浅谈预应力锚索框架及抗滑桩综合治理顺层滑坡的施工技术.doc

浅谈预应力锚索框架及抗滑桩综合治理顺层滑坡施工技术林正根1 顾松21、核工业长沙中建集团公司 2、云南第二公路桥梁工程有限公司 摘要：结合重庆外环高速公路东段E5合同段K176+961-K177+280段路堑右侧边坡顺层滑坡综合治理工程实例，详细介绍，预应力锚索框架入抗滑桩综合治理顺层滑坡施工方法，并对施工设备和材料的选择、施工工艺流程、施工中安全管理、质量控制措施和施工注意事项等进行了一些探讨。 关键词：抗滑桩 预应力锚索框架 滑坡治理 施工技术1 工程概况重庆外环高速公路东段E5合同段K176+961-K177+280段路堑右侧边坡原设计高度16-36米，为3级边坡，无坡面防护措施。在爆破开挖至边坡二级碎落台时候，发现局部弱风化砂岩中夹有薄层状泥岩，局部有成条带状出现的松散砂夹层，且多顺坡向分布。在经过1个月左右连绵阴雨天气后，该边坡沿软弱夹层面发生滑移。经地质补勘分析，该处滑坡是边坡软弱夹层以上山体在雨水的影响下沿软弱结构面发生平面滑坡破坏，属顺层滑坡。按照业主会同有关专家及设计、监理、施工共同研究后，对该段滑坡首先进行了反压回填，根据专家会议精神最终确定整治方案为采用抗滑桩支挡结合锚固的方案。K177+030-K177+160段，在距离路基中心线48.25m处布置一排型预应力锚索抗滑桩，锚索抗滑桩设计水平向抗滑力2815KN/m. 抗滑桩中心间距为5m，桩截面为2m*3m，桩长18m，共27根，抗滑桩采用C30砼现浇。在每根抗滑桩上布置2孔预应力锚索。K176+995-K177+025及K177+165-K177+195段，在离路基中心线48.25m处布置一排型抗滑桩，抗滑桩设计水平向抗滑力1841KN/m。抗滑桩中心间距为5m，桩截面为2m*3m，桩长17m，共14根，抗滑桩采用C30砼现浇。由于K177+095-K177+135段滑坡体推力很大，在第三级边坡坡面上设置4排预应力锚索。该工程作为二期工程，待抗滑桩施工完毕后，根据观测资料由设计单位再确定是否需要实施。2 工作原理21 抗滑桩及锚索抗滑桩工作原理抗滑桩是一种靠桩周土体对桩的嵌制来稳定土体，减少滑体推挤力并传递部份土推挤力的工程建筑物，对于非塑性滑坡十分有效，特别是由于两种岩层夹有薄层塑性滑层时效果明显，在土体推较大时在抗滑桩顶部设两束预应力锚索即可增强抗滑能力，形成锚索抗滑桩。22 预应力锚索框架工作原理锚索是高挖方路段为了减少对原状土体的挖方数量，保护生态环境而设计的一种特殊挡防结构。主要解决破裂面至土体临空面之间破裂土体的稳定。其作用原理是：依靠对锚索的张拉预应力，用锚具锁定在框架上，锚索产生的反作用力通过框架传递到滑动土体上，使滑动土体在外力作用下稳定。锚索预应力一头靠框架承，受另一头靠锚固端承受，中间穿过破裂土体。锚固段为锚索通过破裂面伸入稳定土体骨的孔段，靠砂浆与钢绞线的固结，砂浆与孔壁的固结，使孔周稳定岩体成为承受预应力的载体；自由段是锚索穿过被稳定破裂土体，连接锚固段和张拉段的索体部分；张拉段是锚索实现张拉和锁定的部位，包括斜托、钢绞线、锚具和封头的框架外侧面部分，是锚固段反力的承载体，通过对锚索的锁定，使自由段钢绞线产生弹性变形，从而将预应力传送到锚固段。3 总体施工流程截水沟施工封闭山体裂缝、对两侧边坡卸载、施工反压回填施工两侧抗滑桩施工K177+095-K177+135段抗滑桩卸除反压体开挖第一级边坡根据位移监测情况决定是否施工K177+095-K177+135段预应力锚索格梁4 抗滑桩及锚索搞滑桩施工41 施工准备411 为确保施工抗滑桩时的开挖安全，根据对施工工况下的各个断面前的反压稳定分析，对K177+030-K177+180段的反压体进行加宽加高处理，以满足施工期间稳定要求。412 为避免雨水从冲沟部渗入软弱结构面，在现状冲沟外设置一道C20混凝土截水沟，截水沟尺寸为0.6m*0.6m，截水沟距离原冲沟外不小于5m。413 对坡顶处的张拉裂缝采用C15混凝土进行回填，以避免坡面雨水进入。414 对滑动土体设置位移观测点，以观测施工期间土体稳定情况，保证施工安全。415 施工放样，组织施工人员进场，施工场地建设。416 组织施工机械进场，所用的主要施工机械有： 搅拌站一座（2台JDY350C搅拌机），输送泵1套（SD-90），小水钻25台（YZ-15），卷扬机25套（HCD1-68），潜水泵25套（QDX1.5），钢筋弯曲机2台（GW40），切断机2台（GQ205），振动器3台，钢筋车丝机2台（GM32），切割机3台（SAB20），电焊机3台（BX400A），交流发电机1台（STO-15）。42 挖孔421 桩孔位置平整场地，清除地面浮土；桩孔外侧挖好排水沟，做好排水系统，及时排除地表水；对坡面有裂隙或坍塌倾向的部位进行清除；在桩前靠山体一侧采用一定的防护措施以防落石。422 桩孔锁口护壁 锁口护壁按照图纸要求采用钢筋混凝土结构，护壁第一节为锁口段，高出原地面20cm，厚度为20cm，以防止桩口沉陷及地表水流入，桩孔不施工时候应该加盖。当桩位于土和风化破碎的岩层时候设置护壁，护壁根据桩孔开挖时地质情况分节灌注，一般为1m一节，厚度为15cm，分节时注意避开不同土质分界面和滑动面，护壁模板采用1.2米钢模纵向拼装。422 桩孔开挖抗滑桩必须采用跳桩分节开挖，并且要与其他工序错开进行，开挖采用小型水钻取芯施工，以减少对滑坡体震动的影响，桩孔开挖时要根据地质及护壁支护情况，分节开挖，下节开挖应在上节护壁混凝土终凝后进行，而且开挖不应过深，以免上节护壁悬空过高。在已成孔灌注混凝土且强度达设计强度75%时，才能开挖邻桩。在围岩松软破碎和滑动面节段，在护壁内顺滑坡方向用临时横撑加强支护，并注意观察其受力情况，及时进行加固。孔下作业人员不宜超过4人，必须戴安全帽，要做好桩孔开挖施工记录。孔深超过10米时，每天应该检查有无毒气并加强通风、照明，作好挖孔记录。在开挖至设计标高后，对桩孔断面尺寸进行检查，同时凿毛护壁，做好安置钢筋的放样。43 绑扎桩身钢筋431 在绑扎桩身钢筋前，桩底用1：3的水泥砂浆铺底，厚度为10cm。432 本项工程用钢筋为R235、HRB335钢筋，其技术条件必须符合现行钢筋混凝土用热轧光圆钢筋(GBl3013-1991)、钢筋混凝土用热轧带肋钢筋(GB1499-1998)的规定。433 绑扎钢筋有两种作法，一种是单根钢筋放到井下定位绑扎。另一种是根据起吊设备和抗滑桩深度情况， 整体吊装，将钢筋预制成每节57m的钢筋笼，逐节放到井下搭接焊牢。为防止钢筋笼在搬运和下井过程中变形，每节钢筋笼可增设直径2528mm加劲箍筋两道或增加钢轨，型钢等，钢筋笼就位后，其与护壁的间距应以砼块楔紧，结合本合同实际情况，采用第一种方法。钢筋骨架在桩孔内进行组装，竖向每隔2米左右在箍钢筋每边上焊接3根相对应保护层长度钢筋头，以保证钢筋笼同护壁间保护层厚度，竖向主筋绑扎时必须保证垂直。434 钢筋连接要采用机械连接剥肋滚轧直螺纹套筒，机械连接符合钢筋机械连接通用技术规程（JGJ107-96）的规定，受力钢筋的接头位置要互相错开，在同一截面内，接头数不超过钢筋总数的四分之一，同时有接头的截面之间的距离不小于2.5米。每批次钢筋抽3个试件作单向拉伸试验，应符合图纸要求的接头性能等级，如有一个试件不合格，应重取6个试件复检，复检中如有一个不合格，则该验收批为不合格。435 按设计要求，安装超声波检测管，检测管采用内径不小于50mm无缝钢管，接头采用机械连接，在桩四角钢筋笼内侧安放。44 浇桩身砼混凝土采用输送泵送至各桩孔口，孔口设漏斗，全桩长范围内设串筒或者导管。混凝土应该分层振捣密实，桩身需要连续灌注完毕。对于锚索抗滑桩，灌注时必须确保锚索预埋钢管（146mm）位置正确，承压板底面与锚索轴线垂直。桩顶在混凝土初凝前抹压平整，且表面不得有浮浆。混凝土浇到顶部时应按设计要求设置永久性位移观测点。45 锚索抗滑桩锚索施工 对于锚索抗滑桩锚，在桩身混凝土强度达到设计强度70%后即可进行预应力锚索施工，施工工艺和方法同预应力锚索框架中锚索的施工。5 预应力锚索框架施工 锚索框架施工分片进行，每5竖梁及4根横梁组成1片框架。51 施工工艺流程施工准备钻孔锚索制安注浆框架挖槽绑扎钢筋浇筑砼养护锚索张拉锁定52 施工准备521 施工所用的钢绞线、钢筋、波纹管等材料以及钻孔、张拉、压浆等机具要确保进场，并经过监理工程师检验。施工所用主要工程机械： YO-18型手持凿岩机3台（用于钻孔）；17m3空压机1台；YCW100B型千斤顶1台及配套的油汞及高压油表；0.5灰浆泵1台；PZ-50型混凝土喷射机1台。522 施工放样，平整清理施工场地，采用钢管脚手架搭设施工作业平台，钻机用吊车提升至施工平台并安装就位。53 钻孔 为保证边坡地质条件不被恶化，钻孔采用干法作业，保证孔壁稳定。钻孔速度根据使用钻机性能和锚固地层严格控制，防止钻孔扭曲和变径，造成下锚困难或其它意外事故。钻进过程中对每个孔的地层变化，钻进状态（钻压、钻速）、地下水及一些特殊情况作好详细的现场施工记录。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，须立即停钻，及时进行固壁灌浆处理（灌浆压力0.10.2MPa），待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进。钻孔机具的选择，根据锚固地层的类别、锚孔孔径、锚孔深度、以及施工场地条件等来选择钻孔设备。岩层中采用潜孔冲击成孔；在岩层破碎或松软饱水等易于塌缩孔和卡钻埋钻的地层中采用跟管钻进技术，本项目主要采用潜孔冲击成孔。注意控制锚孔孔位、倾角和方位，保证钻孔倾角误差控制在2以内，孔口位置允许偏差为1cm，孔深允许偏差为+200mm。为保证锚固不小于设计长度，实际钻孔深度大于设计深度0.5m，且必需嵌入弱风化层，如达不到要求，报设计单位申请变更。钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要稳钻12分钟，防止孔底尖灭、达不到设计孔径，在钻孔完成后，使用高压空气（风压0.20.4MPa）将孔内岩粉及水体全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。除相对坚硬完整之岩体锚固外，不得采用高压水冲洗。若遇锚孔中有承压水流出，待水压、水量变小后方可下安锚筋与注浆，必要时在周围适当部位设置排水孔处理。54 锚索制安541 在编制锚索前，应将钢绞线表面的浮锈刷除，涂上厚度大于0.3mm的环氧树脂肪防腐，在锚索自由段涂摸黄油并外套PVC防腐管，在末端安置止水环，两头用铁丝扎紧，并用电工胶布缠封。在锚固段、自由段交界外需要特别注意绑扎牢固。每孔锚索由6根s15.2高强度、低松弛的1860级钢绞线组成，每竖排锚索中钢绞线长度为20m（不含张拉端工作长度），钢绞线下料长度为锚索长度+锚墩及锚具厚度+千斤顶工作长度+预留长度，实际下料时还应考虑截长误差，即多下50mm100mm。截断锚索应采用砂轮锯，不得使用电弧。542 锚固段架线环与紧箍环每隔1米间隔设置，紧箍环系16号铅丝绕制，不少于2圈；自由段每隔3米设置一道架线环以保证钢绞线顺直。锚索可用人工方法推进，在锚索前端按照设计要求安装导向帽，使锚索在钻孔顺直送到孔底，避免锚索体扭曲。55 注浆锚索安装完毕，应进行锚固段注浆。注浆采用从孔底到孔口往返式注浆，注浆压力不低于0.25Mpa，孔 口应设止浆塞，孔内注浆务必饱满密实和进行二次补浆。注浆材料为水泥砂浆，水灰比0.4-0.45，灰砂比1：1，砂浆强度为30Mpa。注浆浆液应搅拌均匀 ，搅拌时间2min，随搅随用 ，浆液应在初凝前用完，并严防石块 ，杂物混入浆液。56 锚索框架锚索端部设置框架，共计4片，框架的横梁和竖梁截面均为0.3m0.4m，嵌入坡面20cm，采用C25钢筋混凝土现浇。框架梁浇筑时预埋0VM锚垫板、螺旋筋及孔口PVC管，节点处务必振捣密实。5根竖肋及4根横梁组成一片框架，每片框架整体浇筑，一次完成，二片框架之间设置2cm伸缩缝，内填浸沥青木板。浇筑前要对模板和钢筋进行检查合格。待框架梁达到设计强度的80%后方可进行张拉锁定锚索。57 锚索的张拉与锁定锚索的张拉与锁定是锚索施 工中较重要的一环 ，施 工中务必按设计要求，精心组织，精细施工。一般的做法为，在注浆后(二次补浆后)的 1015天，即水泥(砂)浆强度达到70以上时即可开始锚索的张拉锁定工作。在正式张拉前必须进行预张拉2次 ，张拉力为设计轴拉力Nt的 1020 ，使锚束完全顺直以消除各锚束的隐蔽变形量和正式张拉前各锚索受力一致 ，以避免造成个别锚束受力集中被拉断。拉直后再进行张拉时，其变形量起点以此状态为零记起。 锚索的张拉荷载要分级逐步施加，不能一下加至锁定荷载，当施工图设计上有明确要求时可按设计要求进行张拉和锁定。如本段工程框格锚索设计荷载为800KN，锁定荷载为800KN；锚索张拉分5级进行，分别为设计荷载的0.25、0.5、0.75、1.0、1.1倍。锚索张拉中应对锚索伸及受力作好记录，核实伸长与受力是否相符。张拉和锁定时 ，应注意以下事项 ： (1)张拉前 ，必须把承压支撑构件的面整平，将台座 ，锚具装好，并与锚索轴线方向垂直 ，安装千斤顶时注意千斤顶轴线应与钻孔轴线尽量在一条轴线上 ，以确保张拉时千斤顶出力方向。与锚索在同一轴线上。 (2)在