锚索桩板墙加固高陡边坡工法

锚索桩板墙加固高陡边坡工法一、前言铁路或公路以深路堑方式通过山丘地段，在以往的设计和施工中一般采用重力式路堑挡土墙或抗滑桩加固边坡，但对于岩层走向与线路夹角小于35度，岩层间夹有软弱夹层时，采取上述加固办法很难保证路堑边坡的稳定，但采取预应力锚索桩板墙加固岩层走向与线路夹角在10～350之间高且陡的路堑边坡收到很好的效果，为此，收集了以往的预应力锚索桩的施工经验，以及在渝怀铁路现有预应力锚索桩板墙施工的实践中获得的锚索桩板墙工艺及实测的技术参数，经总结形成本工法。二、工法特点1、施工工艺简单、完善，可操作性强，劳动强度低。2、使用通用的机械设备，节约工程成本。3、根据岩层走向与产状，灵活改变锚索孔钻进方向，达到最佳锚固与支挡。4、锚索及挡土板自上而下施工，自开挖路堑就约束桩身位移和减少开挖后路堑边坡的暴露时间，从而预防路堑边坡失稳。三、适用范围该工法适用土质、风化破碎的软质岩，洁方量大、岩层间夹有软弱夹层的高陡边坡及高层建筑的深基坑等工程项目。四、施工工艺(一)工艺原理桩前岩自上而下分层开挖，开挖后及时施工预应力锚索及挡土板；挡土板防止桩间岩土位移，后背岩土对挡十板十压力通过挡土板与桩身的连接结构传至桩身，桩身通过锚索的预张拉力对岩土体产生被动十压力，从而锚索桩和挡十板的复合结构约束了岩土体的位移：桩前一岩土层开挖后，及时施工预应力锚索及挡十板，减少开挖后岩土的暴露时间和约束了桩身位移，从而增强了岩土体的稳定性(受力结构见图1)。注：1．图中F锚—岩是钢绞线在张拉时，岩体受到的磨擦力，该力和钢绞线受到岩休的裹着力F岩—t8为一对反力，F岩—锚和桩受到锚萦的拉力N锚—N为一对平衡力。2．锚索在受到张拉时仗桩受到N锚－桩，从而桩产生向后的位移倾向使桩背岩土受到挤压，即桩背岩十受到桩的F锚岩力作用，桩背岩十的位移受到约束，从而保证了岩土的稳定。(二)施工工艺总体施工工艺流程2、桩锚施工(1)施工准备审核图纸，现场调查工程地质情况，备齐必要机具、材料；测量放线，定出桩位：做好桩区地表截、排水工作；孔口搭设雨蓬，开挖面用水泥砂浆封闭防护等o(2)挖孔为防止山体滑塌，减少施工中相互干扰，采取间隔式施工。对于松散、软弱、风化岩层采用人工开挖，对于坚硬岩层及孤石采取孔内爆破的方法，为使护壁支撑不因爆破而损坏，爆破采用浅眼小炮多次爆破。爆破时严格控制装药量，同时准备好施工人员迅速撤离爆破现场。孔内排水应根据孔渗水量大小，分别采取人工外排水或泵排水，孔内排出的水引流远离桩位o(3)锁口及护壁锁口高度为1m，厚度为0．3m，扩壁厚度为0．2m，每次扩壁高度为l～2m，锁口及护壁均采用C15砼，护壁直护至路肩标高。在每节护壁拆模后及时在护壁内侧面严格地定出预埋Φ32联接钢筋位置，并用风钻钻孔(Φ32的联接钢筋须钻Φ49圆孔)；在施工至有锚索孔时，扩壁拆模后，在扩壁内侧面严格定出锚索孔的位置，并用风钻钻成Φ170mm的孔径(桩上锚索孔定位必须准确，以确保锚索在桩身规定位置穿过)。(4)钢筋工程钢筋采取集中制作，孔内绑扎。纵向受力钢筋的接头采用焊接接头，在绑扎钢筋前，按设计位置预埋Φ32联结钢筋，在绑扎桩身钢筋过程中与桩身钢筋绑扎在一起。(5)模板工程孔内护壁砼模板采取定型的钢模，地面以上采取竹胶板。(6)浇筑砼桩身砼一次浇筑完毕，在浇注至有锚索孔前，预埋下顷角为15度的Φ150PVC管，预埋Φ150PVC管前，Φ150PVC管两端头用塑料薄膜包裹，以防砼在捣振过程进入PVC管中。工艺流程见下图：3、桩前岩土开挖(1)桩身施工完毕，对桩身应随机抽取30％的桩做无损检测，抽检合格率达100％，桩身砼强度达到设计强度75％后，方可开挖桩前岩土体。(2)桩前岩土体应分层开挖，每一分层开挖高度不大于2.5m，有硬质岩层应进行控制爆破，距桩1m范围岩石，应采用预裂爆破。(3)开挖后应及时施工挡土板和锚索，待锚索施工完和挡土板达到设计强度70％后，方可开挖下层岩土体。4、锚索施工(1)、一般规定锚索采用8Φ15．2mm的高强度低松驰钢绞线制作，钢绞线强度不低于1860MPa。锚索由锚固段、自由段、张拉段组成，锚阅段长度按设计要求确定，一般取锚索设计长度的1／3～l／2作为锚固段长度，自由段采用塑料套管隔离防护，裸露部分需作防腐处理，全孔范围内采用M35号水泥砂浆灌注，注浆压力为0．6～0．8MPa，锚索钻孔孔径采用Φ130，锚索钻孔深度及锚索长度、初始预应力、超张拉预应力见具体设计图。③、锚索张拉前选择3孔锚索进行检测试验，以确定锚索锚固力与设计锚固力相符，每孔8束锚索试验荷载为1400kN。锚索张拉分两次张拉，第一次张拉到设计的初始预应力，间隔3—5天后，第二次张拉按初始预应力的15％进行超张拉并锁定。④、伸长量的计算为了检查在张拉时锚索有没有发生位移，需对锚索的理论伸长量和实测伸长量进行比较，确定锚索的锚固质量，理论伸长量计算公式：△l＝(FP*1)／(Ap*Es)Fp一预应力筋的平均张拉力kN，这里取张拉端的拉力oL一预应力筋的自由段长度(m)Ap一预应力的截面面积(mm2)，Ap=140mm2Es一预应力筋的弹性模量(kN／mm2)ES=190kN／mm2(2)、钻孔钻了孔是锚索施工中控制工期的关键工序，本段要求采用干钻，为了提高钻孔效率和保证钻孔质量，采用MGJ—50型钻机，该钻机所配钻杆是统一规格，按锚索设计长度将钻孔所需钻杆摆放整齐，钻杆用完，孔深也恰好到位，在钻孔过程中做好钻孔地质情况记录，钻孔结束后用一根聚乙烯管复核孔深，并以高压风吹孔，待孔内粉尘吹干净，且孔深不小于锚索设计长度时，拔出聚乙烯管，以织物塞好孔口备用。钻孔异常情况的处理：渗水的处理。在钻孔过程中或钻了孔结束后吹孔时，从孔中吹出的都是一些小石粒和灰色或黄色团粒而无粉尘，说明了孔内有渗水，岩粉多贴附于孔壁，这时，若孔深已够，则注入清水，以高压风吹净，直至吹山清水；若孔深不够，虽钻机工作，钻杆仍有进尺，也必须立即停钻，拔山钻具，洗了孔后再继续钻进，如此循环，直至结束。有时孔内渗水量大，有积水，吹出的是泥浆和碎石，这种情况下岩粉不会糊住孔壁，只要冲击器工作，就可继续钻。如果渗水量太人，以至淹没了冲击器，冲击器就可自动停止工作，应拔出钻具进行压力注浆、补钻，此时注浆液采用掺入水泥用量2％水玻璃(Na2Si0。)的水泥砂浆。泥浆糊孔、塌孔的处理。泥浆糊孔时退出的钻杆被泥浆裹住，此时钻具全部退出采用孔底压浆法全孔压浆，浆液为同标号的水泥砂浆和水玻璃的混合液，发现浆液外流时，停止注浆，24小时后重新钻孔；塌孔的主要标志是从孔中吹出黄色岩粉，夹杂一些原状的石块，这时，不管钻进深度如何，都要立即停止钻进，退出钻具，按照泥浆糊孔进行同样处理。(3)、锚索制作锚索可在钻孔的同时在现场进行制作，锚固段采用波纹形状，自由段及张拉段采用直线形状。钢绞线露在桩身外的长度根据张拉设备而定，将截好的钢绞线平顺地放在作业台架上，量出锚固段和锚索设计长度，分别作出标记。在锚固段安装隔离支架，间距100cm，两对支架之间扎紧固环一道，中间穿Φ22的聚乙烯硬塑料注浆管，最后在锚索端头安装上导向尖锥。锚索结构见下图。(4)、锚索安装锚索安装前，再用高压风清孔，锚索安装要顺畅进入，若中途受阻，说明孔内可能出现塌孔或掉块，需立即拔出锚索，安排钻机重新清孔，然后及时下索。(5)、注浆下索后立即注浆，严禁下索后放置时间过长，特别是夹土层的锚索孔。注浆采用孔底注浆法，通过注浆管砂浆由孔底注入，空气由锚索孔排出。待新鲜水泥砂浆从孔口流出后，安装止浆塞加压注浆，直到注浆压力达到0．6～0．8MPa，停止注浆。为减少水泥浆凝固时的收缩，可在水泥浆中加入少量(约为水泥用量的0．005％～0．015％)的铝粉，可使水泥砂浆在硬化过程中膨胀；为了保证孔道内水泥砂浆密实，可在水泥浆中加入适量的减水剂，水灰比可减小到0．35，采用的外加剂须对钢绞线无锈蚀作用。序号异常情况处理办法1打若仍立是外锚的被是外被时若孔管不孔多砂须出清待内浆到度右新机钻工2资原遇溶带对此应连地掺剂注浆到a中长浆有从出量常的必拔对行合浆有流索泥度计0时成索有反才溶带使功(6)、砼斜托施工斜托是一个受压构件，它把锚具的集中荷载传递到桩身，斜托表面必须与锚索轴线垂直。为了使斜托表面与锚索轴线垂直，预先将一根外径与Φ150PVC管内径相同的薄壁钢管和钢垫板正交焊牢，浇注斜托前将钢管的另一端插入预埋的Φ150PVC管即可，斜托为C35砼，施工时严格按实验室提供的配合比进行配料，一次浇注，均匀振捣。(7)、锚索的张拉待斜托及水泥砂浆强度均达到70％以上时，方可进行锚索的张拉。张拉锚索前需对张拉设备进行标定，标定时，将千斤顶、油管、压力表和高压油泵联好，在压力机上用千斤顶主动出力的方法反复试验三次，取平均值，绘出千斤顶出力(kN)和压力表指示的压强(MPa)曲线，作为确定锚索张拉力的重要依据。压力表初始起动压强不完全相同，标定时必须注明标定时的压力表号和对应的千斤顶号，使用中不得调换。压力表损坏或折装千斤顶后，需作重新标定。张拉采用每孔8束钢绞线单根对称张拉，张拉分二次进行，第一次拉至初始预应力，间隔3—5天后进行第二次张拉，张拉至超张拉应力并暂时锁定，每次张拉的稳定时间为2～3分钟，在张拉过程中做好锚索伸长量和相应张拉力的记录，并把实际伸长量与理论伸—长量进行比较(允许偏差为±5％)，如超过允许偏差，就暂停张拉，分析原因，如果是单根钢绞线的实际伸长量超过允许偏差，则先张拉本孔其他钢绞线，最后整孔锚索张拉力能满足设计要求，如果单根钢绞线发生位移，且整孔锚·索张拉力达不到设计要求，则必须把钢绞线全部拉出重新清洗钢绞线＼钻孔、下索、注浆、张拉；若伸长值偏小，可采取超张拉措施，但张拉力不大于0．8fptko每孔锚索张拉及桩前十开挖过程中，对桩身位移进行测量，对锚索测力计读数进行分析，如发现异常要及时与设计单位联系o5．挡土板施工(1)一般说明挡土板通过与桩身的联结结构，把桩间十压力传递至桩身，挡十板形成简支结构(如下图)，挡土板宽一般般为50ccm，设两两个Φ50泄水孔，泄泄水孔后设设0．3xo．3XO．15m无砂砂砼板。挡土板施施工是白上上向下一层层一层施：：l两层间挡挡十板无法法采用现浇浇法施工，因因此挡土板采用现浇浇和预制挂挂板相结合合的施工方方法进行施施工。(2)挡土板板施工①钢筋筋加工及制制作钢筋应应在施工场场地集中加加工、绑扎扎。②模板板设计模板采采用新竹胶胶板按设计计尺寸加工工，用∠50X∠50X5角钢作钢钢楞，采用用[18槽钢加工的简易桁架架，通过桩桩身预埋联联结钢筋形形成简支结结构加固模模板。③挡土土板及无砂砂砼预制挡土板板及无砂砼砼板应预先先预制完，特特别是挡土土板，以保保证预制挡挡土板在起起吊前砼强强度达到设计强度度的70％以上。④挡土土板现浇a、挂挂线一层桩桩前岩土体体开挖后，准准确定出该该层最低一一块挡土板板底部标高高，在联结结钢筋上定定出挡土板外观面面所在位置置，并标记记。b、铺铺设底模和和挂上已绑绑扎好的钢钢筋笼，安安装钢垫板板，外侧面面与联结钢钢筋上标记记处于同一平面上，对对钢垫板与与联结钢筋筋接触处进进行点焊。c、立立模立正面面模板和端端头模，正正面模板内内侧面紧贴贴钢垫板，并并安装简易易桁架和通通过联结钢钢筋加固正面模板板。d、浇浇注砼砼的拌拌合采取强强制式搅拌拌机现场拌拌合，翻斗斗车运输到到位，人工工翻砼浇注注并均匀捣捣固，每块挡土板浇注注前应安装装好无砂砼砼板和泄水水孔，一块块挡土板一一次浇注成成型，浇注注完毕后，顶面找平一次，前前一块挡土土板浇注完完后砼强度度达到4MPa后才可浇浇注下一块块挡土板。在在浇注第四四块挡土板板时，应预预留山超出出挡土板宽宽度l厘米的宽宽度以便挂挂板。⑤挡土土板挂板(如下图)把已预制的挡土土板起吊放放置于简易易支架上，采采用两台千千斤顶同时时顶进至预预定的位置置，并预先先在泄水孔孔后安装无无砂砼板。⑥帮条条锚具施工工：在两桩桩间一层挡挡土板浇注注或挂板安安装完，及及时进行帮帮条锚具施施工：(如下图)，帮条锚具的施工严格格按有关规规范要求保保证焊接质质量。⑦封锚锚挡土板板施工完后后，在量测测桩身和锚锚索应力稳稳定的情况况下，并按按设计要求求对锚索进进行检测试试验均满足足设计要求求后，才可可以对锚索索及帮条锚锚具进行封封闭。预应应力筋锚固固后的外露露长度应不不小于100cm，多多余部分宜宜用砂轮锯锯切割。序号名称规格单位数量1潜孔钻MGJ-50台22空压机BH-12/77台23砂轮机400型台14电焊机5010W台15注浆机CGJ-30CC台26砂浆搅拌机JQ350型台17千斤顶25t台38高压油泵4L台3六、劳力组织1、现场指挥挥人员：11人2、技术人员员：2人3、材料员：：1人4、试验员：：1人5、起重工：：2人6、搅拌机司司机、空压压机司机：：4人7、电工：11人8、钢筋工：：5人9、电焊工：：2人10、钻孔：：5人11、普工工：25人七、质量控制1、严格格按设计文文件和施工工二规范要要求组织施施工。2、开工工前，编制制详细的单单项工程施施工组织设设计，对现现场操作人人员进行技技术交底，并由领导、工程程技术人员员和质量检检查人员跟跟班指导。3、严格格检验各种种原材料，通通过多次试试验选择最最佳配合比比，特别是是向锚固端端压入的高标号水泥砂浆浆配合比。4、严格格控制每道道工序质量量，上道工工序合格后后方准进入入下道工序序。5、认真真做好钻孔孔、张拉和和桩位移测测量等过程程的原始记记录。6、锚位位点放线，各各方向允许许误差±1cm。7、脚手手架的搭设设必须稳定定，对紧闹闹件的紧固固必须有专专人复核。8、在预预埋PVCC管时，就就要将孔位位方位倾角角定准确，使使其误差不不超过倾角角±0．5度，方位角±l度。9、锚索索孔径允许许误差±2mm。10、洗洗孔干净彻彻底，孔中中不得留有有岩粉和水水。11、锚锚索的编制制要确保每每一根钢绞绞线始终均均匀排列，平平直、不扭扭不叉，锈锈、油污要要除净，对有死弯弯，机械损损伤及锈坑坑者应剔出出。12、安放锚索要保保证锚索孔孔壁有不少少于lcm的注浆厚厚度，锚索索安放要平平直，张拉拉段要放在锚索孔中中央。13、立立挡土板模模板前，模模板应清洗洗干净并涂涂脱模剂，立立挡土板模模板要挂线线以保证挡挡土板在同一平面面上。14、帮帮条锚具严严格按有关关规范要求求施工以保保证焊接质质量。八、安安全措施l、各各种机械设设备均山专专人持证上上岗操作，使使用前由专专职人员检检查、试运