湯友文，孫 璐

（1.南京市交通建設(shè)處，江蘇 南京 210008；2.南京市公路管理處科研所，江蘇 南京 210008）

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樂宜高速路基工程錨索樁板墻錨索施工技術(shù)

湯友文1，孫 璐2

（1.南京市交通建設(shè)處，江蘇 南京 210008；2.南京市公路管理處科研所，江蘇 南京 210008）

針對預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻在加固路塹滑坡施工中的應(yīng)用，結(jié)合樂宜高速公路路基工程，詳細(xì)闡述了預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻的施工方法及施工工藝。實(shí)踐表明，預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻加固路塹高邊坡滑坡施工技術(shù)與傳統(tǒng)路塹加固邊坡技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢。

錨索樁板墻；路塹滑坡；預(yù)應(yīng)力計(jì)算；施工工藝

1　工程概況

樂宜高速公路路基工程K61+230～K61+320、K61+ 749～K61+941兩段為陡坡路堤，坡面上部為塊石土，厚度1～5 m，下部為強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，路堤填筑潛在不穩(wěn)定，需要進(jìn)行加固，線路左側(cè)采用路肩式錨索樁板墻進(jìn)行加固。線路左側(cè)14.25 m處設(shè)樁板墻，樁間距6 m，樁寬2 m，樁高3 m，A型樁長24 m，8根，B型樁長28 m，5根，C型樁長30 m，3根。A型樁在樁頂以下8 m的位置設(shè)置1根錨索，B型、C型樁頂以下10 m的位置設(shè)置2根錨索。錨索采用4束（Φ15.24）預(yù)應(yīng)力錨索，錨固段10 m，設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力500 kN?？够瑯堕g采用內(nèi)掛擋板，擋板采用預(yù)制安裝。樁頂以下5 m范圍內(nèi)擋板厚0.3 m，5～13 m擋板厚0.4 m，13～15 m至底部擋板厚0.45 m。擋板內(nèi)側(cè)填筑0.4 m厚的砂礫；在左側(cè)路肩以下5 m處鋪設(shè)3層土工格柵并在K61+260附近有“V”型溝，沿溝底設(shè)置一道滲水盲溝，以引出陡坡路堤的地下水，增加路堤的穩(wěn)定性。

2　施工工序

（1）跳槽開挖抗滑樁，做好樁基在未嵌入巖體之前厚度為30 cm的鋼筋護(hù)臂并在設(shè)計(jì)標(biāo)高處柱子內(nèi)部預(yù)留錨索孔；預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)孔徑為Φ130 mm，鉆孔直徑不小于設(shè)計(jì)直徑，鉆孔均為斜孔（下傾角20°），鉆孔時(shí)應(yīng)注意［1］：①鉆孔軸線不應(yīng)超過設(shè)計(jì)公路路線的法向豎直平面；②鉆孔軸線準(zhǔn)確，孔口誤差應(yīng)控制在±5cm以內(nèi)，孔底誤差不大于5%孔長，即角度偏差≤2°52'，參見錨索設(shè)計(jì)布置相鄰鉆孔軸線間距；③為了不產(chǎn)生坍孔或灌漿困難，應(yīng)避免損傷邊坡巖體結(jié)構(gòu)造成巖層裂隙擴(kuò)大；④鉆孔采用無水鉆進(jìn)方式，同時(shí)采用高壓氣清孔，將巖粉排出，保持孔壁干凈粗糙。

（2）施工樁間擋板采用現(xiàn)澆與預(yù)制同步工作，并在錨索以下范圍回填沙礫等透水性材料，嚴(yán)格控制壓實(shí)度（不小于95%）。

（3）錨索制作、安裝及注意事項(xiàng)

① 錨索制作工藝流程［2］如下：施工準(zhǔn)備→開挖樁頂邊坡→樁孔成孔→澆筑護(hù)壁→樁底達(dá)標(biāo)→下放綁焊鋼筋→灌注樁身混凝土→錨索鉆孔→錨索安裝→錨固段注漿→預(yù)應(yīng)力張拉→封錨注漿。

下料時(shí)應(yīng)按要求進(jìn)行下料。預(yù)先平整好下料場地，場地要求寬4 m、長40 m左右，每根鉸線長度誤差控制在±10 cm以內(nèi)。下料長度計(jì)算如下：

式中：L下為下料長度；Li為錨固段長度；Lf為錨索自由段長度；Lw為錨索工作段長度。

②下料要求［3］：切割必須用砂輪機(jī)切割，切割好以后應(yīng)對各個(gè)部件分別進(jìn)行防腐防銹處理。自由段鋼絞線進(jìn)行除銹防腐處理，錨索涂防腐劑，外套Φ22 mm聚乙烯塑料套管隔離防護(hù)，錨固段只需清圬除銹，張拉段錨索也需涂防腐劑。設(shè)置收縮環(huán)要求每2 m放1個(gè)、支撐環(huán)要求每2 m放1個(gè)，索體要求綁扎牢固，鉸線應(yīng)平行順直。檢查灌漿管有無破裂、堵塞，符合要求后進(jìn)行穿索。為方便穿索應(yīng)在綁扎好的錨索頂部安裝導(dǎo)向帽并注意灌漿管綁扎在錨索體上，灌漿管頭部距孔底5～10 cm。

③ 穿束: 人工推進(jìn)錨索前確定鉆孔情況，保證孔深與設(shè)計(jì)一致，使錨索在孔內(nèi)順直送到孔底，避免索體扭曲。

（4）注漿

預(yù)應(yīng)力錨索注漿采用一次孔底注漿法［4］，注漿壓力0.6～0.8 MPa，注漿時(shí)，注漿管隨漿液的注入而徐徐上拔，保證錨索孔的注漿飽滿。預(yù)應(yīng)力錨索注漿采用M35號水泥漿，其配合比為：水泥∶水∶外加劑=1∶0.35∶0.018，水灰比0.35；注漿完畢，水泥漿凝固收縮后，孔口進(jìn)行補(bǔ)充注漿。

（5）張拉錨固及鎖定

在孔內(nèi)水泥砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上時(shí)，可以進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索的張拉，樁頂錨索設(shè)計(jì)錨固預(yù)應(yīng)力為500 kN。張拉采用0VM錨具配套的YCW150B型穿心式千斤頂，錨索張拉應(yīng)分級施加，逐級增加至超張拉值，張拉級數(shù)一般為2～3級，每級張拉荷載應(yīng)保持荷載5 min，第一級張拉值為設(shè)計(jì)張拉力的70%，前后兩次張拉間隔時(shí)間不宜小于3～5 d，張拉鎖定后，超張拉值為設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力的10%。若預(yù)應(yīng)力損失值在張拉全部完成后48 h內(nèi)超過設(shè)計(jì)張拉力的10%，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)償張拉后進(jìn)行鎖定，在鎖定后用C25水泥混凝土通過錨墊板上的注漿孔補(bǔ)充注漿，再將錨頭封閉保護(hù)。在節(jié)理、裂隙發(fā)育的巖土體中，可能會出現(xiàn)無壓力回升、漿液漏失嚴(yán)重的現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)先停止注漿，分析原因，采取相應(yīng)措施?？捎瞄g歇注漿、加入早強(qiáng)劑、加大漿液濃度、適當(dāng)減小注漿壓力等方法進(jìn)行處理［5］。

（6）錨索的長期觀測

選擇10%（且不小于3根）的錨索安裝MXR-1020型振弦式錨索弦式測力計(jì)，對錨索的預(yù)應(yīng)力進(jìn)行長期觀測。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，錨索測力計(jì)從錨索計(jì)中心穿過并安裝在張拉端。安裝時(shí)， MXR-1020型振弦式錨索測力計(jì)的手工測量用XR02型振弦頻率讀數(shù)儀完成［6］。

錨索測力計(jì)的計(jì)算公式如下：

式中：P為被測錨索荷載值；K為儀器標(biāo)定系數(shù)；fi2為錨索測力計(jì)三弦實(shí)時(shí)測量頻率平方值的平均值；f20為錨索測力計(jì)三弦頻率的初始平均值。

3　預(yù)應(yīng)力張拉計(jì)算

3.1樁（肋柱）內(nèi)力計(jì)算［7］

樁底支承應(yīng)結(jié)合地層情況選用固結(jié)或鉸支或自由的錨固方式。錨固點(diǎn)以上的擋墻結(jié)構(gòu)將滑坡推力和土壓力作為計(jì)算荷載。作用于樁的荷載寬度按其左右相鄰樁之間距離的一半計(jì)算。樁可看作一端固結(jié)，另一端自由，錨索為鉸支座的超靜定連續(xù)梁。內(nèi)力有兩種算法：一種是按靜力學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，一種是考慮變形協(xié)調(diào)的彈性計(jì)算方法。按靜力學(xué)計(jì)算方法相對簡單，考慮變形協(xié)調(diào)的彈性計(jì)算相對復(fù)雜許多，在工程計(jì)算上可采用靜力學(xué)方法計(jì)算在一定程度上的安全儲備。錨固點(diǎn)以下的樁內(nèi)力，應(yīng)根據(jù)錨固點(diǎn)處的彎矩、剪力和地基的彈性抗力采用M法或K法進(jìn)行計(jì)算：C=m（y+y0）。

（1）K法：n=0時(shí)，C=K地基系數(shù)不隨深度而變化。適用于較完整的硬質(zhì)巖層、未擾動(dòng)的硬粘土和性質(zhì)相近的半巖質(zhì)地層。

（2）M法：n=1，y0=0，C=my，地基系數(shù)隨深度呈直線變化。適用于一般硬塑至半堅(jiān)硬的砂粘土、碎石類土或風(fēng)化破碎呈土狀的軟質(zhì)頁巖以及密度隨深度增加的底層。

3.2預(yù)應(yīng)力錨索的計(jì)算

預(yù)應(yīng)力筋采用標(biāo)準(zhǔn)（ASTMA416—2003）中的270級高強(qiáng)低松馳鋼絞線，鋼絞線直徑為15.24 mm，鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1 860 MPa，截面積為140 mm2，鋼絞線取樣測得鋼絞線彈性模量Ep=2.043 33×105MPa，錨索設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力Qcon=982.14 MPa。錨口預(yù)應(yīng)力損失按2%考慮，所以錨索張拉控制應(yīng)力Qcon=1 001.75 MPa，Ap4束=560 mm2，控制張拉力P=561 kN，自由段錨索與壓漿混凝土無粘結(jié)且錨索為直線，所以平均力取張拉端控制張拉力: Pp=P。

3.3預(yù)應(yīng)力筋計(jì)算

14#、15#、16#錨索鋼束的自由段長度為20 000 mm（該長度為錨固段端頭至錨墊板的長度）；錨具采用M15-4型，千斤頂采用YCW150B型，其工作錨環(huán)厚度為46 mm，工具錨環(huán)的厚度為60 mm，工作夾片和工具夾片的外露長度按5 mm考慮，限位板厚度為27 mm，千斤頂?shù)拈L度為345 mm），故計(jì)算伸長值的各鋼束長度N1為20 478 mm。

鋼絞線伸長值計(jì)算公式：

采用單端張拉，單端的伸長值見表1。

表1　鋼絞線伸長值計(jì)算表

本計(jì)算書相關(guān)參數(shù)參照CECS 22∶2005《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》［8］。

為確定錨索合理的施工工藝和實(shí)際錨固力大小并驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)選擇是否合理，施工前應(yīng)對錨索驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)選在與工作錨索相同的地層中進(jìn)行，錨索試驗(yàn)數(shù)量為設(shè)計(jì)總數(shù)的3%（且不少于3根）。

選定K61+230處1#、2#、3#抗滑樁錨索施工作為抗滑樁工程首項(xiàng)工程進(jìn)行施工，從而確定必要的有關(guān)參數(shù)，以便進(jìn)行工藝試驗(yàn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)以指導(dǎo)大面積施工。錨索孔注漿完畢，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索的張拉時(shí)孔內(nèi)水泥砂漿強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)值的70%以上，樁頂錨索設(shè)計(jì)錨固預(yù)應(yīng)力為500 kN，超張拉10%。由于設(shè)計(jì)要求路基填土距路基頂4 m時(shí)進(jìn)行錨索預(yù)應(yīng)力施工，為了試驗(yàn)錨索錨固力，提前進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工，需要對樁體進(jìn)行驗(yàn)算。

6#、10#、11#為A型樁，樁柱斷面尺寸為2 000 mm× 3 000 mm，樁體在弱分化巖層處為最危險(xiǎn)截面，錨索孔至弱風(fēng)化巖距離為4 m，所以選此截面進(jìn)行驗(yàn)算。

作用在受彎構(gòu)件計(jì)算截面上的荷載效應(yīng)Mj可按下式計(jì)算：

Mj=Fx×L Fx=Cos20×F式中：Fx為錨索設(shè)計(jì)錨固預(yù)應(yīng)力的水平分力；F為樁頂錨索超張拉后的設(shè)計(jì)錨固預(yù)應(yīng)力；L為錨索孔至弱風(fēng)化巖的距離。

計(jì)算可得Mj=2 067.32 kN·m。

弱分化巖層處樁體按單筋矩形截面受彎構(gòu)件考慮如下：

式中：Mu為受彎構(gòu)件計(jì)算截面的承載力；γc、γs分別為混凝土和鋼筋的材料安全系數(shù)；Ra為混凝土軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度；x為按等效應(yīng)力圖的計(jì)算受壓區(qū)高度，其中，Rg為鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，Ag為鋼筋截面面積，b為截面寬度；h0為截面有效高度。

計(jì)算可得：Mu=12 275 kN·m＞Mj，故樁體安全。

4　結(jié)語

相對于傳統(tǒng)路塹加固邊坡技術(shù)，預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻加固路塹高邊坡滑坡施工技術(shù)具有明顯的優(yōu)越性，其中主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）施工不受地形、高度限制、誤工量小，加固效果好；

（2）將被動(dòng)防護(hù)和主動(dòng)防護(hù)相結(jié)合，從根本上改善巖體的力學(xué)性能，減少路基挖方量，可以節(jié)約征地，有利于環(huán)境和水土的保護(hù)；

（3）所用機(jī)械為輕型機(jī)械，施工靈活、方便，同時(shí)改善了施工條件，增加了安全性；

（4）有效地控制了施工成本，在山區(qū)高速公路的路堤支擋中有較好的應(yīng)用前景。

［1］JTJ041—2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］GJB 4073—2000預(yù)應(yīng)力錨索試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］李海光.新型支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程實(shí)例［M］.北京：人民交通出版社， 2004.

［4］萬軍利.預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻應(yīng)用研究［D］.北京：中國鐵道科學(xué)院，2007.

［5］張從明，張玉芳，吳華金，等.高等級公路建設(shè)邊坡病害防治技術(shù)研究［R］.2005.

［6］何永強(qiáng)，趙德安.預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁治理滑坡的穩(wěn)定性分析［J］.路基工程，2010（ 5）：27-29.

［7］李軍，卞鵬.滑坡體預(yù)應(yīng)力錨固效應(yīng)及變化規(guī)律研究［J］.濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，3（14）：21-24.

［8］CECS 22：2005巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程［S］.

Application of Anchor Pile Construction Technology in Leyi Expressway Subgrade Project

Tang Youwen1， Sun Lu2
（1. Nanjing Transportation Construction Department， Nanjing 210008， China；
2. Nanjing Highway Administration Department Scientific Research Institute， Nanjing 210008， China）

Aiming at application of prestressed anchor cable poling board wall in cutting landslide strengthening construction，this paper anylzed construction technology of prestressed anchor cable poling board wall， based on Leyi expressway subgrade project. The results showed that use of prestressed anchor cable poling boar wall in cutting landslide strengthening construction had obvions advantages than traditional strengthening technology.

anchor pile； cutting landslide； prestress calculation； construction craft

U418.5

A

1672-9889（2016）02-0026-03

湯友文（1984-），男，江蘇南京人，工程師，主要從事工程管理與工程項(xiàng)目前期工作。

（2015-06-24）