预应力锚杆在边坡加固工程中的应用

杜西岗 马志创 李明东

1 工程概况

拟建邯郸市育华中学综合楼位于河北省邯郸市滏东大街与油漆厂路交叉口的西南角。该建筑26层,采用剪力墙结构,基础采用桩筏基础,实际开挖深度为8 m,局部10.60 m。该基坑平面形状为矩形,长、宽约为152 m,37 m,场地南侧靠西有一自行车库,距离南侧开挖边线约15 m,北侧为油漆厂路,东侧为透绿围墙。用地红线内场地土层情况如表1所示。

表1 用地红线内场地土层情况表

该场地在钻孔范围均见地下水,初见水位埋深3.40 m～5.50 m,稳定水位埋深2.20 m～4.30 m,历史最高水位为1 m,属上层滞水,场地内地下水水位升降主要受大气降水及生活用水补给。施工前进行降水,本工程基坑支护是在水位降低之后的情况下进行的。

2 问题描述

该土钉墙支护工程的南坡施工在6月下旬完成,之后雨季到来,接连几次大雨,南坡的位移与沉降变形显著。经勘查得出,南坡南部存在大面积杂填土,且南坡地势较低,造成雨水大量灌入南坡中,造成南坡严重的变形,见图1。

3 解决方案

发现问题的同时,设计单位,甲方,监理等相关部门立即召开紧急会议,商榷处理方法,且经专家论证,处理结果为补加两道锚索,在原第一道、第二道土钉中间,第三道、第四道之间分别增加一道锚杆,如图2所示。

成孔时,成孔顺序为间隔打孔,以减小因此造成的变形。注浆压力为1.5 MPa,且4 h后二次注浆,当注浆强度达到80%时,安置18号腰梁,用千斤顶对锚杆施加预应力,通过预应力控制土体边坡变形。新增25 m锚杆施加40 kN,15 m施加24 kN。拉力分两次施加,第一次为额定值的70%,第二次至额定值,以避免应力松弛。

4 处理过程及效果

4.1 本工程施工的难点及特点

1)土质复杂,成孔困难;2)由于锚杆设计承载力要求较高,因此锚杆材质采用螺纹钢;3)注浆量大,注浆要求高;4)高空作业,工期紧;5)生态社区对环保及文明施工要求高;6)现场施工单位多,交叉干扰大。

4.2 本工程施工组织的特点

1)进场机械设备种类多,尤其是成孔钻机。本工程选用了四种成孔方式:a.人工洛阳铲;b.电动岩石钻机;c.锚杆冲击钻机;d.潜孔钻。潜孔钻成孔效果最好。由于土质条件复杂,施工中也经常出现卡钻现象。成孔过程中掉落了三套冲击器,25 m钻杆无法打捞;最后只能将所钻孔报废,移位重钻。2)由于锚杆材质为Ⅱ级螺纹钢,为确保锚杆杆体的承载力,锚杆连接采用剥肋滚轧直螺纹钢筋连接技术,接头强度高,性能稳定,连接速度快。3)注浆采用二次高压注浆工艺。浆体渗透半径大,不但为钢筋锚杆提供了足够的抗拔力,还有力改善了土体本身的力学性能,提高了边坡的自稳能力。4)为保证工期,顺利完成施工任务,不可能重复移动脚手架。因此,脚手架搭设量大,高空移动设备占用时间多,钻孔设备、材料和人力一次性投入量大。

4.3 施工过程

7月3号开始第一道成孔,7月12号完成,7月19号第一道施加拉力完成。7月11号开始第二道成孔,7月30号完成,8月7号第二道施加拉力完成。

4.4 测点布置

南坡全长160 m,位移和沉降观测点间距10 m,即位移观测点14个,由东往西依次为 W1,W2,W3,W4等,沉降观测点 14个,由东往西依次为C1,C2,C3,C4等。均布置在坡顶,距坡边1.5 m处。每3 d观测一次,雨后立即观测,成锚杆孔期间每2 d一测,直至处理完工后稳定止。

4.5 变形观测

现取南坡坡顶测点W3,W7,C3,C7观测数据进行比较研究,得出的沉降曲线及位移曲线如图3,图4所示。

4.6 加固效果

1)工程仅用40 d即完工,满足工期要求;2)边坡表面,整体上平顺美观与大自然融为一体;3)上部做的锚杆与挡墙墙面连接后效果较好;4)监测结果显示:变形速率在7月初几次大雨后呈加快趋势。之后,在锚杆孔施工过程中,由于土体带出造成对土体的扰动,致使两道锚杆孔施工后的几天内变形稍有增加,7月5号及7月13号前后的变形证明此变化。但在处理后期,大部分锚杆已经施工完毕,位移与沉降均很快趋于收敛。

5 结语

1)连续观测结果表明:边坡的加固方案科学合理。既保证了边坡的安全,又节约了资金。如采用其他方案,如桩、板或墙,估计工程造价可能是现在的3倍以上。2)设计方案的调整与变更及时而准确。既不浪费,又不冒险。为今后土质边坡加固工程的设计与施工积累了宝贵的经验。3)土层锚杆技术在高边坡的加固治理工程中,具有很好的适应能力。尤其是预应力锚杆的二次注浆工艺,不仅保证了锚杆自身的抗拔力,而且使浆液渗入复杂土质孔隙中,对土体具有很好的改良加固作用。4)土层锚杆技术作为一种既经济又适用的技术手段,在边坡治理工程中具有信息化施工的特点。对于施工过程中出现的地质变化及其他重要条件变更具有非常好的适应性,调整起来方便迅速。本工程如果采用其他桩或墙等支护方案,一旦支护结构施工到一定阶段,很难再对设计方案进行及时有效的变更。

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