■涂鏵欽

（福州川達公路養(yǎng)護工程有限公司，福州 350001）

淺談龍泉大橋橋下高邊坡加固施工技術(shù)

■涂鏵欽

（福州川達公路養(yǎng)護工程有限公司，福州 350001）

通過福銀高速龍泉大橋高邊坡加固處理實踐，從工藝流程及技術(shù)措施等方面，闡述在已有錨固工程錨索預應(yīng)力損失的情況下,利用鋼管樁與預應(yīng)力錨索框架梁相結(jié)合的綜合加固方法，結(jié)合施工過程中所產(chǎn)生的問題，總結(jié)了一些經(jīng)驗和教訓，為同類高邊坡加固工程提供借鑒參考。

高速公路 邊坡 鋼管樁 錨索 防護加固

0 引言

隨著國民經(jīng)濟日益增長和人民生活水平的不斷提高，高速公路在經(jīng)濟發(fā)展和人民生活中起著舉足輕重的作用，高速公路的順暢通行倍受社會各界廣泛關(guān)注。福建山區(qū)氣候雨季長且暴雨頻發(fā)，高速公路路基邊坡開裂、滑塌的現(xiàn)象時有發(fā)生，如何確保高速公路路基邊坡穩(wěn)定問題顯得非常重要，也是我們要引起高度重視的問題。高邊坡病害的處治方案，是一門具有一定難度的技術(shù)課題，方案是否科學合理直接影響到運營高速公路行車順暢和安全。

1 工程概況

龍泉大橋位于福銀高速公路K169+721m（南平市境內(nèi)），屬低山丘陵斜坡間山谷地貌，其福州臺沿線路方向自然坡較緩，坡度大致為6～20°，下部原地表為水稻田。2005年下半年，因施工時在坡體中上部大面積堆填棄土，于2006年橋下邊坡發(fā)生變形，從而引起福州臺發(fā)生拉脫及多處橋墩變形開裂；為此，原設(shè)計在卸除橋臺周圍棄土減載的基礎(chǔ)上，采用預應(yīng)力錨索框架對橋下邊坡進行加固，同時結(jié)合急流槽、平臺排水溝、截水天溝進行地表排水以防雨水滲入土體，該方法有效地控制了坡體變形、保證橋臺及橋墩的安全。

2014年9月在對龍泉大橋外觀的定期檢測過程中發(fā)現(xiàn)龍泉大橋存在以下病害：①福州臺支座縱向剪切變形1cm（圖1）；②背墻開裂，形成錯臺2mm，縫長1.3m，縫寬0.3mm （圖2）；③福州臺背墻與防震擋塊處開裂（圖3）；④橋墩及橫梁發(fā)展有多條環(huán)向裂縫及縱向裂縫（圖 4）。

圖1 支座變形

圖2 背墻開裂

圖3 擋塊開裂

圖4 環(huán)向裂縫

對龍泉大橋橋下邊坡進行動態(tài)變形進行監(jiān)測及邊坡錨索預應(yīng)力當前應(yīng)力工作狀態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果表明：①各監(jiān)測孔未發(fā)現(xiàn)明顯變形活動情況，但是ZK3監(jiān)測孔在埋深11m位置存在活動變形跡象；②所檢測的錨索當前預應(yīng)力均未達到設(shè)計要求，其中錨索最大的當前錨下預應(yīng)力值為580kN，為設(shè)計值的82.9%，錨索最小當前錨下預應(yīng)力值為288kN，僅為設(shè)計值的38.6%，錨索當前預應(yīng)力平均值為408kN，預應(yīng)力工作狀態(tài)為設(shè)計值的58%，錨索錨固力損失比較嚴重。結(jié)合橋梁外觀檢測報告、邊坡動態(tài)變形檢測及錨索預應(yīng)力當前應(yīng)力工作狀態(tài)檢測結(jié)果，推測橋下邊坡處于蠕動變形狀態(tài)。

根據(jù) 《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》（JTG/TH21-2011）,經(jīng)檢測單位綜合考慮檢測結(jié)果，評定龍泉大橋左幅、右幅技術(shù)狀況為三類橋。

2 龍泉大橋橋下邊坡加固方法

對邊坡進行現(xiàn)場踏勘后，結(jié)合橋梁外觀檢測報告、邊坡動態(tài)變形檢測及錨索預應(yīng)力當前應(yīng)力工作狀態(tài)檢測結(jié)果，鑒于龍泉大橋高邊坡地質(zhì)復雜,不良地質(zhì)比較多,容易產(chǎn)生邊坡推移和滑塌,為了確保邊坡穩(wěn)定和交通安全,本項目決定采用鋼管樁、預應(yīng)力錨索框架、預應(yīng)力錨索十字梁、小導管注漿及消壓孔等措施相結(jié)合的綜合加固措施。

（1）施工總體流程

因該邊坡地形變化大，且目前已有錨固工程，故采用清除表層浮土后原位加固的方法進行處理，具體施工工序如下:清除坡面浮土虛方→施做墩前消壓孔→施做橋臺邊坡小導管注漿→施打鋼管樁→澆筑鋼管樁壓頂梁→坡面預應(yīng)力錨索注漿→澆筑錨索框架、錨索墩墊、錨索十字梁。

（2）施工準備工作

①根據(jù)施工場地情況準備好施工所需要的鋼管支架及其它配套材料,張拉設(shè)備及有關(guān)機具必須由具備相關(guān)資質(zhì)的單位進行標定,合格后方可使用于本項目。

② 采購所需要的無縫鋼管、鋼絞線等材料,所有進場的材料都必須要有出廠合格證等質(zhì)量保證資料,并根據(jù)規(guī)范要求由具備相關(guān)資質(zhì)的檢測單位進行抽檢,抽檢合格后方可使用于本項目。

③ 為了工程能夠順利,提前做好路通、水通、電通和場地平整的“三通一平”工作。

3 施工方法及工藝要點

3.1 錨固工程（預應(yīng)力錨索）

錨固工程主體為地下隱蔽工程，嚴格按照有關(guān)錨固工程施工與驗收技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量檢驗評定標準進行，確保邊坡穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全。錨索布置詳見圖5。

首先對邊坡已進行中線、水平、橫斷面復測的邊坡，按設(shè)計圖紙確定并標示預應(yīng)力錨索的位置，并依據(jù)設(shè)計要求進行編號，施工完成后將編號用紅色油漆統(tǒng)一印模標示于混凝土框架上。錨固工程施工前，錨索集中制作。

邊坡開挖施工過程中，結(jié)合邊坡穩(wěn)定情況，對錨索進行預張拉。錨索的預張拉采用槽鋼等構(gòu)件作為坡面反力抑制結(jié)構(gòu)，預張拉在錨孔注漿施工完成7d后進行，預張拉力值不超過設(shè)計拉力值的30%。框架和地梁砼施工時，間隔解除預張拉，逐片澆灌混凝土，并進行張拉鎖定，嚴禁大面積一次性解除預張拉。

（1）施工工序

錨索施工的內(nèi)容包括施工準備、造孔、錨索制作與安裝、注漿、砼結(jié)構(gòu)鋼筋制安、錨索張拉鎖定、驗收、封錨等7個環(huán)節(jié)。其中有兩個主要環(huán)節(jié)，一是錨孔成孔，二是錨孔注漿。錨孔成孔的技術(shù)關(guān)鍵是如何防止孔壁坍塌、卡鉆；注漿的技術(shù)關(guān)鍵是如何將孔底的空氣、沉渣和地下水體排出孔外，保證注漿飽滿密實。

（2）施工準備 首先進行錨索抗拔拉破壞試驗。在試驗錨孔施工完成后，在錨固漿體達到28d齡期且錨墩砼強度達到80%后進行試驗。

圖5 預應(yīng)力錨索布置示意圖

（3）錨孔鉆造

根據(jù)錨固地層的類別、錨孔孔徑、錨孔深度、以及施工場地條件等選擇采用潛孔鉆機進行施工。按照錨固工程施工設(shè)計圖要求，將錨孔位置準確放樣于坡面，孔位縱橫誤差不超過50mm;錨孔鉆進施工前，搭設(shè)滿足相應(yīng)承載能力和穩(wěn)固條件的腳手架，根據(jù)坡面放樣孔位準確安裝固定鉆機，并嚴格認真進行機位調(diào)整，確保鉆孔縱橫誤差不得超過50mm，高程誤差不得超100mm，鉆孔傾角和水平方向角均符合設(shè)計要求。

錨孔鉆進采用無水干鉆，嚴禁帶水鉆進；鉆孔速度根據(jù)鉆機性能和錨固地層嚴格控制，防止鉆孔扭曲和變徑，造成下錨困難或其它意外事故。遇到塌孔、縮孔等不良鉆進現(xiàn)象時，立即停鉆，并及時進行固壁灌漿處理，待水泥砂漿初凝后，重新掃孔鉆進。鉆孔達到設(shè)計深度后，穩(wěn)鉆1～2min。鉆孔結(jié)束后，使用高壓空氣將孔內(nèi)巖粉及雜質(zhì)全部清除出孔外。

錨孔檢驗 孔徑、孔深檢查采用設(shè)計孔徑的鉆頭和標準鉆桿，驗孔過程中鉆頭平順推進，不產(chǎn)生沖擊或抖動，鉆具驗送長度滿足設(shè)計錨孔深度，退鉆要求順暢，用高壓空氣吹驗不存在明顯飛濺塵碴及水體現(xiàn)象。

（4）錨索制作與安裝

本工程預應(yīng)力錨索采用壓力分散型錨索，錨筋材料采用無粘結(jié)高強度低松弛鋼絞線，對鋼絞線不同單元和鋼筋錨接頭進行醒目可靠的標記。鋼絞線一律采用機械切割下料。錨筋下料整齊準確，誤差不大于±50mm，預留張拉段鋼絞線長度1.5m，鋼筋錨桿0.5m。

擠壓頭的組裝，擠壓套、擠壓簧安裝準確，擠壓頂推進均勻充分，施工過程中嚴格控制鋼絞線擠壓套擠壓工藝，并抽樣3%進行檢測，確保單根擠壓強度不低于200kN。

組裝承載體時定位準確，擠壓套通過螺栓在承載體和限位片之間栓接牢固。架線環(huán)間距為1.0～1.5m，準確定位、綁接牢固，錨孔孔口位置設(shè)置一個架線環(huán)。注漿管穿索安裝準確定位，綁扎結(jié)實牢固，深入導向帽5～10cm。導向帽點焊固定于最前端承載板上，并留有溢漿孔，保證孔底返漿。所有的鋼質(zhì)部分均均勻涂刷防腐油漆。

（5）錨孔注漿

選用水灰比0.45～0.5的純水泥漿,注漿漿液嚴格按照配合比攪拌均勻，隨拌隨用，漿體強度不低于40MPa。錨孔注漿采用孔底返漿方法直至孔口溢出新鮮漿液，嚴禁抽拔注漿管或孔口注漿；如發(fā)現(xiàn)孔口漿面回落，在30分鐘內(nèi)進行孔底壓注補漿2～3次，確?？卓跐{體充滿。錨孔鉆造完成后及時進行錨筋體安裝和錨孔注漿。

3.2 鋼管樁施工

（1）為了對坡體提供一定的剛性支撐，在左幅2#墩（即右幅1#墩）前方施做4排鋼管樁,樁長24m；左幅2#墩（即右幅1#墩）后方施做3排鋼管樁,樁長15m（圖6）。

圖6 鋼管樁布置示意圖

（2）施工工藝流程

① 施工準備：平整和清理場地；測量定位放線；標出樁心位置，并用石灰撒圈標出樁徑大小和位置；標出打樁順序和樁機開行路線，并在樁機開行部位上鋪墊碎石。

②鉆孔:因鋼管樁孔徑較大，本項目采用地質(zhì)鉆機成孔,將鉆機安放在指定位置，水平放置，防止傾斜；水管與鉆桿接在一起，緩慢鉆進；進深2m時,需要接一次鉆桿，直至鉆深到設(shè)計有效深度。并用濃水泥漿護壁，清孔后下鋼管再灌注水泥漿。

③下管:本工程鋼管樁采用外徑 Φ203mm內(nèi)徑Φ187mm的無縫鋼管,鋼管樁在工廠分段制作后在現(xiàn)場進行拼接,搭接部位采用套筒搭接焊，套筒高度不小于鋼管樁直徑兩倍，套筒壁厚不小于鋼管樁的壁厚，在套筒四周進行焊接，焊縫飽滿 。并在鋼管樁上鉆出漿口，直徑10mm，間距100mm，出漿孔呈梅花型交錯布置。

④清管:樁孔清洗后及時將預先制作好的鋼管放入孔內(nèi)，鋼管露出地面200mm。便于接入注漿管。

⑤注漿:本工程注漿材料采用水灰比為0.45的純水泥漿，水泥選用普通42.5硅酸水泥；為提高漿體的早期強度，水泥漿中加入適量的早強劑。水泥漿采用專用機械拌制，把拌制的水泥漿放入灰槽內(nèi)，然后由注漿機注漿。注漿自孔底至孔口灌漿，在灌至孔時，進行封孔灌注，保證鋼管壁與孔壁的膠結(jié)。

⑥壓頂梁施工:綁扎壓頂梁鋼筋→鋼筋自檢后報驗支設(shè)壓頂梁側(cè)模并加固→檢查、驗收→壓頂梁砼澆筑→砼養(yǎng)護→模板拆除。

4 施工過程中的異常情況處理

（1）由于本工程地質(zhì)情況復雜,在錨孔鉆造的過程中多次出現(xiàn)塌孔、縮孔等異常情況,為保證錨孔達到設(shè)計深度,在部分錨孔鉆造中采用了套管跟進的施工技術(shù)，保證了錨索能夠達到設(shè)計要求。

（2）本項目錨索較長，注漿時容易發(fā)生進漿管堵塞的情況,可通過對進漿管堵塞的錨索采取補設(shè)回漿管、利用原回漿管灌漿、并提高灌漿壓力等方式進行處理。

（3）為了限制坡體在錨索作用下的變形過大甚至破壞,進而導致錨索損失部分預應(yīng)力,可適當增大錨墩面積,提高錨墩與坡面的有效接觸面積,達到加固的目標。

（4）鋼管樁在下管過程中,由于鋼管自重大,焊接后總長度較長,容易發(fā)生傾斜、卡管等異常情況,為保證鋼管樁的有效長度和垂直度,施工過種中采用了挖掘機配合鉆機、加以人工輔助的方式進行下管。

5 加固效果

通過采用鋼管樁與預應(yīng)力錨索框架梁相結(jié)合的綜合治理方式對龍泉大橋橋下高邊坡進行加固施工,彌補原錨固工程的錨索預應(yīng)力損失,為坡體增加了一定的鋼性支撐,有效地減緩了邊坡土體的蠕動變形,對防止地基土體剪切破壞和喪失穩(wěn)定性方面起到了積極的作用。本工程在施工期間，對橋臺與邊坡進行了裂縫與沉降的觀測，從2015年8月的觀測結(jié)果看出，施工期間橋臺與邊坡的裂縫和沉降沒有明顯的變化；項目完工后，檢測單位后期對橋梁進行監(jiān)測，橋梁病害沒有繼續(xù)發(fā)展，運行情況良好，實踐證明,該加固方法對于類似的高邊坡加固施工是可行有效的。

6 結(jié)語

高速公路邊坡防護與加固是一項復雜的長期的工程，對于高速公路的正常運行以及自然生態(tài)環(huán)境有重要影響。所以，一定要重視高速公路的邊坡防護與加固工作。在高速公路工程建設(shè)中，應(yīng)該綜合分析影響邊坡穩(wěn)定的因素，并根據(jù)工程所在地的地質(zhì)情況等實際工程狀況，來選擇采用經(jīng)濟實用，合理有效的邊坡加固措施，從而保證高速公路的安全可靠。

[1]JTGT523-2008，公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JGJ85-2002，預應(yīng)力筋用錨具技術(shù)規(guī)程[S].

[3]賈躍斌，蘇桂萍.高速公路邊坡防護探討[J].技術(shù)與市場，2012（6）.

[4]福建省交通規(guī)劃設(shè)計院.福銀高速公路南平段龍泉大橋橋下邊坡加固工程設(shè)計.