预应力锚索框架梁在路基边坡防护中的应用

预应力锚索框架梁在路基边坡防护中的应用

　　预应力锚索框架梁在路基边坡防护中的应用摘要：预应力锚索与混凝土框架梁的复合结构能够充分发挥锚索和框架梁的锚固作用,在路堑边坡加固中的应用效果良好。本文结合大准铁路增二线工程实例，详细介绍了预应力锚索框架对路基边坡进行防护的施工方法及施工工艺。并对锚索施工工艺流程、施工注意事项和施工技术措施等进行了一些探讨。　　关键词：预应力锚索框架梁路堑边坡施工工艺　　1工程简介　　工程位于大准铁路增二线工程四标段左线绕行地段线路以挖方通过，地势左高右低，路堑边坡最大挖深27.0m。由于大准铁路增二线DK255440处左侧有一电力铁塔，位于原设计边坡上，如将该铁塔拆迁费用巨大，且影响工期，通过对现场勘察提出DK255410～DK255460段边坡由原设计的1：1.25调整为1：0.75，边坡防护由浆砌片石护坡改为锚索框架结构而不拆迁铁塔，既消除了拆迁的不利影响又可以大大降低费用。变更前后如附图1、附图2。　　2工程防护措施 　　（1）改变该段段左侧路堑挡土墙顶上第二、第三级边坡坡度，由原设计1：1.25变更为1：0.75，每10m一级，级间设置2m宽平台。　　（2）DK255410～460左侧设路堑挡土墙，原最大墙高8m调到10m，墙身采用C20片石混凝土浇注。墙后设0.5m砂夹卵石及渗水片材作反滤层，墙后堑坡开挖采用挂X喷浆进行临时支护。　　（3）该段左侧路堑挡土墙顶上第二、第三级边坡增设预应力框架锚索防护。框架锚索每片框架由2根横梁和2根肋柱连接组成，在结点处设置预应力锚索，每片框架设两排锚索，DK255410～DK255460段左侧第二级边坡锚索，其长度自下而上分别为16.0m、19.0m；第三级边坡锚索，其长度自下而上分别为17.0m、21.0m。锚索设计拉力500KN，锁定荷载240KN，每孔由5根φ15.2高强度、低松弛预应力钢绞线组成，锚索下倾角25度，锚索孔径130mm。框架梁截面尺寸0.6m×0.5m，横宽0.6m，肋柱横向间距3米（每片横向间距6m）。框架梁嵌入坡面20cm。框架内M7.5浆砌片石镶补，厚度30cm。　　3预应力锚索框架梁的工作原理 　　预应力锚索框架梁是用于路堑挖方段，为了节约用地减少开挖工程量而设计的一种由钢筋混凝土框架梁和预应力锚索、锚具组成的联合防护结构。主要解决边坡开挖后可能出现坡面失稳的情况。其作用原理是:通过锚固在岩体中的预应力锚索锚固段对框架梁产生的拉力对可能失稳的坡面进行防护。另外，通过锚索进入山体,将破碎风化的孤立岩体串集在一起,像葫芦串一样形成整体,框架梁与预应力锚索连接在一起,在整个边坡内外形成了钢骨架结构，能够有效的防治边坡失稳的病害。　　4预应力锚索施工　　4.1施工工艺流程　　坡面开挖→锚孔定位→搭设操作平台→钻孔→锚索制作及安装→注浆→锚索框架梁　　施工→张拉与锁定→封锚　　　　4.2边坡开挖　　路堑边坡开挖采用逐层开挖的方式，挖至锚索位置时及时进行锚索施工，并在挖至平台高度时坡面进行M7.5浆砌片石防护，以便锚索框架梁的施工和坡面的稳固。　　4.3施工工艺及技术要求　　4.3.1锚孔放样　　按设计要求，将锚孔位置准确测放在坡面上，孔位纵横误差不得超过±50mm。锚索间距横向5.5m，纵向3m。　　4.3.2钻孔 　　在锚索区用Ф50的钢管和竹笆搭设稳固的工作平台，根据坡面锚孔放样位置准确安装固定钻机。锚孔孔径为130mm，下倾角为25度，索孔超钻1m作为沉碴段。为了确保锚索施工不致于恶化边坡岩体的地质条件和保证孔壁的粘结性能，钻孔采用干钻。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孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁的粘结强度。　　钻孔完成后要进行验孔。孔径、孔深检查一般采用设计孔径、钻头和标准钻杆验孔，验孔过程中钻头平顺推进，不产生冲击或振动，钻具验送长度满足设计锚孔深度，退钻顺畅，用高压风吹验不存在明显飞溅沉碴现象。复查锚孔孔位、倾角和方位都须满足要求。　　4.3.3锚索制作及安装　　每孔锚索由5束Ф15.2高强度、底松弛预应力钢绞线组成，长度为相应的锚索长度加2m，端头由导向帽连接以便于下锚，锚固段架线环与紧箍环每隔1m间隔设置，紧箍环系16号铅丝绕制，不少于两圈，自由段每隔2m设置一道架线环，以保证钢绞线顺直。锚具采用0VM15型（包括配套的锚垫板、锚板、夹片和螺旋筋）。锚索制作前应对钻孔实际长度进行测量，并按孔号截取锚索体材料，钢绞线必须采用机械切割。下锚前应对前钻好的孔进行清孔。安放锚索时，为防止索体扭压弯曲，无对中支架的面朝上，推送锚索时用力要均匀一致，确保锚索快速、平稳进入孔内，不得损伤锚索及其防护涂层。 　　4.3.4注浆　　注浆材料用M35水泥砂浆。水泥采用高标号525水泥，砂用中细砂，并加入8%~10%的膨胀剂。灰沙比为1：1，水灰比为0.4~0.45，砂浆体强度不小于35Mpa。锚固段注浆采用孔底反浆进行注浆，注浆管随锚体一并送入孔底，在注浆时边注边拔，使注浆管始终有一段埋入注浆液中，直到注满为止，并且注浆要一次完成，中间不得间断。　　4.3.5锚索框架梁施工　　锚索框架为C30钢筋混凝土，施工前应先清理整平坡面，保证梁体与坡面密贴，并按照设计要求尺寸在坡面开挖框架竖肋和横梁基槽，嵌入坡面20cm。每片框架由两根竖肋和两根横梁组成，施工时将框架梁钢筋绑扎好吊放入基槽内，用C30混凝土浇注。竖肋和横梁中影响锚索施工的紧邻锚索孔的钢筋可作适当的局部调整，但要保证调整后钢筋压在锚垫板下面。预埋OVM锚具及PVC管时位置要准确，承压板底面与锚索轴线必须垂直。锚索框架施工宜在锚索注浆完成7d后开始施工，同时采用加设套管措施对锚索进行保护。　　4.3.6张拉与锁定　　待锚索框架梁达到设计强度的80%后对锚索进行张拉。张拉采用“双控法” 来综合控制锚索应力，以控制油表读数为准，用伸长量校核，实际伸长量与理论值差别应在6%以内表明张拉正常，否则应查明原因并采取措施后方可进行张拉。　　锚索张拉前安装好锚具，并使锚垫板和千斤顶轴线与锚索轴线在一条直线上，切不可压弯锚头部分。张力分两次进行：预张拉和超张拉。预张拉采用整体张拉，张拉力为0.1~0.2倍设计应力值，以便索体各部位接触紧密，索体完全顺直。为考虑到后期锚索的预应力损失，超张拉力提高到设计预应力1.05倍，张拉采用五级张拉，即设计预应力的25%，50%，75%，100%，105%，每次加载与卸载速率要平缓，除第一级需要稳定20~30min外，其余每一级需要稳定5min，并做好加荷和观测变形记录。　　4.3.7封锚　　张拉最终锁定后将锚具外多余的钢绞线须用机械切割，严禁电割、氧割，并应留长5cm~10cm外露锚索，以防止曳滑，然后用C30混凝土将锚垫板、锚具及外露的钢绞线封住。　　　　5施工注意事项　　（1）预应力锚索应在开挖至该高度时及时进行，严禁全部开挖完成后再施工全部锚索。 　　（2）钻孔过程中，若发生卡钻、堵孔或塌孔现象，应采用套管跟进组合钻具作业或在孔中局部注浆后在同一位置二次钻孔。　　（3）每一孔必须按设计要求下倾角为25度，以确保每根锚索空间平行。　　（4）框架梁施工必须平顺，且与坡面保持一致。对于局部出现坍塌地段，框架梁的设置不得随坡面起伏，塌空部位必须以片石混凝土或地梁得同级混凝土回填，不得用片石回填；同一排锚索横梁位置必须在同一横梁中部，纵向位置必须在同一纵梁中部。　　（5）二根竖肋和二根横梁组成一片框架，每片框架应整体浇注，一次完成，两处框架之间设置2cm伸缩缝。　　（6）锚索张拉时，不得碰撞千斤顶；严禁人员在千斤顶后方区域逗留。　　（7）施工时先施工锚索再施工框架梁，待框架梁混凝土强度达到设计强度的80％后，方可进行锚索张拉、锁定。　　6结束语 　　采取预应力锚索框架梁结构对路堑边坡进行防护是一种有效的加固措施。为确保施工和运营过程中路堑边坡的稳定，要因地制宜充分考虑工程的安全性、可靠性及经济性，采用科学有效的工程措施、施工方法、工艺、及程序。本工点通过变更采用预应力锚索框架结构防护不拆除高压铁塔，既加快了施工进度，又节约了拆迁成本。