摘要:基于某公路高边坡采用预应力锚索抗滑桩加固工程实践,通过施工过程工艺总结,概括介绍了预应力锚索抗滑桩的施工技术及其质量控制办法。
关键词:预应力锚索;抗滑桩;施工技术;质量控制
1引言
预应力锚索抗滑桩结构是由桩、板和锚索组成,通过在锚索中施加预应力作用于桩上,桩身来实现承受滑坡推力或土压力,当在桩头加设了预应力锚索后,桩的受力条件发生了根本性的变化,由原来的被动承受滑坡推力变为主动抵抗滑坡推力,桩与锚索共同作用组成一个整体,通过施加大吨位预应力,可使桩身反压在岩土上,形成主动反压支档结构可严格限制滑体的位移再发生,从而达到使被加固体稳定和被限制其变形的目的。
2 工程概况
某高速公路工程项目,其中一标段全长4.06公里。K565+300~+400段路基挖方边坡较高,最高边坡105m,横坡70°~80°,坡面陡峭,边坡开挖装运弃碴较困难,开挖后滑动推力较大,为抵抗巨大的下滑推力,设计考虑边坡稳定,在二级边坡平台上设置一排预应力锚索抗滑桩,锚索抗滑桩桩长27m、桩间距6m、截面尺寸2m×3m 的C25钢筋混凝土浇注。桩头设2孔锚索,锚索长31m和28m两种,锚孔下倾角25°。每束锚索均采用7ф15.24mm钢绞线编制,锚固段长均为10m,单孔设计荷载为900KN,锁定荷载为800KN。锚索的锚孔外偏角为25°。
3预应力锚索抗滑桩施工技术与质量控制
3.1准备工作
路基开挖至二级平台后停止土方施工,开始平整场地,清除坡面危石和浮土,坡面有裂缝或坍塌迹象应加设必要的保护,铲除松散土层并夯实。进行测量放样确定孔桩位置。孔口四周及坡脚挖排水沟,搭好孔口雨棚。安装提升设备,合理布置出蹅路径和材料堆放等,以不增加孔壁压力和影响施工为原则。
3.2施工工艺
1.锚索抗滑桩施工顺序为:测放桩位→清理并稳固桩孔附近坡面→施工抗滑桩锁口→开挖一节桩孔→绑扎护壁钢筋→支模→浇注护壁砼→开挖下一节桩孔→重复上面四道工序直到设计标高→封底→绑扎桩身钢筋→浇灌桩身砼至距桩头2m处,预留锚索孔位→浇注剩余砼。
2.当路堑开挖高程至桩顶标高时,应先施工抗滑桩,待抗滑桩竣工达到强度后,再按边坡设计坡率开挖桩前土体。
3.抗滑桩要按桩排方向及控制桩身的里程、坐标位置准确放线定位。
4.抗滑桩施工前做好地表排水和已开挖边坡清理,并经常性的做好边坡的排查和清理工作。
5.抗滑桩开挖应跳桩分节开挖,严格按设计做好锁口和每节护壁,每节护壁高一般不大于1.0m,做到随挖随护,且护壁各节纵向钢筋必须焊接。
6.浇筑护壁砼时,必须保证护壁不侵入桩截面净空以内。桩坑开挖过程中应随时校准其垂直度和净空尺寸。
8.桩坑挖到设计标高后进行验槽、保证封底砼厚度。
3.3预应力锚索施工工艺
(一)施工工艺流程:
锚孔定位编号→钻机就位→造孔→清孔→ 下锚→注浆初凝→二次劈裂注浆→张拉→补偿张拉→封锚。
(二)钻机就位
考虑到锚孔钻进过程和成孔的倾角、方位和孔径符合及设计规范要求,钻机就位时必须确保对位准确、稳固。
(三)锚孔造孔
1、钻进方法:风动潜孔锤冲击与回转钻进想结合的方法。
2、造孔设备、机具:设备为MK—4液压锚固钻机。
3、破碎地层的钻进措施:在钻孔过程中,有如锚索钻孔遇破碎带,难以成孔,采用固结灌浆进行处理。对个别锚索孔锚固段地层破碎,应加深锚索孔深。
(四)清孔
钻孔完毕,用压缩风冲洗钻孔,直至孔口返风,手感无尘屑,延续5~10min;孔内沉渣不大于20㎝。
(五)钻孔检测
钻孔清孔完毕,进行钻孔检测,合格后进行下锚工作。
(六)预应力锚索体制作
1、预应力锚索制作
(1)使用砂轮切割机下料。长度=锚固段长度+自由段长度+锚墩+张拉长度。
(2)锚固段必须除锈、除油污,按照设计要求邦扎分线环和紧箍环,自由段除锈后要涂抹黄油并立即外套塑料管,两头用铁丝扎紧,并用电工胶布缠封。
(3)组装:(编锚)
①将钢绞线顺直排列在加工平台上,保持长度一致。
②按锚固段1.0m、自由段2.0 m的间距安置紧箍环和架线环,并在隔离架上对应位置安放顺直注浆管,同时注意使注浆管在锚索体中的相对位置满足要求。
③紧箍环是用铅丝绕锚索至少两圈,将其捆扎成纺锤型。
④在锚索体外侧安置对中架,使得预应力锚索在钻孔内居中放置。
⑤锚固段顶部安装导向帽。
⑥对组装好的锚索按照对应的锚索孔进行编号,并妥善放置备用。
(七)下锚
人工下锚。
(八)注浆
根据图纸要求,锚索孔内灌注1:1水泥砂浆,水泥采用525#,砂子采用石英质中砂,水灰比为0.4~0.45,砂浆强度不低于30Mpa.应采用从孔底到孔口返浆式注浆,注浆压力不小于0.4Mpa,注浆时注浆管末端必须保持置于浆面以下1.0m,边注边拨管,以保证孔内注浆饱满密实。
(十)预应力锚索张拉
张拉作业前,按规定对张拉千斤顶,油泵、油压表进行标定,按校订方程和对应设备以指导现场张拉作业。并注意以下事项:
(1)清理锚具、工作夹片及钢绞线表面,将钢绞线按周边序和中心顺序理出,穿入锚具,套上夹片。
(2)推锚具与钢垫板平面接触,调整夹片间隙,使其对称。
(3)按照分级加载程序进行,即由零逐级加载到超张拉力,经稳压后卸荷到设计张拉力进行安装,0—mδ(稳压3min)—δ(m为超张拉系数,δ为设计站拉力)。
(4)超张拉及超载安装,第四循环张拉结束后,在设计工作荷载δ的基础上继续加载至1.1~1.15δ锁定,δ—1.1~1.15δ(稳定6min)。
(5)补偿张拉:锚索应力损失基本稳定后,若锚索锁定的张拉力低于规定的设计值,对锚索进行补偿张拉,实际赋存力—δ(稳定3min)。
(6)张拉注意事项
加载速率每分钟控制在设计应力的10%内;卸荷速率每分钟控制在设计应力的20%内。
钢绞线伸长值:分级测量钢绞线伸长值并做好记录。钢绞线调直不计入钢绞线实际伸长值。
张拉完成后锚具外的钢绞线除留存15㎝外,其余部分切除。用C20混凝土保护的厚度不小于10㎝。
(九)锚墩浇筑
1、锚墩用材料符合国家标准、设计要求,钢筋的机械性能等指标经验合格,钢筋除锈、除油并调查,外表面检查合格。
2、按照图纸要求焊接钢筋并固定于骨架钢筋上,焊接质量符合要求。
3、钢垫板牢固干结在钢筋骨架上,其预留孔的中心位置置于锚孔轴线上,平面上与锚孔轴线正交,其误差不得大于0.5°。
4、按图纸所示锚墩尺寸立模,验合格后,浇筑混凝土,边浇筑边用振捣棒振捣,充填密实。为使锚索能尽早张拉,锚墩混凝土具有较高的强度和良好的早强性能,并与锚固段浆液早强性相配套,锚墩混凝土标号为C25。
5、混凝土浇筑时,需现场取混凝土样,确保锚墩浇筑质量,并给锚索张拉提供依据。
4 结束语
同传统的普通抗滑桩加固路堑的方法相比,预应力锚索抗滑桩通过桩与锚索组成联合受力体系,共同抵御滑坡推力,充分利用了预应力锚索强度高、抗拉性能好、易弯曲、好操作的特点;也利用了钢筋混凝土结构良好的抗剪、抗压性能,与岩土体反压形成自身抵抗滑坡的特点。
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作者简介:牛博(1990-),男,甘肃庆阳人,助理工程师,路桥专业,从事公路与铁路工程的施工和项目管理等工作。