缠绕至PE管内,在套上PE管,然后再用封口胶缠绕扎紧,防止水泥浆进入管内。钢绞线按顺序排列组装,注浆管置于锚索中间,锚固段每隔1.4m～ 1.5m安装一个架线环和紧箍环,使锚固段成枣核状,锚索前加导向帽。锚索组装好后,挂牌编号摆放在货架上待用。
4 . 3 安放锚索
用人工抬运组装完好的锚索到完成的锚孔口边,锚孔成孔后立即放入锚索。安放锚索前,线用硬塑管伸到孔底,用压缩空气吹出孔内土及岩屑,再把锚索平顺地放入空内,留足外留段长度。在清洁吹扫锚孔过程中,往往会遇到吹孔后,碎石掉块,使锚索不能安放的困难,在钻孔完成后发现此类孔,立即退出锚索再进行吹洗孔。在该边坡钻孔过程中,有部分孔由于有大量地下水渗出,岩屑和地下水在钻杆的搅动作用下成为泥浆,若不清洗干净,泥浆包裹在锚固段上会严重影响锚索锚固效果,甚至起不到锚固作用,因此,需要用清水和压缩空气反复冲洗多次,直至洗出清水为止,并且下索完成后立即注浆。
4 . 4 锚索注浆
锚索安放完成后原则上要求立即注浆,防止有未洗净的岩屑或泥浆沉积在锚固段上,注浆采用42.5#水泥,水灰比为0.38～0.45,注浆时,待浆液从孔口益处时,便开始一边注浆一边向外拔出注浆管,拔注浆管的速度要以孔口有浆液溢出适当,防止孔内浆液不饱满。注浆管拔出完后进行蔽浆过程。
4.5 张拉
锚索张拉是锚索施工中最关键的工序,它可以检验锚索是否达到设计要求。张拉前先对千斤顶和压力表配套进行标定,并绘制油压——张拉力曲线,有技检计量单位出具的标定书。待混凝土强度达到70%后,先把钢绞线间高出锚垫板的混凝土修凿平整,然后将张拉段的PE防护管剥掉,清洁黄油,套上锚具,上好夹片。张拉先用YDC240Q千斤顶对单根钢绞线进行预张拉,张拉力为设计的20%,即20kN/根,张拉顺序为对称张拉,使锚垫板均匀受力,每根钢绞线受力大小一致。單根张拉结束1天后再用YDC1500N千斤顶进行整组张拉,张拉分五级两遍张拉至设计承载力的25%、50%、75%,稳定一天后再第二遍进行25%、50%、100%、110%张拉和超张拉,每级压力稳定5分钟,最后一级稳定15分钟。锚索伸长量观测时,采用实际伸长量和锚索理论伸长量对比观测,若实际伸长量大则说明地基受压下沉,锚索张拉力有损失,待稳定3～5天后,荷载不足的锚索再进行补偿张拉达110%,因滑坡体外移而使锚索受力过载的锚索,卸载后,重新进行张拉工序的所有步骤。
4.6 封锚
张拉结束2天后,观察锚具、夹片、钢绞线及锚墩有无异常,若无异常,用手砂轮机切断钢绞线,从锚具外量起外留8cm～10cm,清洗干净后用C25混凝土封闭锚头;若有异常,观测变化情况,采取相应的措施进行处理。
5 结束语
应用预应力锚索加固高边坡,有受力条件好,设计位置灵活和施工速度快等优点,并能根据边坡开挖情况动态调整预应力锚索设计参数,既有效保证了岩体的稳定性,又给施工及行车创造了安全条件。文章以某公路高边坡治理工程为例,分析了高边坡预应力锚索的施工技巧、顺序等施工技术和遇到的问题及相应的处理措施。
参考文献
[1] 韩星俊. 路堑边坡预应力锚索土钉墙施工技术[J]；
[2] 毛晋,李凤仪. 钻孔测斜方法在京珠高速公路高边坡防护工程
中的应用[J].
[3] 王康臣. 高速公路路堑边坡的防护[J].
[4] 史彦文. 锚索框架梁和抗滑桩联合支护在路基高边坡滑坡治理
中的应用[J].
[5] 李天斌. 岩质工程高边坡稳定性及其控制的系统研究[D] .
[6] 何福道. 高速公路边坡防护与加固初探[J] .