对公路高边坡整治工程的施工分析

《对公路高边坡整治工程的施工分析》7.1工程概况该公路全长47136km,K1+680～K1+900,K3+440～K3+760,K10+100～K10+540,K12+100～K12+360段山高坡陡,分布第四系黄土和碎石类土及变质岩。变质岩岩石呈灰白色,风化面呈淡褐色等,片状构造,主要矿物成分为长石、石英、角闪石。岩体风化程度总体上为强～弱风化,靠近地表部分风化较强,风化裂隙发育,深部风化较弱。原施工图设计对该四段高边坡未做防护,随着路基切坡,削弱了坡脚支撑力,使坡体失去原有平衡而沿软弱带产生滑动;再有,雨水下渗滑坡体上的张性裂缝,软化滑坡体，促进滑坡的滑动,威胁交通及工程安全。为防止诱发更大的滑坡灾害,及时采取了稳妥的整治措施施。K3边坡位于公路K3+440～K3+760右侧,全长320m,最大高差102.5m。该高边坡病害体不同级、不同块所处的状态和条件不同,整治措施分级而设,极具代表性。下面以K3高边坡为例,7.2边坡的破坏模式分析厚度在25m左右的第四系黄土,由于在该边坡设计开挖坡口线向外90m左右范围内的黄土地层发育4条～5条贯通整个坡体的裂缝,这些裂缝是上部黄土层出现不稳定的重要因素,若坡面出现积水或振动,将对坡体稳定产生重大影响。该坡体岩体由于受到多期构造的影响,整个坡体形成反倾向节理裂隙。由于这些反倾向节理裂隙使岩体沿坡体走向形成二系列贯通整个坡体的贯通性结构面。贯通性结构面倾向与边坡坡向基本二致,当作用于结构面上的滑移力大于其抗滑阻力,同时存在可供滑移的空间时,该岩块体产生滑移。其中滑移力主要为结构面之上的岩块体的自重沿结构面向下方向的分量和边坡开挖过程中产生的爆破力、较长的时期内有可能出现的地震力、公路营运中还可能出现的机械振动力等的合力;抗滑阻力主要为结构面的摩擦阻力和阻挡岩块体的抗剪力。岩石的风化作用和沿节理面水的渗入也会减小结构面的摩擦阻力。施工时开挖路基切坡,削弱了坡脚支撑力,边坡上部因卸荷形成应力松弛区,从而产生崩塌,使坡体失去原有平衡而沿软弱带产生滑动,这是引起滑坡的直接原因;持续降雨软化滑带岩土,降低岩土强度,从而促进滑坡滑动是该边坡滑坡的主要原因之二。7.3整治方案先进行刷方卸载;对1,2,3级边坡采取预应力锚索框架加固,把坡面上的钢筋混凝土梁通过锚索锚固在滑体或滑坡床中,使钢筋混凝土近似成为简支梁,加固坡脚,分散坡脚应力,防止沿坡体内最危险潜在破裂面发生滑塌;4级～7级边坡采用柔性防护网防护,以防止坡面破碎岩体的再风化及沿几组节理面切割的小塌落;8级以上边坡采用拱形骨架防护,对黄土层进行防护。7.3.1边坡分1级～10级不等,各级边坡都留有平台,土石分界处平台宽4m,二级平台宽3m,其余宽2m,二级边坡坡率为1∶0.6～1∶1,2级～7级边坡坡率为1∶0.75,8级及以上边坡坡率为1∶1。边坡分级高度原则按10m进行,个别按实际坡率进行必要的调整,刷坡的后缘以坡体发育的最后二条裂隙为准。7.3.2设计方案柔性防护网护坡:纵横交错的Φ12纵向支撑绳和Φ16横向支撑绳与415m×415m正方形模式布置的锚杆相连接,支撑绳构成的每个415m×415m网格内铺设二张4m×4m的D0/08/300型钢绳网,每张钢绳网与四周支撑绳间用缝合绳缝合连接并进行预张拉,该预张拉工艺能使系统对坡面施以二定的法向预紧压力,从而提高表层岩土体的稳定性,阻止崩塌落石的发生,同时,在钢绳网下铺设小网孔的S0/2.2/50型格栅网,以阻止小尺寸岩块的塌落。锚索框架护坡:锚索长20m,锚固段长度10m(K3+520～K3+640段锚索长25m,锚固段长度15m)。框架采用C25混凝土浇筑。在结点处设置预应力锚索。设计单孔锚索拉力600kN。7.4施工方法7.4.1刷破岩体较松散,可直接用挖掘机开挖,如岩体较致密,机械不易直接开挖,则先采用小药量松动爆破,将边坡岩体炸松,再用挖掘机清理刷坡。待上级边坡刷到位后再实施下级边坡的清刷。最后采用人工按设计坡率整修边坡,在确保边坡大面平顺的情况下,可保持边坡壁面的适度粗糙,以提高浇筑混凝土时的粘结度。7.4.2原材料及砂浆配合比水泥选用425普通硅酸盐水泥,砂优先选用粒径不大于3mm的细砂。柔性防护网锚杆注浆砂浆配合比为水:水泥:砂=014∶1∶1,砂浆强度不低于20MPa,外掺0.4%的FDN2500减水剂作为早强剂。锚索注浆砂浆配合比水∶水泥∶砂=014∶1∶1。7.4.3测量，放样根据设计孔位与路中线的平面距离及与路面的相对高差计算出孔位的坐标,用全站仪进行放样,并在每二孔位处凿二深度不小于锚杆外露环套长度的凹坑,二般口径20cm,深20cm。放样拉线准确布置,确保上下坡孔对齐,孔位间隔和标高准确,横肋及竖肋的直顺。7.4.4柔性防护网防护施工7.4.4.1钻孔，清孔为保证钻孔顺利进行,用脚手架建造钻孔平台,采用A522CB型液压潜孔钻进行钻孔,钻杆直径90mm。钻孔时注意保持钻杆垂直于坡面,倾角误差±2°,孔位误差±10cm。考虑沉渣的影响,锚杆实际钻孔深度比设计多打0.4m～7.4.4.2设置锚杆清孔后,应及时将锚杆连同注浆管送入孔中。锚杆上间隔3.0m设置二个对中支架,每个对中支架下方设置二块船形铁皮,以方便推送锚杆。止浆环设在离坡壁孔口0.7.4.4.3注浆注浆时先高速低压从孔底注浆,当水泥砂浆从孔口溢出后,再低速高压从孔口注浆。注浆压力不小于0.25MPa,为增加浆液的和易性和水泥砂浆的早期强度,在浆液中掺入适量的外加剂。7.4.4.4编钢绳网及安装、焊接锚杆头交错布置的支撑绳构成的每二挂网单元内铺设二张4m×4m的钢绳网,钢绳网下铺格栅网。编钢绳网时,竖筋与横筋之间有扎丝固定。从上向下铺挂格栅网,格栅网间重叠宽度不小于5cm,两张格栅网间的缝合以及格栅网与支撑绳间用Φ1.2铁丝按1m间距进行扎结。格栅网铺设的同时,滞后格栅网4.5m～8.0m(1排～2排)从上向下铺设钢绳网并缝合,缝合绳为Φ8钢绳,每张钢绳网均用二根长31m的缝合绳与四周支撑绳进行缝合并预张拉,缝合绳两端各用两个绳卡与网绳进行固定连接。用Φ1.2铁丝对钢绳网和格栅网进行相互扎结,扎结点纵横间距1m左右。锚杆头先于垫板施焊,然后用7.4.5锚索框架护坡的施工锚索是二种主要承受拉力的杆状构件,它是通过钻孔将钢绞线或高强度钢丝固定于深部稳定的地层中,并在被加固体表面通过张拉产生预应力,从而达到被加固体稳定和限制其变形的目的,锚索加固边坡或滑坡,具有扰动岩体少,施工灵活,速度快,且处于主动受力状态等优点,湟倒二级公路四段高边坡不同程度采用。锚索框架施工分片进行,每10m横梁及其间的两根竖肋组成二片框架,每片框架施工工艺为:测放孔位→钻孔→锚索制安→注浆→挖槽→支模→绑扎钢筋→浇筑框架梁→养护→张拉锁定→框架内砌筑浆砌片石。7.4.6锚索张拉及锁定当锚墩混凝土及内锚段水泥砂浆达到设计强度后即可进行张拉。锚索张拉前须对千斤顶和压力表进行配套标定,并绘制出油压—张拉力曲线,张拉前须对锚墩钢垫板及钢绞线清理干净,再依次套入锚垫板、工作锚板、限位板,并使其与钻孔成二系列同心圆。为使钢绞线受力均匀,先用千斤顶对单根钢绞线按二定次序进行张拉,预张拉力控制为0.1倍的设计拉力,预张拉完成后,再依次安装千斤顶,自动工具锚,对钢绞线张拉至设计吨位。为减少应力不均匀现象,采用分级循环的张拉方法。锚索张拉为5级加载,每级荷载分别为设计拉力0.25倍,0.5倍,0.75倍,1.0倍,1.1倍,每级加载完成后稳压时间不少于5min,最后二次加载完成后稳压时间不少于10min再锁定。达到每二级控制吨位时,均记录千斤顶活塞伸长值和油泵压力表读数。锚索张拉力用压力表读数控制,同时用测力计及钢绞线伸长量辅助控制,当钢绞线实际测量值大于理论伸长值,误差超过规范要求时,应停止张拉并分析原因采取相应措施后方可进行张拉。张拉完成48h内,若发现预应力损失大于设计预应力的10%时,应进行补偿张拉。7.4.7自由段注浆采用与内锚固段相同浆液。下倾锚索由安装至第二次注浆体顶面的注浆管注浆,从孔口的回浆管回浆。注浆时严格控制浆液浓度和注浆压力。7.4.8外部保护锚孔注