渝怀线施工技术研究讲解

1、渝怀线施工技术研究江北客站锚索桩及土钉格子梁墙复合结构施工技术研究应用成果中铁一局桥梁处渝怀指挥部2003年10月10日江北客站预应力锚索桩及土钉格子梁墙复合结构施工技术研究应用成果1工程概况：江北客站预应力锚索桩及上钉格子梁墙复合结构位于DIK20+185DIK20+330线路左 侧。由于该段线路路堑顶上的地方道路，经改移后跨越铁路，铁路路堑开挖后受顺层不利构 造面的影响，需采取有效加固措施，因此在线路左侧设宜锚固桩和锚索桩，桩间距为6m, 桩间采用土钉格子梁墙防护。其中7#桩11#桩为锚索桩，每根锚索桩均设置2孔锚索，每 孔锚索均用6(1)15. 2mm髙强度低松弛钢铁线制作，锚索长度为2

2、7. 5m42.亦。桩间原设讣采 用上钉墙进行防护，但为了实现铁路路基绿色防护工程示范线的工作目标，作为全线唯一的 一个试点，原设计改为土钉格子梁墙进行防护。2地质描述：渝怀铁路江北客站地形属浅丘地貌，丘包与沟槽及洼地相间，地形呈坡状，自然横坡 1545 ,相对髙差50150m,地表上覆第四系坡残积砂粘上，下伏基岩为砂泥岩互层。 其中DIK20+185+330线路左侧为顺层路基，岩层走向与线路近于平行，视倾角1923。3作用机理：锚索是一种主要承受拉力的杆状构件，它是通过钻孔将钢绞线固左于深部稳立的地层 中，并在被加固体表面通过张拉产生预应力，从而达到使被加固体稳定和限制其变形的目地。 上钉格

3、子梁墙是近年来发展起来的用于土体开挖和边坡稳定的的一种新型绿色挡护形式，英 实质为上钉墙的一个变种。一方而它保留了上钉墙的基本结构外，又增设了格子梁构造，从 而进一步提高了路堑的挡护能力：另一方面，格子梁内种植厚层基材，使坡而全部绿化，克 服了传统防护破坏自然环境的缺点，真正实现了生态防护。两者的结合，改善了原结构的受 力，并带来了新的抗滑结构，加大了施工中的安全保障，更有利于环境的保护。3.1锚索的构造锚索由锚固段、自由段、张拉段三部分构成，如图1所示。锚固段：为锚索伸入钻孔底部的稳左岩层内的孔段，设计长度为10m,用以提供锚固力, 采用胶结形式锚固，通过注浆使锚孔与孔壁结成整体，多采用枣核

4、状结构。当锚索张拉时每 根钢绞线企图调直，对周国砂浆和岩壁产生挤压力，发生磨擦效应，从而增加锚索锚固力。自由段：锚索穿过被加固岩体的孔段，锚索可在护套内自由伸缩，起传递力的作用，在施加预应力后，可使自由段的岩体双而受压而得以加固。张拉段：由混凝上锚墩、钢垫板、锚具组成，是锚固段反力的承载体。锚索设有GMS锚索测力汁用以观测、监控工程质量。林坏C-C截面fl由门PVC矗洽A-A蔽面B-B裁面12该结构的构造和受力分析如下:图2 预应力锚索桩结构示意图图3 预应力锚索桩受力简图图中：5滑坡推力T锚索张拉力qb被动上压力q：丄体对桩嵌入段的上压力3. 2 土钉格子梁墙的构造土钉格子梁墙由被加固上、放

5、宜于原位上体中的细长金属杆件（上钉）、喷射混凝上而 层及附着于面层的整体钢筋混凝上格子梁、绿化植物组成，形成一个类似重力式的挡土墙， 以此来抵抗墙后传来的土压力和其它作用力，从而使开挖坡面稳左。英结构详见图4、 图5。土钉：采用钻孔注浆钉，即先在土中钻孔，置入625钢筋，然后沿全长注浆。为使土 钉钢筋处于孔的中心位置，周用有足够的浆体保护层，需沿钉长每隔23m设对中支架。 钉外需端作成螺纹，并通过螺母、钢垫板与格子梁相连。上钉长度为6m,间距为1.2m.喷射混凝丄而层：由8cm厚的喷射混凝上和中间一层间距为20X20cm的钢筋网组 成。钢筋混凝上格子梁：由C20钢筋混凝土框架组成，断而尺寸为1

6、5cm （宽）X18cm（高）， 间距为1.2m,格子梁内的箍筋与而层钢筋网连接，上钉的螺母、钢垫板位于格子梁的节点 上。绿化植物：格子梁内设置200 mm袋装厚层基材植草，整个坡面挂设上工格栅进行防护。SSOfc工格柵* 200尼龙圾装厚层墓材种杭基材图4 土钉墙立面图图5格子梁节点详图3. 3 土钉格子梁墙的结构分析以江北客站土钉格子梁墙复合结构为例：4施工流程：4.1锚索桩施工施工流程（框图1）4. 2 土钉格子梁墙的施工流程（框图2）框图1预应力锚索施工流程图框图2土钉格子梁墙施工流程图4. 3主要施工设备的选择4. 3.1成孔设备预应力锚索施工中，成孔是整个工程的关键工序，因为地质情

7、况的好坏对成孔效率有 很大的制约性，因此在采用成孔设备时，因以轻便、灵活、实用为原则，本工程采用两台 QZJ-100型全风动潜孔钻机，该机灵活，重只有200kg,钻进的角度可以随意调整，同时整 机可解体人工搬迁，钻机的动力是全风动，动力单一、移动方便、操作简单。4. 3. 2动力设备电力来源采用高压电网供应，空圧机是钻机的主要动力设备，它决立钻机的速度和成 孔质量，根据钻机的风耗虽：912m3的要求，来配备空压机供钻机工作。4. 3. 3注浆设备注浆机采用注浆机灌注砂浆，该机压力大，采用挤压式注浆，对灌注砂浆极为有利。4. 3. 4喷射栓面层设备采用转子式喷射机进行干喷法施工，喷射时严格按试验

8、部门所提供的施工配合比施工。 碗F拌料采用搅拌机拌合。5施工检测设备的应用5.1 GMS锚索测力计的应用在锚索桩的检测中，我们采用了 GMS锚索测力计。GMS锚索测力讣由三部分组成：承载感压体、钢弦圧力传感器和信号传输电缆。其工作 原理为：当钢性环承载板受到压力后，内腔的液体同时感生出相应的压力并均匀的施加到传 感器的敏感膜板上，使之挠曲变形，一端固定于膜板的钢眩固有频率相应变化，通过钢弦频 率测泄仪读取该频率，再根据厂家提供的压力与频率关系式计算压力。讣算公式如下：P严WH式中：P,一-荷载量(KN )f0-一初始频率(HZ)Z一一温漂被修改后的彼测频率值b一一截距K一一系数其中：f严-TJ

9、k + 几T,一-测戢时的环境温度Tq基准温度仁一一7；环境中实测频率值安装注意事项： 测力计承载环的上、下端而绝对不得倒置，必须把锚具安装到与测力il相同直径尺 寸的台阶上。 锚垫板的外平而必须与穿索孔轴线垂直，苴不垂直度要小于5。 锚垫板的外表而必须平整（不平整度小于0.1）、洁净。5. 2 土钉施加预应力本项目设计上钉施加预应力值为10KN,由于锚杆的锚固力小，故采用测力扳手对锚杆 施加预应力。锚杆锁紧力与扭矩的关系：锁紧力二5. 25X螺母扭矩/螺纹公称直径（锚固与注浆技术手册P31,中国电力岀版社）由公式得预应力值为10KN时，其扭矩为476KN. m,在测力扳手中预设该值，当施加预

10、应 力达到10KN时，测力扳手自动发出音响提示。6种植袋装厚层基材格子梁全部施工完毕后，即可沿梁长按间距20cm钻眼布设上工格栅挂钩筋。袋子采用 白色尼龙袋，使用前用烟头烧510个洞，以有利于草籽生长。厚层基材配比为有机基材： 种植上：草籽二20： 100： 0.3。种植上最好选用农田上，地表上也可，使用前过lXlc m筛。 三者拌和均匀、撒水浸湿后装入尼龙袋，每格子分层摆放整齐，最后挂设上工格栅封面。撒 水养护时间为45天。7施工效果预应力锚索桩及上钉格子梁墙复合结构的施工同传统的挡护技术相比，英设汁新颖、构 思精巧、操作简单，并在真正意义上实现了生态防护，本工程竣工后形成了一道亮丽的人文

11、风景。但该项目的绿色防护设计存在有不足之处，具体如下：1. 本项目地外重庆地区，该地区夏季日照时间长，温度髙，而设汁中的厚层基材厚度 仅为14 cm,阳光能直接蒸发干基材中的水份，从而晒透植被根部，导致植被死亡：2. 上钉格子梁墙的设计的施工坡率仅为1： 0. 15,坡率过小也不符合植被生长规律：3. 采用纺织袋装基材，纺织袋的孔率过细，对植被生长也不利。8施工技术成果8.1技术效益预应力锚索桩及上钉格子梁墙复合结构与苴它各种挡土技术或支护类型相比，具有以下 明显的优点：1. 材料用量和整个工程虽小，施工速度快：2. 施工设备轻便，操作简单，施工时对环境的干扰较少；3. 对场地上层的适应性强。

12、当施工场地同时存在砂、黏上和不同风化程度的岩体时， 采用上钉支护特别有利；4. 结构轻巧、柔性大，有非常好的抗震性能和延性：5. 同路堑开挖逐次分段实施作业，单独作业时间少，施工效率髙；6. 上钉施工不需要单独占用场地，对于施工场地狭小，放坡困难，有相邻建筑或堆放 材料、大型护坡施工机械不能进场的情况，该技术尤为优越：7. 施工的噪声和振动小；8. 安全可靠，施工中土体的扰动很小。上钉的数量众多并作为群体起作用，个别上钉 出现质量问题或失效对整体影响不大，万一岀现不利情况，也能及时采取措施加固， 避免重大的事故。& 2经济效益根据国外的施工经验，上钉支护可比一般的拉锚支护丹约总造价10%30$,我国的施 工现场由于劳动力相对低廉，而机械设备的台班费昂贵，所以可节约造价的1/3左右。9结论工程实践证明，预应力锚索及丄钉格子梁墙在顺层路基地段防护加固铁路边坡，技术可 行、经济合理，在经济上、技术上都优于既有技术，可以预言，滑坡整治技术经过了 50年 代以淸方减载加排水为主，60年代以抗滑挡墙为主，70年代以来以抗滑桩为主的发展阶段 后，90年代以单一的锚索桩为主的阶段后。现在在环境保护日益注重的大环境下，今后预 应力