预应力锚索桩板墙在边坡防护中的应用(改后

预应力锚索桩板墙在边坡防护中的应用(改后

预应力锚索桩板墙在边坡防护中的应用成联艾(代表作)云南省公路工程监理咨询公司摘要：以云南水富～麻柳湾高速公路12合同段K56+300～+635预应力锚索桩板墙为例，对预应力锚索桩板墙在边坡防护中的应用与技术推广进行的探讨。关键词：预应力锚索桩板墙在边坡防护中应用1、预应力锚索桩板墙的应用原理预应力锚索桩板墙属新型支挡结构，解决了常规挡墙和边坡设计无法解决的难题。由于设置锚索后限制了挡土板后土体位移，土压力大于主动土压力而小于静止土压力，取值按静止与主动土压力平均值(约1.45倍主动土压力)考虑。受力形式为：墙后的侧向土压力作用于挡土板，并通过挡士板传递给抗滑桩，再由外露抗滑桩(肋柱)传递给预应力锚索，由预应力锚索与周围地层的锚固力形成平衡。2、边坡防护中应用预应力锚索桩板墙技术的实际应用概况在铁道、公路建设过程中，人工开挖边坡，或筑路爆破，松动了岩体使坡体失稳而形成滑坡及崩塌，有一些工程是设计与施工不当而形成的，经常出现几万立方米至几百万立方米的滑坍事故。无损检测http://www.chinatesting.com.cn/ 以内昆铁路为例。这段铁路通过的地段大部分为深山峡谷区，河道婉蜒，山坡陡立，自然斜坡一般接近其临界坡度，稳定性较差。该地段岩性复杂，岩浆岩、碎屑岩、碳酸盐岩和变质岩均有分布，还分布有块石土、粘土和。以华夏构造带为主体。由于当时条件的限制，对复杂的工程地质条件缺乏足够的了解，加上为节省造价，限制修筑隧道，线路大多沿河绕行，不得不在较陡的地形条件下强行开挖路堑，因此高陡边坡多。在该铁路建设中采用锚索桩板墙防护洞口段起到很好的作用。3、云南水富～麻柳湾高速公路第12合同段K56+300～+650应用预应力锚索桩板墙技术概况3．1、工程概况云南水富～麻柳湾高速公路第12合同段K56+300～+650为路基挖方段，位于云南省盐津县串丝乡，沿串丝左岸逆流而上。路基通过的地貌复杂，地形横坡陡峻，开挖坡口线(坡比1:0.5～0.75)，边坡高度在15～70米间。根据地质钻探报告，该段属斜坡地貌，由褐红、灰黄、灰色人工填土和泥岩、砂岩碎石组成，潮湿，松散～稍密，厚度0～14米，下部为第四系崩、坡积层的碎石土。受地表降水的影响，边坡坍塌，落石现象频繁。后经有关单位研究决定：对上述路基左侧实施预应力锚索桩板墙防护。3．2、工程施工方案3.2．1、钢筋混凝土抗滑桩无损检测http://www.chinatesting.com.cn/ 图1预应力锚索桩板墙横断面示意图受复杂地形和地质水文的影响，预应力锚索桩板墙抗滑桩为矩形方桩，断面尺寸为：180cm×220cm，桩体中心间距为500cm；桩长度为20m，路面以下埋深1Om，共计20根。相邻抗滑桩桩面靠路基中心线侧从路面以下30cm起预埋钢筋以便与现浇挡土板钢筋相连，根据肋柱高度均匀布置锚孔以便锚索钻孔施工。3.2．2钢筋混凝土挡土板挡土板根据抗滑桩间距布置钢筋，且与抗滑桩预埋钢筋焊接，厚度设置为40cm，采用立模现浇。3.2．3预应力锚索锚索按压力分散型锚索进行设计，每根锚索均向下与水平夹角为15度。锚索上下间距为3.4m，按肋柱高度均分。锚索钻孔直径为φ153mm，桩上在锚索孔位处准确预埋外径φ168mm，内径φ无损检测http://www.chinatesting.com.cn/ 156mm的钢管，用作从桩外打锚索孔时能让φ150mm钻头通过，同时对混凝土局部承受压力有利。预应力钢绞线采用一端张拉的方式进行张拉。锚索采用6φj15.24mm钢绞线编制而成，钢绞线材料要求选用高强度、低松弛环氧喷涂无粘结预应力钢绞线(ASTHA4l6-88a标准270级，Rby=1860Kpa，松弛率为3.5%)每根锚索预应力设计值为600KN。锚具及夹片应采用专业生产厂家生产经检验合格的产品。在进行施工前，对锚索抗拉拔放张试验，确定了锚索锚固段长度为lOm，锚索长度25m，设计应力900KN。3．3、预应力锚索桩板墙施工工艺3．3.1施工工艺流程图图2预应力锚索桩板墙施工工艺流程图3．3.2钢筋混凝土抗滑桩施工3．3.2.1桩孔开挖无损检测http://www.chinatesting.com.cn/ 受地形影响，抗滑桩采用人工成孔，钢性护壁防护。施工时进行跳桩(隔桩)法开挖，避免同时进行，以保证不对土体产生较大的扰动和施工人员安全。挖掘及支撑护壁两个工序应连续作业，护壁每1米为一节。锁口与护壁，护壁与护壁间上、下节带弯钩的纵向钢筋搭接绑扎。孔内遇岩层需爆破时，采用浅眼松动爆破法，使用电雷管引爆，孔内爆破后先通风排烟，经过检验无有害气体后，方可下孔继续作业。施工期间应认真观测孔壁变形，在岩质松软或可能滑动的层面应加密钢筋，并适当加厚护壁。3．3.2.2钢筋制作与安装终孔并清理孔底后，应尽快制作与及时下钢筋笼．尽快一次浇注成桩；在绑扎钢筋前，在桩底铺垫厚5cm的C30混凝土，待达到75%强度后，在孔外加工钢筋成型，孔内连接绑扎。要求钢筋骨架应具有足够的刚度和稳定性，主筋相邻的焊接接头间隔错开，错开间距应大于1.2m。在同一断面内接头钢筋面积不应超过钢筋总面积的50％。桩内锚孔钢管位置应预埋准确，斜托钢筋与螺旋筋应与桩身主筋绑扎结实牢固。所有的钢筋的加工、安装和质量验收等均应符合施工规范要求。3．3.2.3钢筋混凝土浇注抗滑桩混凝土应连续浇注，不留施工缝，如必须间歇而又超过下层混凝士凝结时间时，应停止浇注，以施工缝处理。入桩混凝土应通过串筒输送到工作面，串筒与工作面的距离应保持0.8m～1m左右。考虑到矩形抗滑桩桩身长，断面尺寸偏小，桩内箍筋密，预埋件多，在混凝土浇筑过程中给振捣工作带来不便，影响混凝土密实，建议使用C30自密实混凝土，确保桩身质量。在抗滑桩的施工全过程中必须对其进行位移监测，加强预警预报工作，保证人员和财产安全。无损检测http://www.chinatesting.com.cn/ 3．3.3预应力锚索施工3．3.3.1预应力锚索钻孔在抗滑桩全部施工完成后，即可进行预应力锚索施工，在钻孔前应分层进行路基土石方开挖。每层高度控制在3～4m。岩体开挖采用膨胀炸药进行控制性爆破，严禁放大炮，在保证桩顶以下一排锚索的工作空间后。应停止继续土石方开挖，待施工的锚索张拉锁定后方可进行下一层开挖，循环锚索施工与土石方开挖工作直至路基成型。待钻孔前先检查己预埋在桩上的钢管的位置、倾角，符合要求后把钻机牢固安装在作业平台上。锚孔采用M5O型潜孔钻机，配20m3Pmin内燃空压机，风动无水干钻成孔，一套多套设备同时进行施工，尽快完成锚索施工。在钻孔过程中，禁止开水钻，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。为清除钻孔及孔壁上附着的粉尘、泥屑，钻孔完成后必须使用高压空气（风压0.2～0.4Mpa)将孔中岩粉及水全部消除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩体的粘结强度，保证孔内干燥和孔壁的干净粗糙；钻孔完成并清洗干净后，应对孔口进行暂时封堵，不得使碎屑、杂物进入孔口。钻孔深度应比锚索设计长度多钻5O～80cm，作孔内沉渣用。钻进过程中应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现场记录。如有地下水从孔口溢出时，应采用固结注浆，以免锚固段注浆体流失或强度降低；如遇坍孔，应立即停钻，进行固壁灌浆处理(灌浆压力0.2～0.4Mpa)。待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进。如采取以上方法仍不能解决问题。则可采用套管跟进的方法成孔，H50自带跟进没备。无损检测http://www.chinatesting.com.cn/ 钻孔的孔径、倾角、方向角等误差，参照国际锚固协会(FIP)规范，要求钻孔孔径不小于设计值；与锚固钻孔轴心的误差<75mm：锚固轴线的倾角、水平角误差<士2.5；钻孔在钻进长度方向上的孔斜偏差不宜大于钻进长度的1/30。3．3.3.2预应力锚索制作、运输及安装锚索制作前要抽检钢绞线的强度、弹性模量、截面积、延伸量和硬度，确定是否符合设计规定，对不合格产品严禁使用。制作时每根钢绞线均匀排列、平直、不扭不叉且需除锈，剔除有死弯、机械损伤及锈蚀的钢绞线。钢绞线下料长度为锚索设计长度加1.5m。1.5米为锚头高度、千斤顶长度、工具锚和工作锚的厚度以及张拉操作余量之和。钢绞线用砂轮机切割，严禁采用电焊或气焊切割。对进行了除锈处理的钢绞线涂刷强力防腐涂料，然后在自由段再涂刷油脂并套用24×2mm的原生塑料管，中间不得有接头和接缝。自由段与锚固段相接处应采用粘胶带或其他止水材料缠封。最后用特殊的扩张环、紧箍环等把已处理好的钢绞线按设计图组合在一起制成锚索。扩张环采用聚乙烯材料模塑加工(材料弹性模量应小于浆体凝固后的弹性模量)。紧箍环可采用8#铅丝绑扎而成。锚索中间设φ22mm注浆管，从管端50cm开始向上每隔2m左右作出1m长的花管，其孔眼直径不小于φ8mm，一般在1米范围内为6～8个孔。并且在锚固端内的孔眼外用橡胶膜进行处置，防止浆液倒流。为防止钢绞线敞开，影响设锚，同时避免下锚时，泥土灌入堵塞注浆管，锚固体前端采用锥形导向锚头，导向尖锥应牢固焊于钢绞线上。为防止钢绞线外的水泥浆体开裂，引起较大的预应力损失，应在锚固段钢绞线外包裹丝网，钢丝网孔大小为1×1cm2，钢丝网伸入锚索自由段内50cm。无损检测http://www.chinatesting.com.cn/ 锚孔检查合格后，应马上安装做好的锚索：运输及安装时，各支点间距≯2m，转弯半径≮1m，以不破坏锚索结构为限；垂直运输时，除主吊点外，其它吊点应能使锚索快速、安全脱钩；运输吊装过程中，不得损坏锚束及防护涂层。锚索长度应与设计孔深相符；锚索无明显弯曲、扭转现象。若遇坍孔锚索未下至设计深度时，必须将其拔出，重新用钻机清孔，然后再下锚，直到满足设计要求为止。3．3.3.3预应力锚索注浆锚索安装好后，应马上注浆。注浆采用一次高压注浆，根据岩土性状，注浆压力控制在0.6～0.8kpa为宜。注浆水泥采用生产日期在三个月内的标号不低于525号的普通硅酸盐水泥，水灰比为0.4，水泥浆强度为M40，为争取工期，加入8%的早强剂。制作浆液时，先放水，再放水泥，最后放外加剂。全部投料后采用高速旋转式和浆机搅拌，搅拌均匀和达到规定稠度后开始注浆。在不漏浆的情况下，采用孔底灌浆，孔口返浆，每孔一直灌满，待锚孔水泥浆面稳定后才停灌，如不稳定时或遇裂隙漏浆时，应分次缓慢加压注浆，直至注满，中途不稳定时不得停灌。浆液容量大致在设计用浆量1.2-1.6倍间。在岩层较差的锚固段地层，应采用二次高压劈裂注浆，以减少浆液的流失量。3．3．3.4预应力锚索张拉锁定3．3.3.4.1预应力锚索张拉前准备锚固段注浆后，即进行锚墩施工。施工时先用风镐把锚固桩预留孔周围35×无损检测http://www.chinatesting.com.cn/ 35cm范围内桩身凿毛。然后立模安放钢筋网。灌注C30混凝土。外锚板必须连同锚垫板、孔口定位钢管和钢垫板、排气铁管灌注在一起。承压面与锚孔轴线应保持垂直，垫板孔道中心线与锚孔轴线应重合。当浆液和外锚墩混凝土强度达到8O%时，即可对预应力锚索进行张拉。张拉作业前必须对张拉机具(张拉千斤顶、高压油泵、压力表)进行标定。并绘制压力表读数与张拉力的关系对照表。用以指导现场张拉作业。使用的张拉锚具必须配套使用。3．3.3.4.2预应力锚索分级张拉锚索张拉一般分成5级进行循环张拉，每级的张拉荷载为设计张拉力的1/3～1/5。岩层地质可取3级，土质地质宜取5级；循环时间岩石地层为1小时左右，土质地层为1天左右。实际施工按设计张拉力的5%、15%、60%、100%及120%逐级施加预应力。每次加载，需稳定一段时间，岩石地层稳定时间1O分钟左右。土质地层宜在2O分钟左右。张拉时，逐级记录预应力锚索的伸长值，预应力采用引伸量与张拉力双控，以引伸量为主，误差控制在-5%～+10%间。预应力张拉班组必须固定，且应在有经验丰富的张拉工长指导下进行。3．3.3.4.3预应力锚索锁定为了克服因锚索滑移、钢绞线松弛、土体蠕变、锚固桩变形及因温度变化而引起的预应力损失，以及为保证每一根桩上的多排锚索均匀受力。当同一根桩上的最后一排锚索张拉6～10d后，再用较大吨位千斤顶对各排锚索进行一次整体补张拉，最后锁定。3．3.3.4.4张拉段注浆及封锚从锚垫板预留孔插入注浆管直至管口进到锚固段底端约50cm，然后开始注浆，边注浆、边向外拔注浆管直至孔口溢出与注浆端浓度相同的浆液。间隔24h后补浆封口。用砂轮切割机从锚具外5～10cm处切断钢绞线后，在钢垫板及锚具外覆盖水泥砂浆封锚。3．3.4钢筋混凝土挡土板施工无损检测http://www.chinatesting.com.cn/ 锚索施工完成后，清理抗滑桩预埋钢筋侧护壁，进行挡土板施工，挡土板分段浇注，预留好排水孔，排水孔按200×200cm布置。完工后，对抗滑桩与挡土板进行整体修饰，并用砂砾石回填板背。4、预应力锚索桩板墙技术的推广和经验高边坡病害治理工程较为复杂，合理确定处治方案尤为重要，为确保施工和运营过程中路堑边坡的稳定，除应采取合理支挡加固措施外，还必须采用科学有效的施工方法、工艺及程序，该工程完成后，对预应力锚索桩板墙进行检测，各项指标均满足设计和规范要求，保证了质量，预应力锚索桩板墙工程结构属新型施工防护结构，与其它类型的防护结构相比较，具有投资小，工程量少，见效快的特点，经过比较：预应力锚索桩板墙在防治高陡不稳定边坡上是科学有效，经济合理的。但其施工工序复杂，安全隐患多，工程质量控制难点多，选择科学合理的施工工艺，施工步骤极其重要。预应力锚索桩板墙施工技术可以值得推广应用。无损检测http://www.chinatesting.com.cn/