卓海金

摘要：為解決不良地質(zhì)條件下錨索施工成孔難、卡鉆、偏空等技術(shù)難題，提高預(yù)應(yīng)力錨索施工質(zhì)量水平，文章結(jié)合工程實(shí)例，通過(guò)對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索構(gòu)造、跟管施工工藝、質(zhì)量控制措施等方面進(jìn)行了分析和總結(jié)，為預(yù)應(yīng)力錨索施工質(zhì)量提供了技術(shù)保障，也為同類型預(yù)應(yīng)力錨索施工提供參考。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力錨索;跟管施工工藝;施工質(zhì)量

中圖分類號(hào)：U617.8 A 08 020 2

0 引言

預(yù)應(yīng)力錨索是邊坡工程建設(shè)中重要的組成部分［1］，其施工質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到工程的穩(wěn)定性及長(zhǎng)久性，甚至關(guān)系到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此對(duì)其施工質(zhì)量的控制變得尤為重要。為有效提升預(yù)應(yīng)力錨索施工質(zhì)量水平，規(guī)范施工工藝，保證施工建設(shè)質(zhì)量，本文依托平陸運(yùn)河一期工程項(xiàng)目，對(duì)馬道樞紐Ⅱ號(hào)邊坡工程的預(yù)應(yīng)力錨索構(gòu)造、施工工藝及質(zhì)量管控措施等進(jìn)行研究，以期為同類型預(yù)應(yīng)力錨索施工提供參考借鑒。

1 工程概述

1.1 工程位置及規(guī)模

馬道樞紐Ⅱ號(hào)邊坡位于靈山斷褶帶中，受地質(zhì)構(gòu)造影響，工程區(qū)存在兩條斷層（圖1）。該邊坡共設(shè)18級(jí)平臺(tái)，坡高近180 m，沿坡面底寬約850 m，所處區(qū)域地質(zhì)情況復(fù)雜，坡體中部存在構(gòu)造裂縫，地層產(chǎn)狀差異大，巖土體破碎，裂隙發(fā)育，以泥巖為主，強(qiáng)度較低，遇水極易軟化，局部夾帶炭質(zhì)淤泥土層。地層巖性由表及里分別為：雜填土、粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化泥巖、中風(fēng)化泥巖，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

為保證邊坡開挖后的整體穩(wěn)定性，結(jié)合不良地質(zhì)工況驗(yàn)算分析，現(xiàn)狀坡面采用了壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索+格構(gòu)梁的防護(hù)形式，錨索設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為40 m，按梅花形布置，每束錨索由12根帶皮鋼絞線組成，錨束直徑為160 mm，內(nèi)錨固段由4組承壓板組合成，設(shè)計(jì)最大拉拔力為1 000 kN。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)施工情況

坡面開挖完成后，在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)直接鉆進(jìn)成孔困難，施工過(guò)程中的塌孔、卡鉆、偏孔等問(wèn)題突出，無(wú)法正常施工，且難以保證成孔質(zhì)量和施工效率。經(jīng)綜合考慮，選擇大扭矩的哈邁90A鉆機(jī)，并采用跟管工藝技術(shù)，有效解決施工技術(shù)難題，保證了鉆進(jìn)效率和成孔質(zhì)量，形成了完備、可靠、成熟的施工技術(shù)［2］。

2 預(yù)應(yīng)力錨索工作機(jī)理

壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索主要由錨固段、自由段、錨頭三大部分組成。錨固段內(nèi)設(shè)置多個(gè)承載體，其作用原理是當(dāng)外部施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，應(yīng)力通過(guò)錨索均勻分散至錨固段各承載體，各承載體間漿體受到擠壓后，通過(guò)與孔道間的摩阻，再將應(yīng)力傳遞至巖土體，從而達(dá)到穩(wěn)固坡體的效果［3］，如圖2所示。

3 預(yù)應(yīng)力錨索跟管施工工藝

3.1 施工工藝流程

該項(xiàng)目根據(jù)實(shí)際施工情況，采用預(yù)應(yīng)力錨索跟管施工工藝，其主要工藝流程為：施工準(zhǔn)備—鉆孔平臺(tái)搭設(shè)—錨孔定位測(cè)量—鉆機(jī)就位—鉆造錨孔—套管跟進(jìn)—錨孔底清理—壓注護(hù)孔漿液—套管抽離—驗(yàn)孔—錨束加工、安裝—壓注孔道漿液—張拉預(yù)應(yīng)力錨索—封堵錨頭—養(yǎng)生［4-5］。

3.2 施工準(zhǔn)備

在施工準(zhǔn)備階段，應(yīng)根據(jù)施工組織情況，配備施工所需材料，并按要求開展技術(shù)交底培訓(xùn)。

鉆孔前，提前搭設(shè)施工作業(yè)平臺(tái)，根據(jù)錨索設(shè)計(jì)參數(shù)、工程地質(zhì)情況等，通過(guò)試鉆選配鉆機(jī)。經(jīng)試鉆采用哈邁90A跟管鉆機(jī)滿足要求（鉆孔適用直徑為150～260 mm，鉆孔適用深度為45～120 m，最大扭矩輸出為6 000 N·M）。跟進(jìn)套管選用具有一定強(qiáng)度、剛度的鋼管，節(jié)長(zhǎng)1.5 m，管徑宜大于鉆孔直徑10 mm。并配備專用拔管設(shè)備，拔管設(shè)備由空壓機(jī)及定制千斤頂組合而成。

3.3 錨孔定位測(cè)量

施工鉆孔平臺(tái)搭設(shè)完成后，需定位鉆孔孔位，即按設(shè)計(jì)圖紙尺寸，沿坡面采用拉線+撒石灰方式，將錨索孔位標(biāo)畫確定，以便鉆機(jī)定位，減小鉆孔偏差。

3.4 鉆造錨孔及套管跟進(jìn)

鉆機(jī)就位后應(yīng)穩(wěn)固，安裝鉆頭、鉆桿及跟進(jìn)套管，將鉆頭緩慢貼近坡面，利用坡度尺調(diào)整鉆進(jìn)角度，使鉆桿、鉆頭、孔道保持在一條直線。施鉆時(shí)遵循先慢后快、靈活調(diào)整原則。每節(jié)鉆進(jìn)深度按單節(jié)鉆桿長(zhǎng)度控制，便于提高工作效率。即每鉆進(jìn)一節(jié)（鉆桿節(jié)長(zhǎng)3 m），清孔一節(jié)，套管跟進(jìn)一節(jié)（套管節(jié)長(zhǎng)1.5 m），并復(fù)核鉆孔角度，如存在偏差則及時(shí)修正調(diào)整。按鉆進(jìn)—清孔—接桿—跟進(jìn)套管—復(fù)核的順序，依次循環(huán)鉆進(jìn)，直至鉆達(dá)設(shè)計(jì)孔深。

3.5 壓注護(hù)孔漿液及套管抽離

鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)孔深后，由于地下水差異性影響，需根據(jù)實(shí)際情況研判：（1）如若整體鉆孔過(guò)程中無(wú)地下水影響，即孔道基本處于干施工狀態(tài)時(shí)，則可通過(guò)專用抽管設(shè)備，緩慢勻速地將套管分節(jié)抽離，保留最后一管節(jié)；（2）如整體鉆孔過(guò)程中，孔道處于泥水施工狀態(tài)，此時(shí)由于孔道自穩(wěn)能力差，直接抽離套管，已成孔道將會(huì)再次塌孔而阻塞，因此需提前制備護(hù)孔水泥漿液并注入孔底，靜置20 min后再緩慢勻速地將套管分節(jié)抽離，保留最后一管節(jié)。

3.6 錨索加工、安裝及注漿

錨孔成孔后應(yīng)及時(shí)裝入錨索，安裝錨索前對(duì)錨孔進(jìn)行二次清孔，以確保錨孔成孔效果。由于成束錨索較長(zhǎng)且重量大，安裝時(shí)須通過(guò)汽車吊吊裝，輔以人工調(diào)整將錨索緩慢插入錨孔。安裝過(guò)程嚴(yán)禁強(qiáng)拉硬拽，錨索安裝就位后，應(yīng)在1 h內(nèi)及時(shí)壓注制備水泥漿液，待孔口溢出漿液與壓注漿液濃度一致時(shí)方可停止注漿。二次注漿應(yīng)在首次注漿后間隔1.5～2 h，根據(jù)孔口漿液變化情況補(bǔ)注。

3.7 張拉預(yù)應(yīng)力及封堵錨頭

預(yù)應(yīng)力錨索張拉須待單元格構(gòu)梁施工完成后進(jìn)行，因此在錨索漿體養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)及時(shí)開展對(duì)應(yīng)區(qū)域的格構(gòu)梁施工，過(guò)程中注意避免撞擊預(yù)留錨索，待錨索漿體、錨具混凝土、格構(gòu)梁混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)采用穿心束千斤頂，分級(jí)、分段張拉至控制應(yīng)力后錨固，并按要求封堵錨頭。

4 預(yù)應(yīng)力錨索跟管施工工藝特點(diǎn)

4.1 成孔效率高

本工藝可適用于多種此類不良地質(zhì)條件下施工，施工過(guò)程中避免反復(fù)出現(xiàn)塌孔、卡鉆現(xiàn)象，節(jié)約施工處治時(shí)間。且采用大扭矩鉆機(jī)，破巖效率高，鉆進(jìn)速度快，并由高壓風(fēng)攜帶鉆渣出孔，避免重復(fù)破碎，大大提高施工功效。

4.2 錨固質(zhì)量好

采用全套管護(hù)壁鉆進(jìn)施工，有效防止成孔過(guò)程中的塌孔，并在一次注漿后拔除護(hù)壁套管，確保了成孔質(zhì)量，增強(qiáng)了錨固質(zhì)量，有效減少錨索后期預(yù)應(yīng)力損失。

4.3 綜合成本低

施工過(guò)程中無(wú)須采用大型機(jī)械設(shè)備，操作簡(jiǎn)便，鉆進(jìn)速度快，成孔一次到位，避免反復(fù)處治塌孔、卡鉆等問(wèn)題，施工工期大大縮短，總體綜合施工成本低。

5 預(yù)應(yīng)力錨索施工質(zhì)量控制要點(diǎn)及保障措施

5.1 原材料把控措施

合格原材料是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。鋼絞線、錨具、夾具進(jìn)場(chǎng)前應(yīng)嚴(yán)格核查進(jìn)場(chǎng)材料出廠合格證及試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告，并嚴(yán)格按規(guī)范要求對(duì)進(jìn)場(chǎng)原材料進(jìn)行見證取樣檢驗(yàn)，檢查其表面質(zhì)量、直徑偏差及相關(guān)力學(xué)性能，確保原材料合格可靠。

5.2 鉆機(jī)穩(wěn)固措施

鉆機(jī)就位必須安裝穩(wěn)固。鉆機(jī)晃動(dòng)、鉆桿擺動(dòng)、成孔不規(guī)則、成孔不順直等問(wèn)題都將影響鉆孔的精確度，影響錨索穿入，進(jìn)而影響錨索受力性能，因此鉆機(jī)應(yīng)與工作支架以臨時(shí)焊接或設(shè)置卡扣的方式穩(wěn)固。

5.3 坡體排水措施

由于坡體地下水位差異性影響，帶水鉆孔作業(yè)將嚴(yán)重影響成孔效果及錨固效果，后期預(yù)應(yīng)力損失極大。鉆孔前應(yīng)提前在下游坡腳低位處水平打設(shè)深層排水孔，排水管長(zhǎng)度為40 m，間距3 m，孔徑50～100 mm，以此釋放坡體水壓力，降低地下水位。

5.4 錨索孔口處置

錨索孔位在經(jīng)過(guò)刷坡、鉆孔、拔管等一系列工作后，孔口土體會(huì)變得較為松散破碎，在進(jìn)行錨墊板施工前，需清除松散破碎土體，澆注低標(biāo)號(hào)素混凝土補(bǔ)平坡面，以保證孔口錨索受力均勻，同時(shí)加強(qiáng)孔口處補(bǔ)強(qiáng)鋼筋安裝，防止錨具回縮。

5.5 錨固段入巖長(zhǎng)度驗(yàn)證

鉆孔過(guò)程中，按要求收集并記錄每一循環(huán)清孔渣樣，通過(guò)收取的渣樣與設(shè)計(jì)地勘情況進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比，驗(yàn)證錨固段入巖長(zhǎng)度是否滿足要求。如若明顯與設(shè)計(jì)地質(zhì)不符，存在較大偏差時(shí)，則應(yīng)加深鉆孔，確保錨固段進(jìn)入穩(wěn)固巖層。

5.6 施鉆順序

施鉆遵循由邊坡兩側(cè)向中部，先下層后上層的順序。

6 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力錨索跟管施工技術(shù)在施工效率、成本控制上都突顯出優(yōu)越性，解決了不良地質(zhì)條件下高邊坡鉆進(jìn)成孔難、易塌孔的關(guān)鍵技術(shù)難題，提高了預(yù)應(yīng)力錨索的施工質(zhì)量，形成了一整套成熟的施工工藝，為同類型預(yù)應(yīng)力錨索施工提供參考借鑒，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

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收稿日期：2023-08-25