摘要:文章结合工程实际,介绍了锚杆(索)支护技术、安全、质量、进度在安徽省黄(山)至祁(门县)高速公路路堑边坡防护中的应用情况,通过实践表明,对一些风化严重的高陡边坡采用锚杆(索)支护,可提高高陡边坡岩土的结构强度和抗变形刚度,增强边坡的整体稳定性,具有较好的防护效果。此种防护形式在类似的边坡整治工程中可推广应用。
1.前言
锚杆(索)支护是靠锚杆(索)和钢筋混凝框架共同工作来提高边坡岩土的结构强度和抗变形刚度,减小岩(土)体侧向变形,增强边坡的整体稳定性。其基本原理是锚杆(索)穿过土体滑动面深固于土体内部,形成锚杆(索)、钢筋混凝土框架与岩体三者共同作用机理。近几年,公路边坡防护逐步开始应用。本文就黄祁高速公路K73+145-K73+320段路堑边坡采用锚杆(索)防护施工现场情况做一简要介绍,以期在类似的工程中参考应用。
2.工程概况
黄祁高速K73+145~K73+320段右侧高边坡高80米,由于开挖后遇雨水冲刷,地表水下渗后,土体抗剪强度下降,导致整个边坡发生较大变形,且局部坡体滑塌。现场坡顶(距坡口线8~50m范围内)出现数条几厘米至七八十厘米不等的裂缝,并有继续扩大的趋势,第二、三、四级坡体发生滑方。鉴于本边坡坡体变形严重,有随时出现整体滑坡的可能,且对前沿S326省道及高压线杆危害极大,严重影响后续工序的施工和将来的营运安全。为了使边坡移定不出现崩塌现象,确保行车安全,经技术、经济、工期比较,决定采用卸载锚杆(索)支护方式进行进行处治。
3.设计方案
第一级边坡坡率为1:0.75,高8m,设置2m宽平台;第二级边坡坡率为1:1.0,高8m,设置5m宽平台;第三级边坡坡率为1:1.25,高8m,设置8m宽平台;第四级边坡坡率为1:1.25,高8m,设置2m宽平台;第五级边坡坡率为1:1.25,高8m,设置5m宽平台;第六~八级边坡坡率均为1:1.25,除顶级外坡高均为8m,设置2m宽平台。
1、2级采用锚杆框架植草防护,3-6级采用预应力锚索框架植草防护,7、8级采用浆砌拱形架植草护坡防护。
4.施工方法及技术措施
4.1施工前的准备工作
施工前的准备工作包括施工前的调查和施工组织设计两部分。施工前的调查是为施工组织设计提供必要资料,其内容有:
(1)锚固工程计划、设计图、边坡岩土性状等资料是否齐全;
(2)施工场地调查,施工对交通的影响情况;
(3)施工用水、用电条件调查;
(4)边坡工程周边可能对施工造成影响的各种状态调查;
(5)掌握作业限制、环保法规或地方法令对施工造成的影响;
(6)其他条件的调查,如施工用便道、气象、安全等条件。
4.2钻孔、锚杆安装及注浆
(1)边坡卸载完成后;采用QZ150K型钻机,孔径(锚杆100mm、锚索150mm;钻孔与水平面夹角(锚杆23°,锚索20°)。锚杆采用Φ28mm钢筋,锚索采用6束Φ15.2-7无粘结预应力钢绞线(锚固端采用人工去除纲绞线上PVC塑料),严格按锚杆(索)框架结构图纸放样布置。
(2)在锚杆(索)安装前应进行清孔,根据成孔情况采用15KPa压缩空气清孔。
(3)锚杆(索)在钢筋加工场加工,人工运至作业面。用橡皮材料将注浆管绑扎在距锚杆锚固端约5~10cm处,然后由人工穿入。在安装过程中,注意防止空中杂物堵塞注浆管。
(4)采用压交机将水泥纯浆注入锚孔,要保持一定的工作压力。注浆反循环。注浆所用砂浆的强度为50Mpa(设计强度锚杆30Mpa,锚索40Mpa)。注浆材料加入聚丙烯腈纤维(PAN),掺入量为每方1.8~2.0㎏(纤维抗拉强度不小于700Mpa)。
(5)注浆完毕后不得扰动锚杆(索),不得随意敲打或悬挂重物。
4.3锚杆(索)框架施工
锚杆(索)框架梁为受压构件,它把锚具的集中荷载传递到岩面。施工工艺方面现场控制直接影响边坡稳定性能及外观效果。
(1)锚杆框架梁施工前先根据现场已施工完的锚杆(索)、边坡整体线形平整度进行挂线放样,根据边坡平整度开挖纵、横梁槽子。
(2)钢筋绑扎应严格按施工工艺和规范要求,进行摆放钢筋保证位置准确、间距合理、并按设计要求和施工规范要求对预应力张拉受力处合理进行钢筋加密。
(3)模板加固尽量不要与脚手架发生联系,避免脚手架运转材料和工人操作时引起模板变形。模板安装应保证位置准确。浇筑前和浇筑过程中发现模板变形或位移应及时调整和加固。
(4)人工入摸,砼采用由下向上分层浇注施工,每层约20cm,每片框架梁应整体浇筑,一次完成,两片梁之间设置2cm的伸缩缝,缝内用沥青木板填塞。
4.4锚索张拉锁定
根据设计要求计算张拉理论伸长量,经业主、监理、设代现场验收试验墩合格后,开始边坡框架张拉。锚索的预应力在补足差异荷载后分5级按有关规范或规定施加,即设计荷载的25%,50%,75%,100%和110%。在张拉最后一级荷载时,应持荷稳定10~15min后卸荷锁定。锚索锁定后48小时内,若发现明显的预应力损失现象,则应及时进行补偿张拉,张拉完成后,即进行第二次注浆,待出浆浓度与进浆浓度一致时停止注浆。
5.安全、质量、进度控制管理
5.1现场安全管理
(1)在工程实施过程中始终将“安全第一、预防为主、综合治理”作为安全管理方针,实施了多项措施:对施工现场各边坡临空面均搭设围护,对各钻孔作业平台均满铺脚手架防护,作业人员配备安全绳,在工地危险源附近加设安全标示标牌,从而在硬件上保障作业安全。
(2)为切实提高工人的技术技能和素质,充分利用雨、夜等施工间隔对进场所有工人开展安全知识、施工操作规程、法律法规培训,增强了全员的安全意识和自觉性。在施工过程中,对工地巡查发现的安全隐患,坚决制止,及时消除。
5.2现场质量管理
(1)组织项目有关人员学习锚杆(索)设计理论,熟悉设计意图、相关施工规范,进行技术交底和技术讨论,使相关人员进一步理解工程技术要点,尤其是钻机操作人员、搅拌人员、预应力张拉施工操作人员,一定要选择责任心强、技术熟练的工人担任,以保证施工质量满足设计和施工规范的要求。
(2)严把钢筋、水泥、砂石、混凝土外加剂等原材料质量关,并严格按配合比。
(3)合理选择施工设备、机具和施工方案。施工前选好设备、机具,良好的机具是保证质量的基础。在选择施工方案时,要深入调查,进行测试研究,采用工程类比法,优化选择适合本工程的支护方式和施工工艺。
5.3现场进度管理
(1)由于黄祁高速公路路基工程施工已接近尾声,此段边坡直接影响路面施工。边坡高80m,施工难度极大工期紧张。针对高边坡工程坡陡路缺的施工瓶颈,充分利用现有地形,高标准修建施工便道,并沿全边坡搭设牢固可靠的长距提升滑道,提高材料运输效率,有效地解决了材料二次转运困难的施工短板,为主体工程顺利施工提供了先决保障。
(2)在施工中,连续多雨的不利气象因素,采取搭设作业雨蓬等措施为边坡锚索钻孔创造工作面。
(3)在极其有限的晴天作业中,广泛提倡多劳多得的分配机制,发动劳动竞赛,采取“白+黑”的方式,挑灯夜战,不断加快施工进度。
(4)在剔除雨季干扰后的不足3个月有效施工期内,高边坡拱形骨架、预应力锚索、锚杆框架等附属全部完成。
5.4监控措施
(1)建立高精度的施工控制网和监控控制网。由于本工程边坡较陡,相对高差大,采用全站仪和水准仪联合观测的方法,在坡脚、坡顶及边坡平台埋置足够的控制点和水准点,以便在施工中能够随时恢复各施工线和钻孔点的位置,并为公路运营后边坡变形观测提供基准点。
(2)施工全过程中要始终进行支护的量测和地表裂缝的观察。做到每一步骤都有土体变形准确数据,当确认安全后,才能进行下一道的工序。
(3)当发现边坡有变形和下沉趋势时,一定要分析清楚原因,采取相应的补救措施并取得可靠结果后方可进行下一道工序。
6.结语
锚杆(索)技术可提高高陡边坡岩土的结构强度和抗变形刚度,增强边坡稳定性。根据边坡岩土现状,合理选择锚杆(索)支护措施、设计方案、施工程序、工艺和技术措施是保证锚喷支护工程质量的关键。
(1)该路段路堑边坡支护工程于2012年6月竣工,经全过程监控,施工完成后至今经过雨季雨水冲刷未发生边破下沉和开裂现象,说明设计与施工完全满足工程需要,达到了高边坡支护的目的,同时也说明锚锚杆(索)框架支护技术作为公路边坡的一种新的防护形式是可行的。
(2)现代公路不仅要满足通行的需求,对环境保护亦提出了更高的要求。如何使受喷坡面绿化、美化,无疑将是我们下一步研究的课题。
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