预应力锚索桩板墙的施工技术

■许东坡(福建省交建集团工程有限公司，厦门　361021）

预应力锚索桩板墙的施工技术

■许东坡
(福建省交建集团工程有限公司，厦门361021）

摘要结合厦门机场路二期工程JCII-B合同段A匝道预应力锚索桩板墙工程实例，介绍预应力锚索桩板墙的结构特点、施工工艺、施工方法及施工组织，为同类工程施工提供参考和借鉴。

关键词预应力锚索桩板墙施工技术

1　前言

在道路通过地形复杂、地面横坡较陡、边坡高度较高的地区，有时采用普通的挡土墙形式，由于挡土墙过高或作业条件困难，不仅施工难度较大，也会给道路的使用带来较大的安全隐患，甚至挡土墙的高度会超过设计规范允许高度，但如采用桥梁跨越又会造成经济上的浪费。预应力锚索桩板不仅在技术上安全、可靠，在经济上也较桥梁工程更为节约。

厦门成功大道二期工程JCII-B合同段湖里大道互通立交A匝道AK0+127.2～K2+520.55段右侧路基边坡高度为10.0～10.9m，受周围建筑物(建龙大厦）的影响，无法采用放坡开挖，为了确保施工安全及结构稳定，设计采用预应力锚索桩板墙加固路基边坡。

2　工程概况

预应力锚索桩板墙采用人工挖孔灌注桩，桩径90cm，桩长15.7～16.2m，桩身及护壁、腰梁、挡土板、锁口梁均采用C30砼。锚索采用拉力型普通预应力锚索，采用3Φs15.24钢铰线，锚具为采用OVM锚具。锚杆浆液采用P.O42.5普通硅酸盐水泥浆，水灰比0.45～0.55，注浆体设计强度不低于30MPa。桩板墙立面布置如图1所示，桩板墙平面布置如图2所示。

图1　桩板墙立面布置图

图2　桩板墙平面布置图

3　施工工艺

3.1施工工艺流程

预应力锚索桩板墙的施工工艺流程如图3所示。

图3　预应力锚索桩板墙施工工艺流程图

3.2主要施工方法

3.2.1桩基施工

⑴开工前做好“三通一平”准备工作，对危险边坡进行临时支撑防护。准确定出各桩孔的开挖尺寸线，结合地形做好桩区周边地面截、排水及防渗工作。

⑵本工程共30根桩基，按设计全部采用人工挖孔施工，桩径为90m。由于桩基间距仅2.2m，为确保成孔施工安全，计划隔一个桩位分两批开挖。第一批灌注成桩后，再进行第二批桩基施工。土质部分开挖用洋镐和钢钎；软、风化岩石利用风镐；灰岩、板岩人工用钢钎硬凿；有地下水用7.5kW、20～40m扬程的潜水泵抽水，人工凿除后，遇到整体岩石或孤石部分采用井下爆破：少药多炮，防止超挖扩孔及爆破对孔壁的扰动；打眼、放炮时孔内水位尽量降低，以便合理准确控制炮眼位置，以防超爆、超挖。

开挖时孔口应及时锁口，挖掘及支撑护壁两个工序应连续作业，护壁每1m为一节，锁口与护壁、护壁与护壁上、下节间用带弯钩的纵向钢筋搭接绑扎。施工期间认真观测井壁变形，在岩质松软或可能滑动的层面应加密钢筋布设，并适当加厚护壁。

⑶钢筋制安含桩基钢筋、护壁钢筋、腰梁钢筋、挡土板钢筋及锁口梁钢筋等内容。桩身钢筋采用单根孔外预制，孔内安装成型的方法施工，主筋接头采用直螺纹连接。钢筋的焊接和绑扎严格按照技术规范及设计图纸要求进行。绑扎成型经检验合格后，方可进入下一道工序。

⑷模板安装主要有桩基护壁模板、腰梁模板、挡土板模板及锁口梁模板等内容。模板支立一般要求一次到顶，模板支架与脚手架分离，避免引起模板变形。在浇筑砼前，用同一种脱模剂涂刷模板，且不得污染钢筋。安装完成后，对其平面位置、顶部标高、节点连接及纵横向稳定性进行核查，并检查钢筋是否有同模板相抵靠，净保护层是否满足要求。浇筑时发现模板有超过允许变形值的可能时，应及时进行调整纠正。

⑸桩身砼灌注采用砼泵辅以溜槽入仓的浇筑方式，且在中途设置一至两道减速设置。灌注砼必须备用发电机及搅拌机，以防止施工意外中止，桩身砼的灌注要求一次到顶，否则视为断桩，桩基砼保护层厚度4cm。当浇筑至预留锚孔处，仔细振捣，以保证锚孔处的砼强度，并有专人指挥及做浇筑记录。当桩身浇注到锚索位置时，要及时准确安装锚索预留钢管(D＝15mm）。注意防止地下水进入，孔底不得有超过50mm的积水；每1～1.5m振捣一次，已保证混凝土的密实度，且相临10m范围内的挖孔作业必须停止，并不得在孔底留人。3.2.2锚索、腰梁及挡土板

桩板墙锚索根据建龙大厦地下室位置进行不同的设计，无地下室段的锚索布置如图4，有地下室段的锚索布置如图5。

图4　桩板墙锚索布置图(无地下室段）

图5　桩板墙锚索布置图(有地下室段）

⑴土方开挖

桩基灌注成桩且达到设计强度80%后方可进行外侧土方开挖，土方开挖应分层进行，每层高度控制在50cm以内，分层开挖到腰梁底标高。

⑵锚索钻孔

①边坡土方开挖到腰梁底标高后进行锚索钻孔。按设计位置、深度和角度准确定位钻孔位置，误差不得超过±5cm。

②钻孔是预应力锚索施工中控制工期的关键工序，为提高钻孔效率和保证钻孔质量，采用钻杆统一规格的潜孔冲击钻机。锚索孔径150mm，锚索钻孔轴线的斜率不大于长度的2%，竖向孔距偏小于100mm。由于钻杆长度均有±5mm的误差，要求实际钻孔深度超出设计孔深0.5m左右，按锚索设计长度将钻机所需钻杆摆放整齐，钻杆用完孔深也恰好到位。为防止恶化边坡岩体的工程地质条件和降低孔壁的粘结性，严禁开水钻进。锚孔下倾与水平夹角为15°，为确保锚孔深度，实际孔深不小于设计长度且不大于设计长度1%，当孔内有不可排出的杂物，应考虑松散物所占据的深度。

③钻进过程中应对每个孔的地层变化、钻进状态(钻速、钻压）及地下水及一些特殊情况做现场记录。如遇地层松散、破碎时应用跟套管钻进技术，以使钻孔完整不坍。如遇坍孔或地下水丰富时，应立即停钻，进行固壁灌浆处理(灌浆压力0.2～0.4MPa），待水泥浆凝固后，再重新扫孔钻进。

④钻孔到位后，用高压风(风压大于0.4MPa）将孔内的岩粉清干净，然后，用预先做好的探孔装置，进行深孔，若探孔时轻松将探孔器送入孔底，钻孔深度符合设计要求，经验收同意后即可转入下道工序。

⑶锚索制作

①锚索制作应对钻孔实际长度进行测量，并按孔号截取锚索长度，每根绞线长度误差控制在10cm左右。在预先平整好的下料场地上(场地要求宽4m、长40m左右）按下料长度进行下料。钢铰线宜使用机械切割，不得使用电弧切割，制作好的锚索应按时的锚索应按对应孔号进行编号；编束前，要确保每根钢铰线顺直，不扭不叉，排列均匀，对有死弯，机械损伤处应剔出。无粘结绞线外套的PE管不管有破损。

②锚索制作应进行防腐处理，钢铰线全长涂刷防锈剂，采用全长波纹套管防护。

③锚索锚固段的架线环和束线环间距为1.5m。锚索头部应放有导向帽，以利穿索入孔。

⑷锚索安装

向锚索孔安索前，要核对锚索编号是否与孔号一致，确认无误后，即可将锚索用人工抬至工作面，用人工将锚索平顺穿入锚孔，当外露部分满足工作长度时即到位，停止穿索。锚索往孔内穿时，索体必须平顺，不得扭绞，同时应避免架线环脱落。锚索安装工作结束后即可进行灌浆工作。

⑸锚索注浆

注浆采用3SNS系列注浆泵，搅拌采用灰浆搅拌机进行。浆液要搅拌均匀，随拌随用，并在初凝前用完。严防石块等杂物混入浆液。注浆采用二次高压注浆，二次高压注浆在第一次注浆体强度达到5MPa后进行，二次注浆压力在2.0～5.0MPa,出浆孔应密封处理。

注浆材料为M30水泥浆，锚杆浆液采用P.O42.5普通硅酸盐水泥浆，水灰比0.45～0.55，注浆体设计强度不低于30MPa，注浆压力大于0.3MPa。边注浆边缓慢抽拔注浆管，保证注浆管口处于浆液面一下。并保证浆体密实、饱和，达到设计浆体强度。待孔口溢出清晰的浆体即可停止注浆。注浆过程中要做好相关记录，并做好试验块。

⑹腰梁施工

安装锚索后进行腰梁的施工，腰梁采用C30砼，砼保护层厚度3cm。先破除桩外侧护壁，保留护壁钢筋；保留的钢筋用于与腰梁和挡土板钢筋连接。模板用胶合板制作，底模安装后绑扎钢筋，腰梁钢筋与桩身预埋筋连接。锚具按设计位置安装定位，固定于钢筋上，安装侧模后浇注混凝土。

⑺锚索张拉

待锚孔注浆体强度达到设计要求后(锚索锚固段注浆体强度大于15MPa并达到设计强度的70%以上），根据回填土的高程(一般高于相应锚孔4m）和监理工程师书面通知即可进行张拉。张拉前须对张拉机具进行配套标定，计算出千斤顶受力与油压的线性方程，用于张拉油压与张拉力的控制。安装锚板前，要用棉纱擦净锚板内的泥沙油污。钢绞线穿入锚板的顺序，力求与钢绞线束绑扎的顺序一致，防止交叉缠绕。锚索自由段采用黄油胶布包裹，锚索自由段穿过腰梁须保持张拉，锚索钢铰线外露长度须满足张拉要求。

锚索张拉应根据填土情况、锚孔数分次分级进行。张拉方式用小千斤顶对每个承载体按由内向外的顺序对称进行张拉，第一级观测时间需稳定10min外，其余每一级需稳定2～5min，分别记录每一级钢绞线的预应力施作情况。张拉过程中必须进行桩位监测和锚索应力的测试工作。锚索张拉控制力不超过锚杆强度标准值的75%。

张拉结束后，将锚板外的钢绞线处理好，不能松散，以备再进行张拉。为防止外锚头的长期暴露，每次结束后应作相应的防护。每级张拉的

稳定时间必须保证，张拉时以张拉油压为主，伸长值进行校核。当出现异常情况时，必须停止作业进行检查，查明原因后方可继续进行作业。

⑻张拉锁定、封锚

考虑对邻近锚索的影响，第一次张拉至抗拔力设计值60%后按要求锁定，为克服地层徐变等因素造成的预应力损失，锚索张拉后的第7天和第14天再分别进行一次整体补张拉，然后按设计锁定值进行锁定，灌注水泥砂浆进行封锚。

按以上工序循环进行到回填土填满到位后，对桩上所有锚索进行张拉锁定，每次张拉需对桩位进行监测。预应力张拉完成后，用手提砂轮机切除多余钢绞线，外留长度20cm。最后桩上保护罩，填充好油脂进行封锚，封锚后保持桩面整洁美观。

⑼挡土板施工

挡土板设计内侧与桩身和土边坡连接，厚度15cm。浇注混凝土时下料和震捣困难，因此，挡土板必须从最底部开始逐段往上浇注。当第二道腰梁锚索张拉完成后，土方分层开挖到设计标高后进行挡土板的施工。3段挡土板分3次浇注。施工时在腰梁内侧设置槽孔，做浇注混凝土时的下料通道。挡土板的钢筋与桩身预埋筋连接；预埋筋的长度除按设计要求外，还要考虑用作挡土板加固模板的长度，加固模板的钢筋也可用焊接加长。挡土板的模板用胶合板制作，用方木做楞，利用桩身预埋筋用蝴蝶扣加固。当第一段混凝土达到一定强度后，拆除模板，进行第二段挡土板的施工。第三段挡土板与锁口梁同时施工。

挡土板为钢筋混凝土矩形板，浇筑时在两侧留有泄水孔。挡土板采用直接搭接桩身的形式，桩、板连接的缝隙不用处理，若缝隙过大可采用沥青麻絮填塞。

⑽设置锁口梁

桩板墙围护桩顶设置60×100cm的锁口梁，以确保桩身整体稳定性。

4　结束语

桩板墙结构在减小工程量、缩短工期、降低成本、节约投资方面相比于桥梁和挡土墙方案在高陡边坡(不利条件边坡）路段有着明显的优越性，且施工简便、结构安全稳定、外形构造美观，运营后养护、维修费用低，病害隐患少。桩板墙在长期实际运用中逐渐完善，不但适用于道路建设，在工民建等高陡边坡地段也可以推广应用。