基于锚杆框架梁的高边坡防护施工技术

刘 敏

（福建省三明市交通运输综合执法支队（工程监督站），福建 三明 365001）

0 引言

现阶段，在智能化和信息化时代的背景下，我国的基建行业快速发展，相关技术水平得到提高，尤其是公路边坡建设，基础性的工艺、搭建形式和施工模型不断在实践应用中得到创新和优化，提升了施工效率[1]。但是不同公路设定的边坡高度存在差异，路堑高边坡的建设难度相对较高，内置的不稳定因素在外部环境的影响下逐渐增加，无法营造安全可靠的施防护施工环境，对日常基础设施的建设形成了阻碍[2]。为了避免出现上述问题，一些工程会预先对公路的高边坡进行防护，采用安装钢丝网、支撑绳和格栅网等方式，防止边坡发生塌落和断裂的情况发生，以此降低事故的发生概率。减少和的上述形式虽然可以实现预期的防暑目标，但是工程耗时过长，针对性不强，防护的范围有限，防护效果并不理想。

锚杆框架梁是一种有规律的边坡防护结构，对基础性公路内置的边坡防护效果较好，由于自身的特征，其防护范围较大，路堑通常与抗滑桩关联，逐渐形成更安全和稳定的防护基底[3]。因此，该文研究基于锚杆框架梁的高边坡防护施工技术，以提高边坡的防护能力。

1 工程概况及施工准备

这次主要对国道G235线尤溪西城至新阳（大田界）公路工程三期路线的高边坡防护工程实际的施工效果进行分析[4]。该路线经调研起于尤溪县新阳镇中心村，路线基础施工环境稳定，标定的桩号为K8+793.5，终止的标记点为溪坂村西南侧区域，设定的桩号为K23+569[5]。该区域的国道公路在建设期间为了增强整体的稳定性，缩短后期的维护难度，公路的两侧高堑坡均采用矩形框架进行承接，如图1所示。

根据图1，可以了解到基础性的边坡防护现状，在这个该基础上，为了降低道路的下沉概率，在矩形框架内填入不小于0.2m厚的种植土。该道路的总长度为14.768257 km，设定为双车道，在这样的背景之下，高边坡两侧的位置也需要延伸，路基标准宽度设置为10 m，水泥混凝土路面[6]。在公路三分之二的位置还需要修建一座差个886m的隧道，路面初始设置为146217.1 m2，测定这时的边坡防护的锚索预应力，如公式（1）所示。

图1 公路防护情况

式中：G为锚索预应力；d为边坡总面积；α为防护堆叠区域；ℑ为锚索长度；i为防护预应力单元承压值；u为高程值。综合上述测定，最终可以实现锚索预应力的计算，将其设定为初始的预应力标准。这次采用锚杆框架梁的形式对高边坡防护结构进行设定与施工，框架梁砼为3463 m3，锚杆的总长度为1356 m。

以它为基础，针对实际的施工需求及标准来进行施工材料的准备。为了扩大实际的防护位置，对防护的面积进行平行延伸，准备2253 m3的应用混凝土，205t的钢筋用料，适当水泥砂浆和空心砖块。钻孔机，搅拌机、电焊、便携式注浆泵、感应器以及BX1-400型号的电焊机，施工设备统一管理应用，遵循施工的规定，施工完成进行核验审查，确保无损坏。工程施工准备工作完成后，营造基础的高边坡防护施工环境，然后总结锚杆框架梁处理技术，建设国道G235线公路的高边坡。

2 设计高边坡锚杆框架梁防护技术

2.1 边坡测量放线及脚手架搭设

由于国道G235线路较长，地势较高，增加了边坡的高程，因此统一设定为高边坡进行防护[7]。高边坡的特点是稳定、防风且具有较强的平衡性，与锚杆框架梁进行融合后可以更好地扩大实际的防护面积，形成预期的防护效果[8]。因此针对国道G235公路的实际修建施工情况，进行初始的测量放线处理。

首先，在要求设定锚杆及防滑桩的位置进行定桩标记，使用专业的测量仪器固定，但是这部分需要注意的是，方华壮与锚杆之间设定统一的间距，避免出现滑落和塌陷等问题影响施工效果。桩位之间加密处理，桩体也可以做适当防护措施，钢尺测定单向孔位距离，放样后，计算孔位的最大误差，尽量将其控制在25 mm内。锚杆间距设定为2 m左右，测量放样过程中计算出边坡调节竖梁长度，如公式（2）所示。

式中：U为边坡调节竖梁长度；a为放样总区域；β为测量单向距离；ε为测量次数；ℜ为边坡控制线偏差；w为堆叠范围；ϑ为间距差。综合上述得出的边坡调节竖梁长度，设定测量点的位置，在框架梁的实际安装位置设定控制线，便于后期施工复核。在这个基础上进行脚手架的设定，在距边坡后侧30m处的位置设定脚手架，外立杆距离0.5m，关联排水沟与承压墙，使用潜水泵进行排水。接下来在脚手架的下方承压板处铺设厚度为35mm的木垫板，继续放置钢底座，与立杆关联，如图2所示。

综合图2完成对脚手架的设计，然后根据实际的施工需求进行后期的防护设计与建设。

图2 脚手架设置结构图

2.2 抗滑桩设定

抗滑桩是边坡防护工作中十分重要且关键的一个环节，通常防滑桩的设定需要与承压梁和防护框的高度保持一致，这样在实际应用施工的过程中，会尽量降低存在的误差。这部分可以先根据边坡锚杆框架梁的实际应用情况进行基础性施工指标的设定，见表1。

表1 基础边坡锚杆框架梁指标参数设定表

根据表1，完成对基础边坡锚杆框架梁指标参数的设定。接下来，综合上述标定的防滑桩桩体的设定位置，进行锚杆搭接位置的调整，对边坡平台设定的排水沟及坡顶截水沟等设施作出划分，避免出现滑落等问题影响防护效果。在防滑桩的外侧桩体位置辅以风镐风钻，采用浅孔爆破的形式向前掘进，将防滑桩依据掘进的速度进行设定，测试这时复核桩身的垂直距离，如公式（3）所示。

式中：R为复核桩身垂直距离；κ为掘进距离；π为防护深度；n为地底层防护框架数量；m为高层防护框架数量。综合上述测定得出的复核桩身垂直距离对防滑桩的间距作出定向调整，便于后期清刷坡和锚杆安装等工作的执行，完成防滑桩的动态设置，促使施工过程更灵活多变。

2.3 锚杆框架梁钻进及桩孔开挖

完成防滑桩的设定安装之后，结合高边坡锚杆框架梁的设定位置及标准，执行钻进作业，同时完成桩孔的挖掘。使用MQT900钻孔设备对需要设定防护框架的区域进行跟管钻进处理，测定应用锚杆的长度，选择直径为850mm的钻头，控制这时的钻孔深度在0.1m以下，对防护结构以及根管进行钻孔处理。

随后，对该区域的地质情况进行调研，针对地层和防护边坡易出现坍塌、下沉等问题的位置作出标记，采用更换连接的形式，增加高边坡整体施工的关联度与紧密性，确保施工的安全稳定，然后进行下一层级的桩孔开挖处理。

将边坡开挖至桩顶的标高位置，如果存在斜坡的情况，可以采用脚手架进行辅助挖掘，综合防滑桩的安装位置，设定1.2m的防护锁口位置。这部分需要注意防滑桩与防护框架梁之间需要设定统一的间距，桩孔的开挖空间也须保持一致，如图3所示。

综合图3，可以完成对锚杆框架梁钻进桩孔的布置，接下来，标定两个锚杆锁口位置，搭配固定卷，完成锚杆框架梁钻进及桩孔开挖处理。

图3 锚杆框架梁钻进桩孔布置图

2.4 框架梁挂网喷锚及锚杆注浆

在完成桩孔开挖处理之后，结合防护需求及标准来进行框架梁挂网喷锚及锚杆注浆。首先根据公路的延伸方向以及边坡的防护面积，使用钢丝绳编制长为150mm的方形框架网格，覆盖式绑扎之后，将其固定在边坡之上，底部需要与防滑桩进行关联，测算出等效高程值，如公式（4）所示。

式中：L为防护框架等效高程值；υ为预设沉降高深度；z为承压导向距离；c1和c1分别为挂网预留面积和实测面积。根据上述测定出的等效高程值来设定框架梁挂网的安装间距，以2.5m作为标准，边坡的后侧方设置泄水孔，在边坡框架内部接入φ45mm钢管，起到防护框架固定的作用。这部分需要注意的是框架梁挂网在进行喷锚之前，须对安装的网格和边缘框架内部石块、杂草等进行清理，避免在后期的施工中关联不紧密，出现滑落和下沉等问题。

根据高边坡防护的需求，增加钻进深度，进行二次喷锚，并选择φ80mm 锚杆安装，有序连接标高结构，随后进行第三次喷射作业，喷锚过程中必须确保均匀平衡，全方位覆盖，保证后期的防护效果。以上述步骤为基础来进行锚杆注浆处理。使用高强的精轧螺纹将锚杆固定，利用锁口将锚杆关联在一起，沿锚杆轴线方向统一间距，进行层级设定，控制保护层厚度，约为45 mm，这时将锚杆体缓慢放入锚孔内部来进行锚杆孔注浆，如图4所示。

如图4所示，结合锚杆注浆原理进行锚杆关联以及注浆处理。过程中每注浆35 mm便需要与防滑桩进行搭接，安设护壁钢筋，形成高边坡锚杆框架的护壁模板。

图4 锚杆注浆原理图

2.5 搭接锚索及张拉设定

在完成锚杆注浆后，根据高边坡的防护需求及标准搭接来锚索，并对其张拉情况进行分析。采用专业装置对锚索首先进行钢绞线切割，测定这防护锚杆框架的承载力，如公式（5）所示。

式中：Q为防护锚杆框架的承载力；τ为高程偏差；B为框架调整间距；μ为变化预应力；t为安装次数。根据得出的防护锚杆框架的承载力，对防滑桩UI及防护框架受力的节点进行调整，设定1.5m的间隔距离，在锚杆切割的位置设置架线环，并安装导向帽，根据预应力的变化情况，采用焊接的方式，将防滑桩与锚索进行固定连接，对区域范围内设定的承压节点进行标记，预留溢浆孔。采用钢筋作为载体，对锚杆框架梁之间进行二次固定连接，避免出现滑落和分离等问题，绑扎注浆管，在锚索的中心位置与锚固段交界处进行封锚，如图5所示。

根据图5进行锚索搭接结构的设计。这对该锚索进行张拉处理，检查张拉防护参数，使用高压泵清理框架梁周围的环境，使千斤顶轴线与锚索、锚孔轴线处于同一条线上。设定预应力在10%~20%的状态下进行张拉，锚杆的持荷时间为5 min~8 min，伸长偏差必须控制在5.5%以内，锁定锚索安装位置，在张拉状态下测定出应力的损失情况，针对防护边坡的承压能力对锚杆进行张拉力补偿，在完成张拉处理后，如果无异常，就可以进行下一步施工处理。

图5 锚索搭接结构图示

2.6 封锚及边坡修整

在完成锚杆框架梁的张拉处理后，综合实际的防护需求及标准进行封锚处理，完成边坡修整。彻底对防护框架以及梁顶进行清理，选取C20型号的混凝土在防滑桩的底部铺设厚度为5cm 的找平辅助垫层，将锚杆与防滑桩进行二次搭接，通过钢筋对防护框架的下方进行绑扎，控制防护坡面与公路铸件的距离和高度，采用浇筑的方式进行封锚处理。

计算框架截面尺寸及锚杆外漏深度，根据锚孔位置持续性向内部倾倒混凝土泥浆，均匀振捣后，对存在的接缝作出处理，并标定好锚杆承压点以及防滑桩体的实际位置，确保锚杆结构紧密衔接，更好地起到公路高边坡防护作用。在施工完成的边坡处测量挂线，测定防护强度，并对边坡的外部进行清理，去除杂草和砂石，控制坡度，实现边坡的修整。

2.7 后期防护及施工结果核验

这部分主要是对公路高边坡进行后期的维修和防护处理，通过测算的方式对后期的质量以及施工结果进行核验分析。在预设的周期范围内计算实际的承载力，一旦防护的强度减弱，可以采用树木种植、框架修补和钢丝绳搭接等方式定期养护，框架修补，增强承载能力。在防护施工后，计算出高边坡的防护张拉力，具体分析情况见表2。

综合表2，完成对最终施工结果的分析如下：通过与基础防护张拉力的对比，当前防护张拉力的边坡框架梁顶、边坡中心位置以及边坡底部分别提升了14.89kN、11.2kN和6.81kN，表明在施工完成之后，高边坡的防护能力提升，荷载与承压能力均得到增强，具有实际的应用价值。

表2 施工结果比照分析表

3 结语

高边坡防护实际上是一种较为复杂且烦琐的工程，一般多应用在高速公路的防护建设工作中，该文以传统的防护手段和技术作为基础，采用锚杆框架梁复制防护的形式，通过抗滑桩语与路堑的关联，加强防护基底的稳定性与安全系数，与此同时构建多目标和多层级的防护施工流程，将钢丝网、支撑绳和格栅网的防护元素与锚杆框架梁融合，构建更灵活和多变的防护结构，过程中针对公路建设的实际需求及标准，对施工环节以及流程作出细微调整，更改锚杆的承压点，扩大施工建设的稳定性，为后续公路的建设与维护奠定基础环境。