浅谈预应力锚杆格梁加固路堑边坡

预应力锚杆格梁是一种将预应力锚杆与钢筋砼格梁相结合的岩土工程加固措施。其主要结构原理是利用预应力锚杆将格梁、坡面松软岩层与地层深部的稳定体有机地锚固起来, 形成格梁、坡体及锚杆组成的整体超静定结构, 预应力锚杆外端固定于坡面的钢筋砼格梁上, 内端锚固在地层深部的稳定岩体中, 通过施加预应力来提高岩体的整体性和增加滑面阻力, 从而达到加固岩体、维持其稳定状态的目的。本文结合工程实践谈谈如何运用预应力锚杆格梁加固路堑边坡。

1 工程概况

某高速公路某段深路堑位于剥蚀低山区, 地势陡峭, 挖方高度达60m~70m, 底部开挖宽度26m。山体表层为砂粘土夹碎块石, 黑褐色、硬塑一半干硬, 厚0~1m;下伏强风化凝灰岩, 灰白色, 风化极严重-严重-颇重, 断裂、顺层发育;岩石呈碎 (石) 块 (石) 镶嵌结构, 镶嵌面夹风化软弱层, 部份已风化为软土状, 总体地质情况较差。

2 设计边坡加固措施

原设计方案采用挡土墙加固一级边坡, 坡率1∶0.25;二级及以上边坡为锚喷防护, 二级边坡坡率1∶0.4, 三级边坡坡率1∶0.75, 四级及以上边坡坡率均为1∶1.0, 每级边坡高10m。在施工到一级边坡时, 发现上部二、三、四、五级已加固的边坡坡面及平台出现多处裂纹且发展趋势明显, 经地质部门多次现场查勘并设坡面观测标观测, 原设计边坡大部份位于一个浅层顺层滑坡体中。

修改设计采用刷坡减载、放缓边坡、加固坡体的方案。具体设计措施为:一级边坡坡度1∶0.25, 挡土墙防护, 高8m;二级边坡坡度放缓为1∶0.75, 三级边坡坡度1∶1.0, 二、三级边坡采用预应力锚杆+钢筋砼格梁+喷播植草防护;四、五、六、七级边坡坡度1∶1.0, 其中五级边坡局部破碎处采用中空锚杆+主动网, 其余均采用喷播植草防护。二级以上边坡高度均为10m。共设32预应力锚杆 (9m) 410根, 25中空注浆锚杆2028根, C25钢筋砼格梁297m3, 格梁沿坡面垂直方向及水平方向布置, 间距3.5m, 格梁断面为0.4m×0.4m。

3 施工流程

总体施工原则:从上到下, 以设计的边坡平台标高分层, 逐层施工, 尽量减少对岩体的破坏及扰动。

每层的施工流程为:边坡开挖-搭设施工平台-锚孔施工-格梁施工-锚杆安装-锚固注浆-锚杆张拉-封孔注浆-锚头封锚-喷播植草。

4 施工工艺

4.1 边坡开挖

边坡开挖按设计的堑坡平台标高分层开挖, 纵向一次拉通, 开挖时尽量减少对边坡岩体的扰动, 顶部二次刷坡由于没有机械作业平台, 只能采用人工刷坡;到了有机械作业平台宽度后, 采用挖掘机刷坡, 人工钻眼浅眼弱爆破施工, 施工过程中严格控制超欠挖, 尽量保持边坡平顺。

4.2 搭设施工平台

在开挖好的平台及边坡坡面上利用用钢管脚手架及竹夹板搭设施工作业平台, 为防止钻孔时平台向外倾覆, 作业平台与边坡坡面之间采用临时锚杆联接加固。

4.3 锚孔施工

锚孔设计孔径为12cm, 孔位由技术人员用经纬仪、水平仪、钢尺精确放样。实际孔口位置与设计孔位偏差不大于2cm, 孔径不小于设计值, 钻孔的有效深度大于设计深度且超深值不得大于20cm。

钻孔施工采用潜孔钻机无水钻进施工。钻孔时要求钻杆垂直岩面, 钻孔平直, 孔轴方向偏差不大于1~2.5。钻孔及孔壁上附着的粉尘、泥屑使用高压风进行彻底冲孔, 以确保注浆体与孔壁的粘结强度。当钻孔过程中有地下水从孔口溢出时, 采用注浆堵水措施, 以免锚固段注浆体流失或强度降低。

由于设计钻孔角度为下倾钻孔, 在钻孔完成并清孔后, 必须对孔口进行暂时封堵, 避免碎屑、杂物进入孔口。

由于部份地段地质破碎, 岩体节理、裂隙极其发育, 局部裂隙已风化为土层, 部份地段呈土夹石状, 岩层软硬相间, 在钻孔时极易出现塌孔、斜孔、缩孔、卡钻等现象, 成孔极其困难, 按常规成孔方法无法成孔。施工时采用了土层锚杆成孔方法, 先在设计孔位钻孔到一定深度 (2m~5m) , 采用水泥浆对破碎节理、裂隙及土层进行预注浆固结。然后再进行正式钻孔, 在钻孔过程中, 需注意钻孔速度、返回介质的成份与数量、地下水等资料的收集与记录, 发现异常情况时及时联系监理及设计查看处理。

4.4 格梁施工

格梁设计为C25钢筋砼结构, 采用竹胶板制作模型直接在坡面上立模, 商品砼泵送现浇人模施工, 施工前需注意将格梁底面边坡上的虚碴及软弱岩土清理干净, 避免张拉时锚梁底部出现应力集中现象。施工时注意在锚孔孔口处格梁中埋设孔口定位管, 外口与格梁平齐, 内口与钻孔口对接, 轴线与锚孔位于同一轴线上;垫墩位置浇注砼时应注意锚垫板位置处的砼表面必须与孔身垂直, 表面平整光洁。

4.5 锚杆加工及安装

锚杆设计采用3 2高强精轧螺纹钢筋, 每根长9m (锚固长度4m) 。锚杆接长采用厂制标准连接件, 不得采用焊接。锚杆朝向孔底的一端应削尖。在距锚杆底部3.0m处设止浆环, 每3m设对中环一个, 采用厂家提供的专用标准锚杆对中器 (8.0cm) 与锚杆杆体绑扎定位。自由段防腐采用涂黄油、外套高密度聚乙烯等多层防腐措施。

预应力锚杆杆体安装, 采用卷扬机提升到一级平台处, 人工搬运到各锚孔口作业平台上, 人工插杆。锚杆外露端长度50cm, 端头用砂轮切割机切平 (套丝长度50cm) , 以便于安装与精扎螺纹钢筋配套的螺母。在锚杆杆体自由段安装进浆管 (内径20mm PVC管) 和回浆管 (内径8mm硬质塑料管) , 回浆管应牢固绑扎在杆体上, 管口端部距止浆环15cm处。进回浆管在孔口通过钢垫板预留孔口引出。

4.6 锚固注浆

锚固注浆采用孔底返浆法进行注浆。注浆从钻孔最低处向最高处进行, 排气管应通过垫板设置到钻孔的最高处。注浆管必须送到钻孔最底部, 确保注浆全过程中注浆管有一定长度埋置在注浆体中。

水泥浆水灰比为:0.38~0.45∶1, 加入铝粉作膨胀剂, 配制注浆液体时, 各种材料应严格按配合比进行计量, 浆液采用机械强制搅拌, 搅拌时间不小于2min。注浆压力控制在0.3MPa~0.6MPa, 不宜过大, 以能连续缓慢注人为准, 这样浆液能由底向上缓慢上升, 可使浆液能有效地将孔内残存积水排出和填充细微空隙。水泥浆压注工作应在一次作业中连续进行, 不得中途停止或中断, 并在出口处冒出废浆, 直至不含水沫气体的浆液排出, 其稠度与压注的浆液稠度相同时即行停止 (流出浆液的喷射时间不少于10s) , 然后将所有出浆口和孔眼封闭, 压浆端的水泥浆压力应最少升至0.7MPa, 且最少维持10s, 确认锚孔不再吸浆后即可结束注浆工作。

注浆完成后, 应及时采用清水清洗所有注浆设备及管路, 直到出水不含水泥或砂粒为止。在注浆体固化前, 不得以任何方式扰动锚杆。

4.7 封孔注浆

补偿张拉后立即进行封口注浆, 压力控制在1.5MPa左右, 当预留孔有浆液溢出时即可停止注浆。注浆完成后将锚具外多余的锚杆切除 (从锚固螺母量起留l0cm的锚杆) , 然后用砼封闭锚头。

5 结语

对于堑坡较高的不良地质地段路堑, 要充分认识其地质的复杂性, 在选线时应尽量采用绕行的方法通过;对确实无法绕行的不充地质地段路堑, 为减少投资, 消除运营隐患, 应结合实际情况在设计方案中首先考虑采用刷坡减载、放缓边坡、加固坡体的方案;在考虑加固坡体的方案时, 应根据现场允许刷坡减载、放缓边坡的程度、并根据实际地质条件分别选用抗滑挡土墙、抗滑桩、预应力锚拉式桩板墙、预应力锚杆格梁、预应力锚索梁等加固方案。

摘要：文章详细介绍了预应力锚杆格梁加固路堑高边坡施工技术在某高速公路的具体应用情况, 阐述了预应力锚杆格粱加固路堑高边坡的施工控制要点, 供广大工程技术人员参考。

关键词：预应力锚杆格梁,加固,路堑边坡