预应力锚固技术在病害边坡补强加固中的应用

2019-08-31 04:06黄瑾文
福建交通科技 2019年4期
关键词:坡面张拉锚索

■黄瑾文

(福建省高速公路集团有限公司南平管理分公司养护中心,南平 353000)

0 引言

预应力锚固技术最大特点是尽可能少地扰动被锚固的岩体或土体, 并通过锚固措施合理提高可利用岩体或土体的强度, 所以预应力锚固技术是最为高效和经济的加固技术,因此得到了各行各业的高度重视和迅速发展[1]。

1 工程概况

福银高速公路南平段AK325+900~AK326+300 段右侧路堑高边坡,邻近肖家坊枢纽互通,该边坡最高7 级。查阅原施工图竣工资料,该边坡防护工程措施主要为:第一级1∶0.5,浆砌挡墙防护,第一级平台宽2m;第二级边坡1∶0.5~1∶0.75,预应力锚杆框架+拱形骨架交错防护,锚杆设计长度分别为20m、18m,锚固段长6m,设计预应力250kN,第二级平台宽2m;第三级边坡1∶0.75,预应力锚索(杆)框架+拱形骨架交错防护,预应力锚杆设计长度分别为20m、20m,锚固段长8m,设计预应力250kN,锚索设计长度分别为32m、27m, 锚固段长10m, 设计预应力700kN,第三级平台宽2m;第四级边坡1∶1.0,喷播植草,第四级平台宽2m;第五级边坡1∶1.25~1∶1.5,,预应力锚杆框架+喷播植草防护,锚索设计长度均为30m,锚固段长10m,设计预应力700kN,第五级平台宽2m;第六级边坡1∶1.25,喷播植草防护,第六级平台宽2m;第七级边坡1∶1.25,喷播植草防护。

经过现场踏勘发现,AK325+970~AK326+120 段第二、三级边坡多处锚头崩出开裂,锚杆往外弹射,最严重者向外弹出3~4m;部分锚头锚杆生锈严重,判断其崩裂时间长,少部分锚头为新崩裂。边坡一级平台见有变形开裂,二、三级坡面框架梁与拱形骨架错动,平台排水沟有变形开裂,框架梁错动,坡面疑似有剪出口,大量程侧护面墙有较大开裂变形(具体见图1~图4)。

图1 锚杆弹射

图2 锚头崩裂

2 病害原因分析

图3 框架梁错动

图4 坡面剪出

结合现场踏勘及坡体预应力锚杆断裂等情况, 综合分析认为该高边坡目前整体稳定性差,局部不稳定;因南平市属中亚热带气候,温暖潮湿,四季分明,多年平均降雨量达1663.9mm, 雨季为3~6 月, 约占全年降雨量的70%,在雨季强降雨等不利因素影响下,有可能进一步诱发边坡的变形;且随着时间推移,锚固工程预应力增加,锚头有逐渐崩裂趋势, 对高速公路行车行人安全造成较大威胁,需对该边坡进行整治加固。

3 病害处理方案

针对边坡出现的病害情况,结合边坡深部位移监测、锚杆锚下应力监测等, 结果决定本次补强加固采用分级分区间加固,具体如下:

(1)一级坡面:K325+913~K326+027.5 段采用钢锚管加固。 共3 排,锚管倾角25°,上中两排锚管长度12m,下排锚管长9m, 地梁间距为3m;K326+027.5~K326+126.6段采用钢锚管加固。共3 排,锚管倾角25°,锚管长度9m,地梁间距为3m。钢锚管注浆主要作用提高坡脚岩土体参数,故注浆压力要求在2MPa 的情况下需要稳压20min。

(2)二级坡面:K325+955~K326+010 段采用2 排预应力锚索十字面板加固。锚索长30m,锚索倾角25°,锚固段长度8m,锚固地层为碎块状强风化地层,锚索设计拉力为700kN, 十字面板间距为4m;K326+010~K326+116.3采用2 排预应力锚索十字面板加固。锚索长30m,锚索倾角25°,锚固段长度8m,锚固地层为碎块状强风化地层,锚索设计拉力为700kN, 十字面板间距为4m;K326+116.3~K326+125.1 采用预应力锚索框架加固。 锚索长30m,锚索倾角25°,锚固段长度8m,锚固地层为碎块状强风化地层,锚索设计拉力均为700kN,

(3) 三级坡面:K325+933~K326+027.5 段采用预应力锚索十字面板和锚索框架交错加固。 预应力锚索框架及锚索十字板:框架锚索和十字板锚索长度均为29m,锚索倾角25°, 锚固段长度8m, 锚固地层为碎块状强风化地层, 锚索设计拉力为700kN, 框架间距为8m;K326+027.5~K326+116 采用预应力锚索十字面板和锚索框架交错加固:十字面板锚索长29m,锚索倾角25°,锚固段长度14m,锚固地层为砂土状强风化地层,锚索设计拉力均为700kN,该段锚索要求对锚固段进行二次劈裂注浆,提高锚固力。

(4)四级坡面:K325+955~K326+052 段采用预应力锚索框架加固。锚索长26m,锚索倾角25°,锚固段长度8m,锚固地层为碎块状强风化地层, 上下排锚索设计拉力均为700kN。

4 预应力锚索加固施工工艺及技术要点

边坡预应力锚索施工工艺及技术控制要点如下:

(1)边坡预应力锚索施工流程:安全布控→设置滚落物防护设施→孔位定位→搭设钢管脚手架→锚孔钻造→清孔→锚筋制作→安装锚索→锚孔注浆→框架梁钢筋及模板安装→框架梁混凝土浇筑→锚索张拉→封锚。

(2)病害边坡预应力锚索施工技术控制要点

①运营公路通车不可阻断, 锚索施工进场前需要对现场进行按布控, 从距施工区域1.8km 处开始依次设置导线排, 反光锥及水马从距施工区域200m 处开始至施工区域终点结束。 现场设置专职安全员,进行交通疏导。

②布控区内施工路段边坡角外搭设2m 高钢管架,靠近边坡面钢管架安装竹串片板, 防止施工现场施工材料、碎石等物滚落到路面,造成通行安全隐患。

③锚索钻孔的孔位、 孔深及倾斜度严格按照设计要求进行控制,在钻进过程中要认真作好施工记录,钻孔孔径、孔深不得小于设计值,并超钻50cm,钻进达到设计深度后,不能立即停钻,要求稳钻3~5min,防止孔底尖灭。钻孔结束后,使用高压空气将孔中土(岩)粉及水全部清除出孔外。

④锚筋制作时需搭架制作, 同时应做好防晒防雨措施,锚筋下料误差不大于±50mm,预留张拉段钢绞线长度1.5m,对钢绞线不同单元和钢筋锚接头做醒目可靠标记。挤压头应安装准确,架线环间距为1.0~1.5m,架线环和注浆管要绑接牢固定位准确。 锚筋体安装时应按设计倾角和方位平顺推进,严禁抖动、扭转和串动,防止中途散束和卡阻。

⑤锚孔钻造完成后应及时进行锚筋体安装和锚孔注浆,原则上不得超过24h。 锚孔注浆必须采用孔底返浆方法(注浆压力一般为2MPa 左右), 直至孔口溢出新鲜浆液,严禁抽拔注浆管或孔口注浆;如发现孔口浆面回落,应在30min 内进行孔底压注补浆2~3 次, 确保孔口浆体充满。若注浆作业中途停止较长时间再作业时,应用水或水泥稀浆润滑注浆泵及注浆管路。 注浆过程应认真作好现场施工注浆记录,浆体未达到设计强度的70%时,不得在锚筋体端头悬挂重物和拉绑碰撞。

⑥预应力锚索张拉施工必须在地梁混凝土强度达到设计要求75%后才能张拉, 张拉液压千斤顶和压力表必须经过有资质的第三方检验,并提供检定证书才可使用。为有效确保张拉施工质量,实行张拉双控技术,即通过张拉力以及锚索伸长值共同控制锚索张拉施工, 采取以张拉油表读数为主,伸长值辅助张拉。 锚索正式张拉前,应取设计张拉荷载的10%~20%进行预张拉,以使各部位接触紧密、钢绞线顺直。锚索的预应力在补足差异后分5 级施加,即设计荷载的25%、50%、75%、100%、110%,每级荷载加载后,稳定持荷时间不小于10min。 张拉完成后及时进行补注浆和封锚。

5 工程质量评述

边坡预应力锚索经现场抗拔力试验, 检测锚索长度12 个孔,检测锚索抗拔力12 个孔,检测锚索张拉质量12个孔,合格率达到100%,锚索框架梁混凝土强度、尺寸满足设计要求。

6 结语

本项目在施工结束后,对病害边坡动态变形监测,从监测结果来看,施工期间边坡的稳定性没有明显变化,边坡旧锚头和坡面在锚索张拉后未出现新崩裂和剪出。 该项目于2018 年9 月完工后,安排巡查人员、监测单位定期对边坡进行监测,病害没有继续发展,边坡状况良好,车辆通行无隐患。 由此可见该边坡的预应力锚固病害加固设计方案可行、施工质量能够满足设计要求,达到预期效果。

综上所述,随着运营高速公路年限和里程的增加,地处山区路段边坡又高又多, 通过养护人员定期对高边坡进行巡查,或多或少会发现旧锚索防护失效情况,极大的影响到了路上行车安全, 通过预应力锚固方法来提高病害边坡整体稳定性的综合治理方案,施工工艺简单,施工机具设备小型化、占据空间小,是一种经济实用、合理有效的边坡病害处治方法。

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