徐學(xué)西 孟紅利
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受地形條件的影響,西部山區(qū)高速公路建設(shè)難度偏大,路塹施工中則時常遇到高邊坡防護工作。在常規(guī)的防護工作中常采用的是片石混凝土擋墻、漿砌片石擋墻等方式。這些傳統(tǒng)方式都存在兩個典型問題,分別是結(jié)構(gòu)安全性低、工期較長。預(yù)應(yīng)力錨索框架梁技術(shù)的引進為路基高邊坡的防護帶來了新方法,它的廣泛使用不僅解決了傳統(tǒng)方式存在的問題,而且?guī)砹肆己玫慕?jīng)濟效益。
以高強度鋼絲和鋼絞線為主要原材料,構(gòu)建預(yù)應(yīng)力錨索框架梁結(jié)構(gòu)?;瑒芋w存在危險時,將該類材料與巖層和邊坡的混凝土框架穩(wěn)定結(jié)合,對該整體施加預(yù)應(yīng)力,從而達到加固坡體的效果[1-2]。經(jīng)預(yù)應(yīng)力施工后滑動體處于受壓的狀態(tài),此受力條件下有利于提高邊坡的穩(wěn)定性,進而給公路路塹施工以及后續(xù)施工創(chuàng)設(shè)了良好的條件。
預(yù)應(yīng)力錨索框架梁邊坡防護技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢突出,主要體現(xiàn)在如下四方面。
(1)在施加預(yù)應(yīng)力的過程中錨索屬于受力構(gòu)件,不僅具有較高的強度,而且具有較大的柔性,當(dāng)其與坡體結(jié)合后可以有效改善坡體的狀態(tài),使其具有足夠的強度,在后續(xù)公路施工以及使用過程中可以維持穩(wěn)定。
(2)加固深度最低為幾米,最高可達幾十米,適用范圍較廣。
(3)當(dāng)施工過程中出現(xiàn)強度與要求不符的情況時,施工人員可以通過增強預(yù)應(yīng)力以及補充注漿等方法進行彌補,體現(xiàn)了施工的靈活性。
(4)框架梁自身的體積較小,而且結(jié)構(gòu)較輕,因此在坡度較小的地方較為適用,具有占地面積小、整體性高、抗震能力強的優(yōu)勢。
(5)能夠保證施工進度,節(jié)省施工時間,確保工程在規(guī)定時間內(nèi)完成,由于該結(jié)構(gòu)的體積不大,因此花費的材料較少,從而節(jié)省施工成本。
綜上所述,與其他防護形式相比,預(yù)應(yīng)力錨索框架梁邊坡防護技術(shù)具有明顯優(yōu)勢,既能取得良好的經(jīng)濟效益,又能達到防護的效果。但也需意識到,該項施工技術(shù)在實際應(yīng)用中仍存在諸多局限性。例如錨索和水泥漿的握裹力小于張拉應(yīng)力時,則有較明顯的預(yù)應(yīng)力損失現(xiàn)象,甚至完全失效[3]。
關(guān)鍵材料類型及基本特性如下。
(1)高強鋼絞線。縱觀現(xiàn)階段的預(yù)應(yīng)力錨索框架梁邊坡防護施工,應(yīng)用較為廣泛的當(dāng)屬無黏結(jié)PC鋼絞線,其通常由7根鋼絲共同組成。在正式使用前先組織錨索試驗,通過此途徑對錨索的質(zhì)量情況做出判斷,進而為后續(xù)施工提供參考。
(2)錨具。最常見的錨具類型為OVM13-7型。以設(shè)計圖紙的相關(guān)要求為準,由相關(guān)人員規(guī)范化操作。
(3)水泥漿。水泥漿通常為M35水泥砂漿。注漿時需保證壓≥0.35MPa。壓漿施工以孔底注漿法較為合適,漿液濃度控制具有動態(tài)變化的特點,即先稀、后濃。
(4)混凝土。提前組織配合比試驗,確定混凝土在滿足工程質(zhì)量要求時所對應(yīng)的配合比,據(jù)此正式拌制混凝土。
預(yù)應(yīng)力錨索框架梁的施工工藝流程,如圖1所示。
圖1 施工流程圖
施工準備主要分為兩個部分。首先是對錨孔進行測設(shè),并將鉆機放置在合適的位置。要求各錨索孔位均滿足設(shè)計位置要求,以測放的孔位為準打入標(biāo)樁、依次編號。需要注意的是,施工人員應(yīng)控制孔位之間的偏差,保證偏差在1mm以內(nèi)。選擇合適的位置搭建鉆孔工作平臺,隨后將鉆機固定,并明確鉆孔的方向。錨孔下傾角與水平角的夾角以15°較為合適,盡可能減小鉆孔傾角的偏差,即該差值需在10°以內(nèi);其次是進行錨索拉拔試驗。此外,為充分保證錨索參數(shù)的可行性,在試驗階段應(yīng)當(dāng)合理選擇巖層,保證該部分的地質(zhì)條件與設(shè)計錨固段一致。試驗期間采集試驗數(shù)據(jù)并展開分析,從而對錨索參數(shù)的可行性做出準確的判斷,針對不足之處做靈活的調(diào)整。
造孔以干鉆法為主,不宜采用濕鉆法,否則將加劇邊坡巖體的失穩(wěn)程度。鉆孔速度的控制具有靈活性,具體根據(jù)鉆機運行性能以及錨固地層的地質(zhì)條件而定,精細化施工,確保成型的鉆孔在孔位、孔徑、深度等方面均可滿足要求[4]。完整記錄鉆孔期間產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù),以作為質(zhì)量分析的依據(jù)。常見的不良鉆進現(xiàn)象有塌孔、偏孔等,對于此類問題,應(yīng)當(dāng)在第一時間暫停鉆孔作業(yè),利用固壁灌漿或是其他方法處理,直到水泥砂漿初凝后方可繼續(xù)施工。
鉆孔過程中,施工人員及時測量傾角,保證鉆孔圓直,一旦發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果與要求不符立即糾正。與設(shè)計要求相比,鉆孔的實際長度應(yīng)大于設(shè)計長度,超出的這部分長度作為沉渣段。經(jīng)前述鉆孔作業(yè)后,孔內(nèi)易堆積巖粉等不利于后續(xù)施工的雜物,因此用高壓空氣深度清理孔內(nèi)的雜物,全程風(fēng)壓穩(wěn)定在0.2MPa~0.4MPa,直至孔內(nèi)恢復(fù)至潔凈狀態(tài)為止。清孔后及時對孔口采取封堵措施,以免外部雜物落入其中。
鉆孔后及時清孔,將孔內(nèi)雜物堆積量控制在許可范圍內(nèi),以免影響水泥漿與孔壁巖體的正常黏結(jié)[5]。待清孔工作落實到位后詳細檢查各錨索孔,要求其在孔徑、孔深等方面均可滿足要求。清孔存在一套特定的流程,應(yīng)當(dāng)有條不紊地開展各項工作,具體如圖2所示。
圖2 清孔流程圖
以鋼絞線或高強鋼絲為主要原材料,制作預(yù)應(yīng)力錨索。制作過程中,施工人員應(yīng)對每根鋼絞線進行檢查,確保鋼絞線既沒有受到污染,也沒有發(fā)生交叉。隔離支架應(yīng)設(shè)置在錨索軸線方向,且每個隔離支架的間隔約為1.75m??紤]到下錨的順暢性要求,有必要在錨索底端設(shè)導(dǎo)向帽。
錨索自由段的隔離處理所用材料為防護油和塑料管,要求錨座鋼墊板和錨索保持垂直的位置關(guān)系,同時需深度清理錨固段錨索上附著的雜物(鐵銹、油污等)。在后續(xù)使用中,錨索自由段在與外部潮濕空氣等環(huán)境因子接觸后易銹蝕,為避免此問題,需對該部分采取防腐處理措施。
順利下錨后在24h內(nèi)組織錨孔注漿作業(yè),較適宜的是水泥砂漿材料,要求其強度至少達到35MPa。注漿遵循的是一次到位的原則,并從孔底處開始,依托于漿液的流動性有效填充空隙。待出孔口冒出水泥漿液后方可結(jié)束注漿。
縱觀邊坡錨固結(jié)構(gòu)體系,鋼筋混凝土框架梁為關(guān)鍵組成部分,在該裝置的施工中,首先根據(jù)設(shè)計要求將鋼筋安裝到位,隨后再緊密拼接模板,構(gòu)成完整、嚴密的模板系統(tǒng)。混凝土灌注施工前,將波紋管和錨墊板穩(wěn)定安裝在框架梁鋼筋處,并使其與錨孔的方向相同。
張拉前,施工人員需首先標(biāo)定和檢驗張拉設(shè)備及相關(guān)機具。正式張拉前先試張拉,通過此途徑檢驗施工情況,驗證張拉工藝參數(shù)的可行性,要求各部位密切接觸,若無誤則整索張拉。張拉作業(yè)遵循的是分級的原則,每級間隔時間以5min為宜。張拉采取的是雙控的方法,以張拉應(yīng)力為主要的判斷依據(jù),利用伸長量輔助檢驗,要求兩項指標(biāo)均可滿足要求,否則需隨即暫停張拉,分析成因并采取處理措施,恢復(fù)正常狀態(tài)后方可繼續(xù)張拉。
對框架錨索進行張拉時,施工人員必須保證千斤頂?shù)臄?shù)量為4個,且這4個千斤頂?shù)膹埨峭瑫r同步的。若實際張拉力超過設(shè)計值的10%則鎖定錨索,此后對預(yù)應(yīng)力的損失情況作出判斷,若損失量超出許可范圍則補張拉。經(jīng)前述施工后,確定多余的鋼絞線并將其切除,隨后封錨。
全面檢驗錨索,為保證驗收結(jié)果的可靠性,驗收單位必須具有相關(guān)資質(zhì)。此外,驗收數(shù)量至少達到3根,同時需達到錨索數(shù)量的5%或更多,否則在驗收數(shù)量過少時易由于偶然誤差而影響驗收結(jié)果的準確性。
為了維護邊坡的穩(wěn)定性,施工人員應(yīng)自上而下地對邊坡進行開挖,同時注意開挖和防護同時進行,避免開挖過快或坡面暴露面積過大、時間過長。
邊坡開挖應(yīng)選擇天氣晴朗的時段進行,并在開挖前做好相應(yīng)的排水措施,此舉有利于保證坡體及填料的抗剪強度。
綜上所述,文章從施工工藝和施工注意事項兩個角度切入,系統(tǒng)性地對預(yù)應(yīng)力錨索框架梁施工技術(shù)展開探討,希望本文闡述的內(nèi)容可為類似工程提供參考。在實際應(yīng)用的過程中,由于地域不同等原因,施工的具體要求及相關(guān)指標(biāo)可能存在不同,應(yīng)根據(jù)實際情況靈活變通。