高边坡预应力锚杆框架梁施工工法

高边坡预应力锚杆框架梁施工工法中铁十七局集团四公司宜巴项目明伟1•前言山区公路在选线时常常受到地形变化限制,不可避免设计有深路堑。高边坡开挖后改变了原地层的天然平衡状态,且暴露于自然环境中,长期受各种自然因素的影响,岩土体的物理力学性质会发生较大的变化,引起岩土体变形、移动,破坏边坡的稳定,甚至导致一系列环境地质问题和生态环境问题,如崩塌滑坡、泥石流、土壤侵蚀和植被破坏等。为了解决这些边坡开挖后的问题，一种加固方法是在边坡防护中施作预应力高强钢筋锚杆，使结构与地层连锁在一起，形成一种共同工作的复合体，提高边坡岩体有效承受拉力和剪力，并提高潜在滑移面上的抗剪强度，有效地阻止坡体位移。我单位通过湖北省宜巴高速公路十二合同段多段高边坡预应力锚杆框架梁施工实践，经总结形成本工法。工法特点加固效果明显。水泥砂浆在锚孔底端与周边岩石形成具一定强度的锚固体，而后在锚杆的预应力作用下，将不稳定的山体部分稳固地与稳定山体组成整体，确保边坡的稳定。施工工期短。施工所需钻孔机具轻便简单、灵活。基本采用机械化作业，工艺简便、操作性强，劳动强度低。受季节性施工影响小。适用范围应用于高度大于15m以上的路基高边坡、山体滑坡体的加固。工艺原理预应力锚杆框架梁是在岩土体深处设置一系列受拉高强精扎螺纹钢锚杆，用灌浆材料将杆件与岩层紧密固结在一起，然后对其施加预应力，同时岩土表面浇筑钢筋混凝土框架梁，使锚杆将地层与结构物连锁起来，用来加固岩土体的不稳定部分或将结构物的拉应力传递给稳定的岩土体，以保持岩土体与结构物的稳定。施工工艺流程及操作要点施工工艺流程5.2操作要点5.2.1施工准备施工前做好施工组织设计，对张拉设备、钻机及有关机具进行标定，并按设计要求进行锚杆抗拉拔破坏试验。5.2.2钻孔根据边坡设计高度利用钢管脚手架搭设平台，平台用锚杆与坡面固定，钻机严格按设计孔位准确就位。锚杆钻孔采用干钻施工，达到设计深度后稳钻3〜5min。岩层破碎时适当放缓钻孔速度，采用大功率钻机以便消除卡钻现象。5.2.3锚杆制作安装1、 锚杆制作1） 预应力锚杆采用①32高强精扎螺纹钢，根据锚杆设计长度、垫板、螺帽厚度、外锚头长度以及张拉设备的工作长度等，确定适当的下料长度进行下料。当单根长度不够时采用连接器接长，不得采用任何形式的焊接。2） 剪裁锚杆，应使用砂轮机切割，不得采用氧割或电焊。根据设计图纸尺寸，在锚杆上安置定位支架，用粘结或绑扎固定定位支架，绑扎时一定要捆扎牢靠；3） 锚杆制作完成后，进行外观检验，按锚杆长度，规格对应孔号进行编号；4） 锚杆制作完成后尽早使用，避免长期存放；锚杆应存放在干燥、清洁的地方，锚杆体裸露部分应用浸渍油脂的纸张或塑料布进行防潮处理，不得受到机械损坏。5） 锚杆自由段防腐处理：内涂无水黄油，外套聚乙烯塑料套管，套管直径大于锚筋外径5mm〜10mm，与锚固段接合处用密封塞封闭密实，以防注浆时浆液进入自由段。锚杆防护构造见图5.2.3。2、 锚杆安装1） 锚杆安装前对钻孔重新进行检查，对塌孔、掉块进行清理或处理。2） 推送锚杆时用力要均匀一致，防止在推送过程中损伤锚杆配件和防护层，并注意在推送过程中不得使锚杆体转动，应确保将锚杆体推送至预定的深度；3） 推送困难时，将锚杆抽出，对抽出的锚杆仔细进行检查，并对配件安放固定的有效性、防护层的损坏程度、孔的清洁度进行观察，当发现锚杆体配件有移动、脱落或锚杆体上粘附的粉尘和泥土较多时，应加强配件的固定措施并对其它钻孔进行检查，必要时对钻孔重新进行清理。1锚貝泊—•过渡牌（餘内注人防惰刑）皿一特封】4一锚軒注讓沁一注人防瞒套管出对中克架I7顼应力筋村胡一垫除图5.2.3锚杆防护构造示意图5.2.4压力灌浆1、 灌浆材料选用纯水泥浆，水泥采用P.042.5以上普通硅酸盐水泥，水灰比为0.4〜0.45左右，其流动度要适合泵送。如灌浆采用砂浆，则要求灰砂比为1:1或1：0.5（重量比），水灰比0.4〜0.5,选用中砂，并要过筛。2、 水泥浆液的抗压强度要大于25MPa,塑性流动时间要在22s以下，可用时间应在30〜60min,为加快凝固，提高早期强度，可掺速凝剂，但使用要拌均匀，整个浇注过程须在4min内结束。3、 边坡防护使用的是自由段带套管的预应力筋,宜在锚固段长度和自由段长度内采取同步灌浆；将水泥浆经胶管（或用1根©30mm左右的钢管作灌浆管）推入孔内，在孔端注入锚浆。灌注压力一般为0.4Mpa左右，随着水泥浆的灌入，应逐步将灌浆管向外拔出自至孔口，在拔管过程中应保证管口始终埋在砂浆内。灌浆时，压力不宜过大，以免吹散浆液和砂浆，待浆液或砂浆回流到孔口时，用水泥袋纸等捣入孔内，再用湿粘土封堵孔口，并严密捣实，再以0.4Mpa〜0.6Mpa的压力进行补灌，补灌时稳压2min，浆液冲破第一次灌浆体，向锚固体与土的接触面之间扩散，使锚固体直径扩大，增加径向压应力。由于挤压作用，使锚固体周围的土受到压缩，孔隙比减小，含水量减少，也提高了土的内摩擦角。稳压数分钟后即可完成。5.2.5框架梁施工框架梁采用C25混凝土整体浇注，基础先铺垫2cm砂浆调平层，再进行钢筋制作安装，钢筋接头需错开，同一截面钢筋接头数不得超过钢筋总根数的1/2,且有焊接接头的截面之间的距离不小于1m.如锚杆与竖梁箍筋相干扰，可局部调整箍筋的间距。然后支牢模板，并在锚杆前端套上2.5inPVC管。采用分段浇筑砼，浇筑时振捣要均匀、密实，，尤其在锚孔周围，钢筋较密集，一定要仔细振捣，保证质量，若遇局部架空则采用M7.5浆砌片石嵌补。5.2.6预应力张拉与锁定1、 待框架梁砼强度和锚固段浆体强度达到设计强度80%时方能进行张拉。2、 张拉采用“单控法”即利用拉力来控制锚杆应力，以控制油表读数为主。3、 安装锚具前，要对锚具进行逐个严格检查。预应力锚杆张拉前，依次安装垫板和工作锚螺母，千斤顶就位，套上工具锚并拧紧工具锚螺母。4、 将锚垫板表面清除干净，锚具安装应与锚垫板和千斤顶密切对中，并与锚杆轴线方向垂直,千斤顶轴线与锚杆轴线应在同一条直线上。5、 根据设计每孔施加预应力，张拉采用液压式千斤顶，由它的校准方程反算出油表读数。锚杆正式张拉前，按10〜20%的设计张拉荷载张拉，使各部位接触紧密，然后按设计荷载的25%、50%、75%、100%和110%分级张拉，最后持荷10min后卸荷锁定。张拉顺序采用循环张拉，按先左右后中间，先上下后中间和先对角后中间的作业原则进行。5.2.7封锚锚筋锁定后，用机械割除余露锚筋，用C25砼封满锚垫板及锚头各部分空隙。材料与设备材料表表6.1 材料表序号材料名称技术规格及型号数量1高强精轧螺纹钢①32按图纸设计2普通硅酸盐水泥42.5MP按浆液配合比来计算3细骨料粒径W2mm含泥量W3%4拌合水PHM4设备表表6.2 机具设备表（指一^孔作业）序号材料名称技术规格及型号数量1潜孔钻机KZS-1001台2空压机VFY-13/7-C1台3液压千斤顶65t1台4油表1.6级2个5注浆泵JZB-110/121台6灰浆搅拌机UJW2001台7.质量控制每批锚杆材料均应附有生产厂家的质量证明书，应按施工图纸规定的材质标准检验锚杆性能。7.2锚杆孔的开孔应按施工图纸布置的钻孔位置进行，其孔位偏差应小于10cm。7.3锚杆孔深度必须达到施工图纸的规定，孔深偏差值不大于5cm。锚杆水泥砂浆的配合比以及拌和的均匀性要达到要求。锚杆体放入锚孔前应清除钻孔内的石屑与岩粉。7.6灌浆后，浆体强度未达到设计要求前，预应力筋不得受扰动。安全措施8.1施工场地平整，脚手架搭设要牢固，防止钻机和其他设备倾斜掉落。8.2张拉前检查各高压管接头的可靠性，防止高压管爆裂伤人；千斤顶前严禁站人。8.3各设备的电路应经常检查，做到安全用电。环保措施合理安排作业时间，避免夜间施工，使施工噪声对周围环境影响减少到最低程度。适当控制机械布置密度，条件允许时拉开一定距离，避免机械过于集中形成噪音叠加。粉尘的作业环境中作业，除洒水外，作业人员还配备劳保防护用品。工程完工后，及时进行现场彻底清理，并按设计要求采用植被覆盖或其它处理措施。9.5在施工现场常有大量含泥砂和水泥浆的泥浆水，对这部分泥浆水要及时予以处理。一般做法是使其经排水沟流至集水井，清水用水泵从上面抽走，下面的泥砂及时挖出，用专用的罐车运送到大容积的沉淀池，定期抽出池内上层浮水，再处理下面的稀泥。效益分析利用预应力锚杆框架梁在边坡加固中应用，可减少边坡因放坡造成的大开挖，从而减少对周边环境的破坏。与高强碳素钢丝相比，本工法采用的高强精轧螺纹钢价格便宜、工艺简单、张拉采用单作用千斤顶，适宜高空作业。预应力锚杆框架梁方格中采用的是挂网喷播混生植物，有效地保持水土流失，同时环保美观。应用实例我公司项目为湖北省宜昌至巴东高速公路一期土建工程施工第十二合同段位于宜昌市夷陵区，起讫里程为K73+935〜K81+000,全长7.065km，线路所经地区山高坡陡。其中k74+432-k74+570路段左侧为高路堑边坡，最大边坡高度57.6m，第一、七级为挂网喷混生植物，第四、五、六为普通框架锚杆