張寧寧

（山西路橋第七工程有限公司，山西 晉城 048000）

1 工程概況

此高速公路工程項(xiàng)目全線長(zhǎng)39.916km，起訖樁號(hào)為K10+338—K50+254，雙向6車道，設(shè)計(jì)車速為120km/h。其中，K26+229—K38+515 段位于低山丘陵區(qū)，地勢(shì)東高西低，沿線河谷主要為U 形，谷底較為狹窄，山體比較陡峭，上部覆蓋了一層殘破積黏土層（厚度為8～16m），下部為砂土狀巖層（厚度為3～6m），底部是強(qiáng)風(fēng)化變粒巖與弱風(fēng)化片巖。項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件復(fù)雜，邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，必須采取合理、有效的高邊坡防護(hù)措施。

2 加固方案與試驗(yàn)

選取具有代表性的路段（K26+500—K27+118）進(jìn)行高邊坡加固處治方案設(shè)計(jì)。邊坡加固措施主要分為6級(jí)：①設(shè)計(jì)一級(jí)護(hù)面墻；②設(shè)計(jì)二級(jí)護(hù)面墻；③以交錯(cuò)方式構(gòu)建預(yù)應(yīng)力錨索框架，寬度為8.0m，間隔距離為8.0m，級(jí)別為一級(jí)，同時(shí)安裝4孔錨索；④設(shè)計(jì)三維網(wǎng)植草護(hù)坡；⑤以交錯(cuò)方式構(gòu)建預(yù)應(yīng)力錨索框架，寬度為8.0m，間隔距離為8.0m，級(jí)別為二級(jí)；⑥設(shè)計(jì)三維網(wǎng)植草護(hù)坡。

措施③中預(yù)應(yīng)力錨索框架的上排錨索長(zhǎng)度為28m，下排錨索長(zhǎng)度為24m，錨固段長(zhǎng)度為8m，采用的拉應(yīng)力為700kN。

措施⑤中預(yù)應(yīng)力錨索框架的上排錨索長(zhǎng)度為34m，下排錨索長(zhǎng)度為30m，錨固段長(zhǎng)度為10m，采用的拉應(yīng)力為700kN[1]。

措施③和⑤使用的都是壓應(yīng)力分散式錨索（孔徑為150mm） 和預(yù)應(yīng)力鋼絞線（直徑為15.5mm，強(qiáng)度為1 800MPa），把錨索分成3 單元，每個(gè)單元包含長(zhǎng)度一致的2根鋼絞線。

高邊坡加固施工之前，必須完成預(yù)應(yīng)力錨索抗拉拔破壞試驗(yàn)，然后結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果合理優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)與安全系數(shù)等，從而確保高邊坡加固處治效果。此項(xiàng)目中，高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索的抗拉拔試驗(yàn)中，首先實(shí)施初始荷載加載，然后以循環(huán)加載方式一直加載至預(yù)應(yīng)力錨索破壞。加載、卸載以及試驗(yàn)觀測(cè)等情況詳見(jiàn)表1。

表1 高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索抗拉拔破壞試驗(yàn)結(jié)果

結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果繪制錨索“荷載—位移量”曲線、“荷載量—彈性位移”曲線等，各曲線平順，無(wú)突變點(diǎn)，表明采用的預(yù)應(yīng)力錨索具備良好塑性，有效增強(qiáng)了高邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力錨索的安全系數(shù)為2.5，滿足規(guī)范中不小于2.0這一基本要求。

3 施工技術(shù)

此項(xiàng)目中高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工流程詳見(jiàn)圖1。

圖1 高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工流程

3.1 邊坡開(kāi)挖

結(jié)合設(shè)計(jì)要求，采用分級(jí)分層方式進(jìn)行邊坡開(kāi)挖，一邊開(kāi)挖一邊支護(hù)，以免發(fā)生邊坡坍塌。針對(duì)變形較為嚴(yán)重的邊坡路段，采用分段跳挖方式，同時(shí)由兩頭至中間有序推進(jìn)；針對(duì)石質(zhì)邊坡，采用弱爆破方法，嚴(yán)格控制爆破范圍[2]。如果邊坡開(kāi)挖階段出現(xiàn)地下水，必須采取措施把地下水及時(shí)排出。

3.2 鉆孔與清孔

以拉線尺量的方法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)放，采用鐵釬與油漆標(biāo)記錨固孔的位置。根據(jù)設(shè)計(jì)孔位與傾角要求布設(shè)鉆機(jī)，同時(shí)采用測(cè)量設(shè)備對(duì)角度進(jìn)行嚴(yán)格控制，以保證鉆機(jī)導(dǎo)軌傾角誤差不超過(guò)±1°，方位誤差不超過(guò)2°[3]。結(jié)合項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件與特點(diǎn)合理選擇鉆機(jī)，一般土層使用沖擊回旋鉆，巖層使用氣動(dòng)沖擊鉆。鉆進(jìn)階段不可沖洗鉆具與孔壁。根據(jù)要求對(duì)鉆進(jìn)尺寸和速度進(jìn)行嚴(yán)控，以防止發(fā)生孔斜或變徑。此項(xiàng)目高邊坡土質(zhì)包含土層與巖層，因此選擇“沖擊回旋鉆+氣動(dòng)沖擊鉆”。施工中應(yīng)保證孔徑、孔深等參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，待鉆孔至設(shè)計(jì)孔深后，采用高壓空氣（風(fēng)壓控制在0.2～0.4MPa）清除鉆渣與積水，以促進(jìn)水泥漿液與孔壁之間的良好黏結(jié)。

3.3 錨索制作與安裝

以機(jī)械方式進(jìn)行鋼絞線切割。張拉端鋼絞線的預(yù)留長(zhǎng)度應(yīng)不小于1.5m，同時(shí)以1.5m 為間隔距離，在鋼絞線中設(shè)置架線環(huán)，從頭端建立導(dǎo)向帽，以點(diǎn)焊方式與承載板進(jìn)行固定連接，根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸合理預(yù)留溢漿孔。以45 號(hào)鋼為原材料制作承載體（厚度大于等于2cm），從錨索中間位置（通常為8～10cm 處）綁扎注漿管，同時(shí)在自由段與錨固段的交界處安裝止?jié){帶，從前端安裝排氣管[4]。此項(xiàng)目中的錨索結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)

待預(yù)應(yīng)力錨索制作完成后，立即實(shí)施錨索安裝。必須確保安裝角度與鉆孔角度相同，以防止錨索彎曲。此外，根據(jù)要求安裝抽、吸排氣管，同時(shí)重點(diǎn)檢查排氣狀況。

3.4 壓漿

預(yù)應(yīng)力錨索制作階段，自由段的鋼絞線用PVC 管封閉，同時(shí)在自由段與錨固段的交接位置安裝止?jié){環(huán)。此項(xiàng)目中，灌漿設(shè)備為灰漿泵（型號(hào)為2-UB-4.5），使用的漿液為水泥砂漿（配合比控制在1∶1，水灰比為0.45），漿體的強(qiáng)度應(yīng)不小于45MPa，灌漿壓力控制為2.0～2.5MPa。以孔底為起點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)灌漿，當(dāng)孔口溢出新鮮漿液后立即停止注漿。若孔口漿液出現(xiàn)了回落，則需要在30min以內(nèi)持續(xù)補(bǔ)漿，補(bǔ)漿次數(shù)不少于2次。

3.5 框架梁與錨斜托

當(dāng)單元錨索注漿施工完成之后，需要實(shí)施鋼筋綁扎、模板安裝與框架梁、錨斜托澆筑。鋼筋安裝階段，需要從波紋管中穿入錨索，同時(shí)在框架梁鋼筋網(wǎng)上進(jìn)行波紋管固定處理，以保證錨斜梁承壓面平整，同時(shí)斜梁與錨索軸線垂直。

3.6 錨索張拉與鎖定

此項(xiàng)目選擇液壓穿心千斤頂（型號(hào)為1500）與高壓電動(dòng)油泵（型號(hào)為2-YBZ-49）實(shí)施張拉，需要提前對(duì)設(shè)備性能參數(shù)進(jìn)行檢查，然后精準(zhǔn)標(biāo)定千斤頂與高壓泵等，以保證千斤頂軸線與錨索、錨孔軸線處在同一條直線上。張拉前，按設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力的10%～20%進(jìn)行預(yù)張拉，對(duì)構(gòu)件與各部位接觸情況進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保無(wú)誤后按照程序進(jìn)行正式張拉。最大張拉需要保證穩(wěn)定持荷10～15min，其余各級(jí)別張拉持荷時(shí)間控制在5min。當(dāng)預(yù)應(yīng)力錨索實(shí)際張拉值符合預(yù)期、伸長(zhǎng)量實(shí)際值與理論值偏差在6%之內(nèi)，同時(shí)張拉處于穩(wěn)定狀態(tài)之后，立即進(jìn)行錨索鎖定[5]。

在預(yù)應(yīng)力錨索處于鎖定狀態(tài)的48h，若出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失，則必須及時(shí)進(jìn)行張拉力補(bǔ)償，鎖定狀態(tài)完成之后應(yīng)進(jìn)行7d 連續(xù)性觀測(cè)，若無(wú)任何異常則可以實(shí)施封錨。在封錨施工階段，選擇與框架梁強(qiáng)度級(jí)別一致的混凝土進(jìn)行外錨頭封錨，以防止預(yù)應(yīng)力錨索加固系統(tǒng)出現(xiàn)銹蝕病害。

4 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合某高速公路工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，首先對(duì)高邊坡結(jié)構(gòu)加固方案與試驗(yàn)進(jìn)行了分析，然后重點(diǎn)研究了高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)，主要包括邊坡開(kāi)挖、鉆孔與清孔、錨索制作與安裝、壓漿、錨索張拉及鎖定等。實(shí)踐表明，此高速公路高邊坡防護(hù)采用的預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)合理、可行，顯著增強(qiáng)了高邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全性，為類似項(xiàng)目施工提供了參考。