預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)在高邊坡加固工程中的應(yīng)用
來源：來源于網(wǎng)絡(luò)發(fā)布時(shí)間：2010-02-24 15:22:09
1 工程概況
福建省山區(qū)地形復(fù)雜，高速公路橋隧相連，深挖高填交錯(cuò)出現(xiàn)，不可避免存在大量的路塹高邊坡路段。鑒于福建山區(qū)地質(zhì)復(fù)雜、不良地質(zhì)地段多，在高速公路路塹高邊坡施工過程中經(jīng)常產(chǎn)生邊坡推移和滑塌，為確保邊坡穩(wěn)定和交通安全，在路塹高邊坡的地質(zhì)不良地段較多應(yīng)用了預(yù)應(yīng)力錨固防護(hù)技術(shù)。
某條高速公路某處路塹高邊坡全長252m，最大坡高46m，自下而上每8m分為一級(jí)，共6級(jí)，其防護(hù)設(shè)計(jì)如圖1所示。該邊坡強(qiáng)風(fēng)化層較厚，巖體破碎不穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造作用強(qiáng)烈，可見貫穿整個(gè)坡面的擠壓破碎帶，地層錯(cuò)動(dòng)10～100cm不等，斷層帶內(nèi)巖體破碎，擠壓錯(cuò)動(dòng)痕跡明顯。根據(jù)該高速公路高邊坡動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)原則，其中第三、四級(jí)采用壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索加固，每級(jí)兩排，上下排各兩束錨索與框架共同組成錨固結(jié)構(gòu)體，每束錨索設(shè)計(jì)拉力為700kN，錨固段12～13.5m，自由段8～16.5m，設(shè)計(jì)孔深20～30m，孔徑13cm，總共施工錨索80根。
2 預(yù)應(yīng)力錨索施工
2.1 施工前的預(yù)應(yīng)力錨索基本實(shí)驗(yàn)（抗拉拔破壞試驗(yàn)）
2.1.1 試驗(yàn)?zāi)康?
通過基本試驗(yàn)，驗(yàn)證本工程設(shè)計(jì)采用的預(yù)應(yīng)力錨索的性質(zhì)和性能、施工工藝、設(shè)計(jì)質(zhì)量、設(shè)計(jì)合理性、安全儲(chǔ)備，錨索的抗拉拔承載能力、荷載與變形等問題，以及有關(guān)的搬運(yùn)、儲(chǔ)存、安裝和施工過程中抗物理破壞的能力，以便發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)采取變更和完善等措施。
2.1.2 試驗(yàn)方法及步驟
（1）選點(diǎn)：工程現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)不同地層、不同高度選擇具有代表性的孔位，其數(shù)量不少于錨索總數(shù)的5%，且不少于3點(diǎn)，間距應(yīng)大于2.5m.
（2）實(shí)驗(yàn)裝置的選定：加載裝置的定額壓力必須大于試驗(yàn)壓力；檢測(cè)裝置必須滿足精度要求。
（3）分級(jí)加載：本工程錨索采用高強(qiáng)度、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，直徑15.24mm，強(qiáng)度1860Mp.每級(jí)加載的大小為鋼絞線的0.1Rb，并每隔 5min觀測(cè)一次，次數(shù)不少于3次。當(dāng)相鄰兩次觀測(cè)的錨頭位移小于0.1mm或2h小于2mm，方可施加下一級(jí)荷載。實(shí)驗(yàn)最大荷載一般不超過鋼絞線的 0.8 Rb.
（4）試驗(yàn)的終止。當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，可認(rèn)為達(dá)到破壞性，即可終止試驗(yàn)：
①錨頭位移不收斂，錨固體從巖層中拔出或錨索從錨固體中拔出；
②錨頭總位移超過設(shè)計(jì)允許位移量；
③后一級(jí)荷載產(chǎn)生的位移增量超過前一級(jí)荷載產(chǎn)生的位移增量的2倍；
④錨索材料拉斷。
2.1.3 試驗(yàn)結(jié)果
本段預(yù)應(yīng)力錨索施工前先取3個(gè)試驗(yàn)孔進(jìn)行基本試驗(yàn)，其主要成果參數(shù)見表1，試驗(yàn)表明試驗(yàn)孔錨索性能良好，錨固體牢固，設(shè)計(jì)質(zhì)量滿足高邊坡路塹防護(hù)加固要求，錨索的抗拔承載力達(dá)到加固要求，錨固加載后變形符合規(guī)范，施工工藝合理，可用以指導(dǎo)其他錨索施工。
2.2 鉆孔
錨孔測(cè)放要求按照設(shè)計(jì)樁號(hào)采用拉線尺量，結(jié)合水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行放線，并用鐵釬和油漆標(biāo)記準(zhǔn)確定位。
鉆孔采用QZJ-100B型潛孔鉆機(jī)（成孔直徑130mm），耗風(fēng)量11～13m3/min.預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔要求孔深、孔徑不小于設(shè)計(jì)值，孔軸線傾角±﹤1o，孔軸線方位±﹤2o，施工中孔深、孔徑比較容易控制，而孔向（孔軸線傾角及孔軸線方位）的誤差不易控制，當(dāng)超過允許誤差時(shí)，錨索張拉時(shí)容易在孔口處發(fā)生彎折，這對(duì)錨索的受力極為不利。為此，施工中采取如下措施：
（1）加大鉆桿剛度，加長巖心管長度，及時(shí)校正變形的巖心管。
（2）加強(qiáng)鉆機(jī)平臺(tái)的牢固度，認(rèn)真校核鉆具軸線，確保開孔段傾角準(zhǔn)確，孔壁平順。
（3）采用加大節(jié)點(diǎn)（每一個(gè)鉆桿接頭處增設(shè)一個(gè)彈子盤支撐），使全孔沿程都有可靠的支撐點(diǎn)，且不加大鉆機(jī)負(fù)荷，能確保鉆桿只能在鉆孔中心圓周運(yùn)動(dòng)，不再自由抖動(dòng)及敲打孔壁。
（4）每鉆進(jìn)5m檢測(cè)一次孔向誤差，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)糾正。
錨孔鉆進(jìn)采用無水干鉆，鉆進(jìn)時(shí)根據(jù)底層變化調(diào)整鉆進(jìn)速度，并記錄底層變化及地下水情況。孔深鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，不能立即停鉆，要穩(wěn)鉆3～5min，防止孔底尖滅，且應(yīng)及時(shí)進(jìn)行錨孔清理。
2.3 錨索的制作和安裝
（1）預(yù)應(yīng)力錨索制作由錨頭、錨索體、內(nèi)錨段三部分組成。設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力錨索傾角20°，錨索由7×7φ5鋼絞線組成，單索公稱直徑15.24mm，下料長度21.5～31.5m，其長度由下式計(jì)算：
L=Ls+Lm+Ld+a
式中，L—預(yù)應(yīng)力鋼絞線下料長度；
Ls—錨索實(shí)際孔深（含承壓墊座厚度）；
Lm—錨具厚度；
Ld—張拉設(shè)備工作長度；
a—調(diào)節(jié)長度（含張拉設(shè)備以外的外露長度）。
錨索下料采用砂輪機(jī)切割，避免電焊切割，對(duì)有死彎、機(jī)械損傷者應(yīng)剔除。錨固段必須除銹、除油污，按設(shè)計(jì)要求綁扎架線環(huán)和箍線環(huán)，架線環(huán)間距原則為1m，最大不超過1.5m，且錨孔孔口位置必須設(shè)置一個(gè)；箍線環(huán)采用φ8鋼筋焊成內(nèi)徑為4.0cm的圓環(huán)，鋼絞線由其內(nèi)穿過。自由段除銹后，立即加套軟塑料管套管，套管兩端綁扎封口。
（2）錨索的安裝采用吊裝法施工。吊點(diǎn)不少于5處，其中三個(gè)布置在錨固段內(nèi)，兩個(gè)布置在自由段內(nèi)。錨索入孔前，用高壓風(fēng)槍清除孔內(nèi)灰塵及雜物。錨索安裝時(shí)要求按設(shè)計(jì)傾角和方位平順推進(jìn)，嚴(yán)禁抖動(dòng)、扭轉(zhuǎn)和串動(dòng)，防止中途散束和卡阻。安裝完成后不得隨意敲擊或懸掛重物。
2.4 注漿
（1）錨孔鉆造完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行錨索安裝和錨孔注漿，原則上不超過24h.
（2）注漿液采用水灰比0.43的純水泥漿，強(qiáng)度不低于40MPa.
（3） 錨孔注漿必須采用孔底防漿方法（注漿壓力一般為2.0MPa左右），直至孔口溢漿，嚴(yán)禁抽拔注漿管或孔口注漿，如發(fā)現(xiàn)孔口漿面回落，應(yīng)在30min內(nèi)進(jìn)行孔底壓注補(bǔ)漿2～3次，確�？卓跐{體充滿。
（4）對(duì)錨固段較差的地層，施工中采用了二次劈裂注漿技術(shù)，以提高地層錨固力。
2.5 框架、地梁砼澆筑
錨索框架砼澆筑是錨索張拉質(zhì)量的重要保證。兩根豎梁及其所連橫梁組成一片框架，每片框架整體澆筑，一次完成，澆筑時(shí)預(yù)埋QM錨墊板及孔口PVC管，錨墊板安裝應(yīng)與鋼筋角度垂直，不能與豎梁平面一致。
2.6 張拉和鎖定
2.6.1 張拉力控制方法
錨索的張拉和鎖定在錨固段注漿及框架砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后才能進(jìn)行，采用壓力表讀表為主，伸長量校核為輔的施工方法施工。張拉前先對(duì)千斤頂壓力表等張拉機(jī)具設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)和標(biāo)定，且保證錨具、夾片等檢驗(yàn)合格。
2.6.2 單索預(yù)緊
錨索正式張拉前，應(yīng)取10～20%的設(shè)計(jì)張拉荷載，對(duì)其預(yù)張拉1～2次，使其各部位接觸緊密，鋼絞線完全平直。
2.6.3 張拉
張拉機(jī)具采用YCW250型群錨穿心千斤頂，公稱張拉力2500kN，配套油泵型號(hào)ZB4/500.錨索張拉時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)次序分單元采用差異分步張拉，根據(jù)設(shè)計(jì)荷載和錨筋長度計(jì)算差異荷載。錨索的預(yù)應(yīng)力在補(bǔ)足差異荷載后分5級(jí)進(jìn)行張拉，每級(jí)荷載分別為設(shè)計(jì)張拉力的25%、50%、75%、100%、 110%.除最后一級(jí)需穩(wěn)定10～20min外，其余每級(jí)穩(wěn)定5min.
2.6.4 鎖定
張拉完畢后卸載的同時(shí)，錨環(huán)及夾片即完成鎖定�？紤]到夾片回縮對(duì)預(yù)應(yīng)力的影響，采取超張拉至設(shè)計(jì)荷載的110%后鎖定的施工方法補(bǔ)償預(yù)應(yīng)力的內(nèi)損耗。錨索鎖定后48h內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)明顯的預(yù)應(yīng)力損失現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。
2.7 錨索封錨
當(dāng)全部工作錨索經(jīng)抽樣進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)并合格后，方可進(jìn)行封錨作業(yè)。封錨時(shí)，應(yīng)將錨頭砼鑿毛后，用C25細(xì)石砼封閉，以防止錨索銹蝕并保持美觀。封錨前，應(yīng)對(duì)錨頭空隙進(jìn)行補(bǔ)充注漿充填密實(shí)。
2.8 預(yù)應(yīng)力錨索驗(yàn)收試驗(yàn)
驗(yàn)收試驗(yàn)，也稱現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收試驗(yàn)或質(zhì)量控制實(shí)驗(yàn)，其目的是獲知錨索受力大于設(shè)計(jì)荷載時(shí)的短期錨固性能，以及滿足設(shè)計(jì)條件時(shí)錨索的安全系數(shù)，它是針對(duì)所有工作的錨索進(jìn)行的。驗(yàn)收試驗(yàn)錨索數(shù)量不少于工作錨索總數(shù)的5%，且不少于3根，并要根據(jù)普遍性和代表性的原則隨機(jī)抽樣。本段預(yù)應(yīng)力錨索加固工程隨機(jī)抽取4孔進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)，其試驗(yàn)成果見表2、表3.試驗(yàn)結(jié)果表明，各孔的50%試驗(yàn)荷載到最大試驗(yàn)和在所測(cè)的錨頭位移變化量，均大于該荷載范圍內(nèi)的錨索理論伸長量的 80%，且小于自由段與1/2錨固段長度之和的錨索理論彈性伸長量，說明錨索的抗拉拔承載力達(dá)到本路段高邊坡的加固要求。安全性滿足本路段的地質(zhì)情況，說明本路段預(yù)應(yīng)力錨索采用的施工工藝及質(zhì)量控制措施是可行，施工質(zhì)量是合格的。
備注
表中Nt為設(shè)計(jì)荷載（700kN）
3 結(jié)語
（1）施工后經(jīng)過半年的位移觀測(cè)，沒有發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，平面位移及沉降量均滿足要求。施工至今2年多以來，歷經(jīng)多次暴雨，邊坡防護(hù)均保持完好，達(dá)到加固效果。
（2）該技術(shù)工序繁多，技術(shù)性強(qiáng)，且對(duì)錨固段及張拉端的安全度要求較高，施工過程中應(yīng)引起足夠的重視。施工中應(yīng)特別注意控制鉆孔孔軸線傾角及孔軸線方位的誤差，以保證錨索的張拉質(zhì)量。對(duì)破碎層較嚴(yán)重孔位采用先注漿凝固破碎層再鉆孔的方法能有效解決塌孔問題。采用超張拉與補(bǔ)償張拉的方法可減少預(yù)應(yīng)力的損失，保證錨固時(shí)的有效預(yù)應(yīng)力。
（3）應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索加固高邊坡，有受力條件好，設(shè)計(jì)位置靈活和施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，并能根據(jù)邊坡開挖情況動(dòng)態(tài)調(diào)整預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)參數(shù)，既有效保證了巖體的穩(wěn)定性，又給施工及行車創(chuàng)造了安全條件。該條高速公路應(yīng)用高邊坡動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)原則，對(duì)近30處高邊坡采用了預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加固，避免了邊坡施工中及工后的安全隱患，取得了良好效果。
