摘要:由于高边坡病害的复杂性、多样性,使得高边坡加固防护设计在工程实践中占有极其重要的地位。本文就xxx车辆段工程高边坡施工的锚杆锚索现场施工经验,对锚杆、锚索施工进行简要的介绍和说明。
高边坡病害按病害体形成的时间以及与边坡工程的关系分有两种情况:一是在边坡工程开工之前就已存在的老的斜坡病害,因边坡工程活动而复活,如老滑坡的复活等;二是在边坡工程活动中,由于边坡工程的开挖等原因引发的新的边坡病害问题,即新生的边坡病害问题,包括开挖边坡引起的坍塌、崩塌、滑坡等;按变形性质和机制分有:坍塌、滑坡、崩塌、错落、倾倒;按变形范围和规模分有:坡面变形、边坡变形和坡体变形。由于高边坡病害的复杂性、多样性,使得高边坡加固防护设计在工程实践中占有极其重要的地位。高边坡防护的主要技术措施一般采用锚杆、锚索和格构梁加固,由于施工场地和边坡施工时作业面的限制,施工进度和施工质量的控制难度大。现场实践经验告诉我们合理的施工顺序和完善的监控手段是解决问题的钥匙。
1、预应力锚杆,锚索加固法
预应力锚索加固是通过锚固在坡体深部稳定岩体上的锚索将力传给混凝土框架,由框架对不稳定坡体施加一个预应力,将不稳定松散岩体挤压,使岩体间的正压力和摩阻力大大提高,增大抗滑力,限制不稳定坡体的发育,从而起到加固边坡、稳定坡体的作用。在锚索孔内进行高压注浆,使浆液填充锚孔周围坡体内的裂隙,提高坡体的整体稳定性。
预应力锚索加固高边坡的本质是充分利用具有较大刚度和强度材料的力学特性来加强、加固软弱破碎的岩体和土体,充分发挥岩土体的自稳能力,达到稳定边坡的目的。该技术与传统的抗滑桩、挡土墙等支挡结构相比,是通过加固岩土体自身,改善岩土体的力学性能,变被动支挡为主动加固,且具有施工速度快、防护效果好等优点。
一、施工准备:
1、根据工程总体工期,考虑土石方调配、当地天气情况,结合地质情况,合理选择施工队伍,配备施工机械。
2、按规范要求,采用直径50mm钢管搭设施工平台,并检查牢固,工作平台采用木板平铺,临边位置采用安全网防护;潜孔钻、张拉设备、砂轮切割机、注浆机、空压机等设备应进行检查、标定,检查合格后才能用于现场施工。
3、场地测量放线
每一级防护必须先进行定孔、挖槽。定孔是根据防护坡面的地质条件按照动态设计要求的选择锚杆或者锚索支护方式。将孔位准确测量放线在坡面上,孔位误差不得超过50mm;挖槽是为了保证格构梁与坡面紧贴,挖槽可以检验定孔是否准确,保证后期格构梁横平竖直。在现场施工中,有可能由于局部超挖,土质松散等情况导致部分挖槽或不挖槽,在这种情况下,要用撒白灰放线的方式来保证后期格构梁的平直。
4、按设计图纸要求,锚杆为Φ28注浆锚杆,钻孔孔径为Φ150mm;锚索为四束Φ15.24mm钢绞线,钻孔孔径为Φ150mm。
二、施工措施
1、钻孔就位钻机采用QZB-100B潜孔冲击钻,在岩层破碎或松软饱水等易于塌缩孔和卡钻、埋钻的地层中采用跟管钻进技术。平台用锚杆与坡面固定,钻机用三脚支架提升到平台上。根据坡面测放孔位,准确安装固定钻机,并严格认真进行机位调整,确保锚杆孔开钻就位纵横误差不超过±50mm,高程误差不超过±100mm,钻孔倾角和方向符合设计要求,倾角允许误差位±2.0°,方位允许误差±2.0°。
2、钻孔钻孔孔径不得小于设计值。为保证孔深及孔底沉渣影响,锚杆成孔实际钻孔深度应大于设计深度0.4m,锚索成孔实际钻孔深度应大于设计深度0.5m,
3、钻孔清理钻进达到设计深度后,不能立即停钻,必须稳钻1~2分钟,防止孔底尖灭,达不到锚固直径,同时,使用高压空气将孔中岩(土)粉及全部清除出孔外,经现场监理检验合格后方可进行锚筋(锚索)体安装。
4、钻孔注意事项
a、钻孔必须采用用干钻,严禁采用开水钻孔,以确保锚杆(锚索)施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证浆液与孔壁的粘结性能(如局部地质条件变化,导致钻杆卡杆,使用水钻法,应严格控制水量,防止水侵蚀边坡,待孔干燥后,再行扫孔,或者灌入砂浆,待砂浆初凝后重新钻孔)。钻孔速度根据使用钻机性能和地质情况严格控制,防止钻孔扭曲和变径,造成下锚困难或其它意外事故。
b、在雨季施工时,岩土质较差时,要遵循“当天钻孔、当天放锚、当天注浆”,岩土质较好时,根据岩土实际稳定情况,可以适当延长放锚、注浆时间(最长不超过3天),如不能及时注浆或者放锚,者必须对孔口进行封口;在旱季施工时,根据实际地质情况,放锚、注浆时间可以适当延长,但对成孔必须遵循“钻完一空,封口一孔”,防止杂物进入孔中;土质含水较大时,成孔后,如不及时放锚、注浆,因土质含水量较重,可能造成下锚困难或者放不到设计深度,填充物与孔壁的粘结性降低,影响质量。
c、地质变化,可能出现断层及空洞,因此在钻进过程中,要明确断层及空洞深度,在出现断层及空洞附近区域钻孔,以便确定地质发育情况,做出处理措施(一般以砂浆填充断层及空洞,再进行二次扩孔钻进);当遇见断层及空洞时,如孔口不出灰,则应立即停钻,并及时拔出钻杆,防止卡杆;在钻孔之后,如孔出现坍孔,则应注浆固壁处理,待浆液初凝后重新扫孔钻进。
5、锚杆锚索制作安装
(1)锚杆
a、锚杆制作锚杆为Φ28的高强精轧螺纹钢,杆体每1.5m设置一道定位器(定位器采用φ6mm钢筋焊于锚杆体上)。锚杆安装前应进行除锈、涂油等防腐措施。
b、锚杆安装锚杆制作完成后,安装前对已成孔再次检查,如有塌块应进行处理,检查完毕后,人工将锚杆平顺推送进孔内,孔内锚杆长度误差控制在±100mm范围内,确保锚固长度。
(2)锚索
a、锚索制作预应力锚索制作由锚头、自由段、锚固段三部分组成。设计预应力锚索倾角22°,锚索由4φ15.24mm钢绞线组成,其长度由下式计算:
L=Ls+Lm+Ld+a
式中,L—预应力钢绞线下料长度;
Ls—锚固段长度;
Lm—自由段长度;
Ld—预留张拉长度;
锚索下料采用砂轮机切割,对有死弯、机械损伤者应剔除。锚固段必须去皮、除锈、除油污,按设计要求绑扎隔离架,隔离架间距按设计要求1.5m间距一个(规范要求1m~1.5m),在锚孔孔口位置必须设置一个。
b、锚索安装锚索入孔前,已成孔再次检查,如有塌块应进行处理,检查完毕后,人工将锚索推送进孔内,孔内锚索长度误差控制在±200mm范围内,确保锚固长度。锚索安装时要求按设计倾角和方位平顺推进,严禁抖动、扭转和串动,防止塌孔和卡阻。
6、注浆
锚孔钻孔完成后,应及时进行锚索安装和锚孔注浆。注浆液采用纯水泥浆,强度不低于40MPa.锚孔注浆必须采用孔底防浆方法(注浆压力一般为0.8MPa左右),直至孔口溢浆,由于本工程钻孔为下倾斜孔,严禁抽拔注浆管、孔口注浆(如钻孔为平孔或者上倾斜孔,者采用孔口注浆),如发现孔口浆面回落,应在0~30min内进行孔底压注补浆,确保孔口浆体充满。注浆结束后,应将注浆设备清洗干净,同时做好注浆记录。为减少浆液凝固后的收缩量,增加与孔壁的粘结力,应在浆液中加入一定量的膨胀剂(掺量为一般水泥0.3-1%)。
7、格构梁施工
由于实际施工刷坡不平顺及挖槽不到位,为保证骨架钢筋不与坡面接触,砼浇筑之前,在已挖好的槽底铺1~2cm的砂浆垫层,并在骨架下设置3~4cm的垫块,保证钢筋保护层厚度。
框架梁采用C30砼现浇,现场检查钢筋及模板合格后,进行砼浇筑,中间不得间断,在锚孔周围,钢筋较为密集,一定要仔细振捣,保证质量。每隔18米设置一道伸缩缝,缝宽2cm,内填沥青麻丝。格构梁应嵌入边坡中紧贴坡面(嵌入深度一般为20cm),对边坡开挖坍塌面积较小的部分可以采用M7.5浆砌片石进行嵌补。
8、张拉和锁定
张拉准备锚索的张拉和锁定在锚固段注浆及框架砼强度达到设计强度的80%后才能进行,采用压力表读表为主,伸长量校核为辅的施工方法施工。张拉前先对千斤顶压力表等张拉机具设备进行检验和标定,且保证锚具、夹片等检验合格。在锚索正式张拉前,应取10~20%的设计张拉荷载,对其预张拉1~2次,使其各部位接触紧密。
张拉分5级进行张拉,每级荷载分别为设计张拉力的25%、50%、75%、100%、110%.每级稳定观察时间不小于10min。
锁定张拉完毕后卸载的同时,锚头及夹片即完成锁定。由于预应力的损失,采取超张拉至设计荷载的110%后锁定的施工方法补偿预应力的内损耗。锚索锁定后48h内,若发现明显的预应力损失现象,应及时进行补偿张拉。
锚索封锚当全部工作锚索经抽样进行验收试验并合格后,方可进行封锚作业。封锚时,应将锚头砼凿毛后,用C30细石砼封闭,以防止锚索锈蚀并保持美观。封锚前,应对锚头空隙进行补充注浆充填密实。
三、总结
通过严格的施工管理和质量控制,目前施工边坡稳定未出现开裂或塌方,在以后的施工中我们更要严格的控制施工过程保证施工质量,将总结的经验用到实际的工作当中,同时继续学习、研究不断提高。
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