锚杆挡土墙加固河堤岸坡施工方法

刘志贤，张亮

（中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇岛 066000）

1 工程概况

该挡墙加固工程位于深圳市光明区，由于施工位置周边临河房屋密布，各类市政管线分布复杂，根据相关文件属于危险性较大的分部分项工程，故挡墙修复方法优先采用挂板+锚杆方式对挡墙原位加固。为保证挡墙安全稳定，在木墩河河道K0+550～K1+036、K1+096～K1+512、K1+600～K1+950 的左侧岸坡采用锚杆工艺来稳固挡墙。钢筋锚杆采用HRB400、φ25mm钢筋，水平间距为1.2m，锚杆长度为6m，打入的钢筋锚杆与水平夹角为15°，均为3排锚杆。

按设计要求先开挖工作面，修整边坡对墙后土体进行注浆加固，在挡墙的面层喷射50mm混凝土护面，然后安设锚杆，施工锚杆后在锚杆头部设置2根φ16mm水平通长加强筋，并通过2根φ25mm的钢筋与锚杆和加强筋双面焊接。

锚杆施工完毕后立即注浆，采用喷射机高压喷射，浆液水灰比为0.5，注浆完成后进行墙面钢筋混凝土施工，墙面混凝土强度C30，厚200mm，墙面混凝土施工强度达到80%后进行下一层土方开挖。

2 锚杆挡土墙的结构及工作原理

锚杆挡土墙主要是由锚杆和钢筋混凝土结构层组成，其中锚杆主要起牵引作用，其一端与工程结构物联结，另一端锚固在稳定地层中，依靠水平方向的拉力来维持墙的平衡。锚杆使用灌浆锚杆，采用钻机钻孔，孔径一般为100～150mm，锚杆材料为HRB335钢筋或HRB400钢筋。锚杆插入锚孔后灌注水泥砂浆。

从墙面结构类型的角度来说，锚杆挡土墙主要分为2种形式：柱板式锚杆挡土墙和壁板式锚杆挡土墙。柱板式锚杆挡土墙主要结构构件包括肋柱、锚杆和挡土面板。肋柱对挡土面板主要起支撑作用，锚杆对肋柱起牵引作用，墙后的土对挡土面板起侧向推力，挡土面板将侧向土压力传递给肋柱，然后肋柱将侧向土压力传递给锚杆，由锚杆与锚杆上下的地层之间的锚固力即锚杆抗拔力使挡土墙保持整体结构稳定[1]。壁板式锚杆挡土墙是由墙面板和锚杆组成，墙面板直接与锚杆连接，并以锚杆为支撑，土压力通过墙面板传给锚杆，依靠锚杆与周围地层之间的锚固力抵抗土压力，以维持挡墙的稳定。

3 锚杆挡土墙的施工工艺及施工方法

3.1 主要施工工艺

此案例中采用的是壁板式锚杆挡土墙，施工工艺流程如下：

1）按设计要求开挖工作面，修整边坡，对墙后土体进行注浆加固；

2）喷射第一层混凝土，厚度为50mm；

3）安设锚杆（包括钻孔、插钢筋、注浆、设垫板等）；

4）绑扎钢筋网；

5）立模浇筑第二层混凝土；

6）设置坡面、坡脚排水设施。

3.2 主要施工方法

3.2.1 挡墙注浆加固

为保证木墩河挡墙牢固，对挡墙及挡墙后方进行注浆加固。在保证不改变地层结构的情况下，用注进的浆液改变地层中的孔隙率并使之充分固结，以此来改良土的性状。其注浆本质作用是增大该土层中的c（土的黏聚力）、φ（内摩擦角）值，最终增加地层固结强度及密实程度，起到加固作用。当土颗粒间充满了稳定而且固结的浆液后，可以进一步降低土层透水性，增加土层结构的稳定性。

注浆工艺流程为：注浆孔定位放样→注浆孔检查→安装压浆管件设备→开始注浆→检查注浆成果。

1）注浆试验

在确定施工具体工艺参数前，先进行现场注浆试验，本次试验选取位置在K1+600～K1+700范围。试验过程中，其基本工艺参数如下：

（1）采用水泥浆液（掺有水玻璃），其中水灰比例为1∶1，水玻璃掺入量3%；

（2）注浆孔的孔径为110mm，注浆孔间距1.0m，加固土体在平面和深度范围内连成整体；

（3）注浆点垂直度偏差＜1%。注浆流量7～10L/min；

（4）注浆顺序按间隔孔位跳跃式注浆，由注浆范围边缘四周开始逐步进入中心位置的顺序进行施工。

直到试验数据达到预期的结果时，根据试验数据最终确定注浆的过程参数。

2）定孔下管

首先依据设计图纸对注浆孔位进行测量放线。待注浆孔制作完成后，将钢锚管打入地下相应的地层深度。此次采用的钢锚管尺寸为内径20mm，外径25mm，壁厚5mm，每节钢锚管长为3m，钢锚管之间采用承插式连接，接头部位采用套管连接法。

3）注浆

为保证钢锚管畅通无阻，在注浆之前需要对每根钢锚管进行物理检查，防止注浆过程中管道堵塞。同时还要确保流量计及压力表等设备能正常工作，无异常。在注浆过程中随时根据浆液流量、压力变化情况调整浆液水灰调和比例。注浆过程中浆液浓度逐步加大，并根据实际过程逐步提高浓度参数和注浆压强。注浆顺序遵循先路面外侧，后内侧，路面两侧注浆时应该保证对称，防止路面变形。注浆过程不一定采用同一规格的钢锚管，应根据实际深度情况，合理选用合适的尺寸。同时，注浆压力应根据钢锚管深度的情况，做出相应调整，当注浆达到以下情况时，应停止注浆：

（1）当注浆压力升高到0.3MPa，10min持续注浆速度≤5L/min时；

（2）当注浆压力急剧上升，浆液不能继续注入时；（3）当路面跑浆，路面出现异常时。

3.2.2 喷射混凝土

先对原挡土墙面进行清表，并对墙面进行适当修补达到干净平整，然后进行喷射混凝土，喷射混凝土厚度为50mm。将混凝土骨料、水泥和水按设计图纸要求的比例进行拌和，最后采用湿式喷射机将拌和好的混凝土混合料压送至喷头处，并在喷头上添加速凝剂后喷出。

3.2.3 钻孔成孔

依据设计图纸中布设的锚杆孔位进行定位钻孔，钻孔时必须保持成孔角度为下倾角15°。钻孔过程中随时对角度进行检测，当发现有偏差时应及时进行纠偏。锚杆钻孔倾斜度偏差范围应保证在3%范围内，钻孔坐标偏差范围为±50mm，孔深的允许偏差为+200mm。排水管孔径150mm，钻孔深度3200mm，在排水管末端用黏接剂黏接扇状通气帽后，用铅丝绑扎反滤土工布。

3.2.4 锚杆安设及注浆

锚杆钢筋为HRB400、φ25mm钢筋，长度6m，拉拔力设计值为10kN/m。在锚杆底端0.5m设置第一道对中支架，每120°设置1根支撑架。在第一道支撑架之后每1.5m布置1道对中支架。锚杆头部设置2根φ25mm钢筋，对称布置与锚杆双面满焊。

锚杆可采取人工推送进行，推送过程要保证锚杆在孔内平顺送到底部指定位置。之后进行挡墙的注浆。注浆通过注浆管泵送灌注，注浆采用孔底反浆法，注浆压力控制在0.5～0.8MPa，要及时二次孔口补浆。注浆时，注浆管应伴随浆液的逐步注入慢慢往上提升，保证上升速度平稳，达到最终注浆孔的浆液饱满。锚杆注浆浆液28d单轴抗压强度应≥20MPa，注浆材料选用普通硅酸盐水泥净浆；水泥浆的水灰比宜为0.5。水泥浆应随拌随用，常压灌注，注浆必须密实饱满，注浆管应插至距孔底300mm处。

本项目现场存在挡墙内部孔隙率较大，灌浆料不能输送到锚杆孔道内的情况，采用C30喷射混凝土，现场C30混凝土混凝土原材料包括水泥、石粉、速凝剂、水。配比为水泥与石粉，比例为0.4∶0.6，速凝剂10kg/m3。然后将混凝土通过空压机、湿喷机将混凝土输送至锚杆孔道内，目的是利用空压机较大的输送能力和风力，既能将孔道内的杂物清理干净，又能将混凝土输送至孔道内部，同时添加适量的速凝剂加快混凝土凝固速度。该方法的优点是既能减少材料过度浪费，又能简化施工工艺，同时充分利用现场既有设备，大大提高了施工速度。

3.2.5 浇筑第二层混凝土

锚杆安设完毕后，沿河堤开始绑扎钢筋网及加强梁，焊接锚头及加强筋，钢筋的纵横向间距200mm，直径12mm。钢筋绑扎焊接完成后支立模板，分段、分层浇筑面层混凝土至设计厚度。

4 检测结果及初步分析

为检验锚杆能否达到设计要求，特委托第三方进行了锚杆抗拉拔试验。为表述方便，本文特选择2根锚杆作为典型。锚杆工程信息表见表1，锚杆验收试验的加荷等级及观测时间按表2执行。

表1 锚杆工程信息表

表2 锚杆验收试验加荷载及观测时间的规定

经加载试验，得到检测数据表3。

表3 试验锚杆检测数据表

M2278锚杆在最大验收荷的作用下，锚头位移相对稳定，在各荷载等级观测时间内，锚头最大位移量3.32mm，残余位移量1.43mm，回弹率56.9%，满足最大拉拔力的要求。

M2316锚杆在最大验收荷的作用下，锚头位移相对稳定，在各荷载等级观测时间内，锚头最大位移量3.47mm，残余位移量1.93mm，回弹率44.4%，满足最大拉拔力的要求。

5 结语

综上所述，检测数据表明此方法在本工程中从安全性和稳定性方面是切实可行的，从施工角度来看，其工艺简单，施工便捷，不占用场地，节约了工程造价，对本项目来说是一种合理的加固施工方法，也可供类似工程借鉴。