高速公路邊坡防護(hù)中預(yù)應(yīng)力錨索施工探討

毛德華

（中建新疆建工路橋工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830054）

1 工程概況

某高速公路合同段起訖里程K29+860～K36+300，路線全長(zhǎng)6.44km。按雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)車速為80km/h，設(shè)計(jì)荷載采用公路-I級(jí)。本合同段主要工程項(xiàng)目為隧道工程、橋涵工程、路基挖填、防排水工程及防護(hù)工程等。其中，路基工程含路基挖土、石方1 423 478m3，挖淤泥13.9萬(wàn)m3，光面爆破3 506.7m3，控制爆破石方30 476m3，路基填方67萬(wàn)m3以上；針對(duì)本高速公路的邊坡問題，對(duì)其采取預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)以達(dá)到公路邊坡的防護(hù)作用。針對(duì)該高速公路ZK31+500～ZK31+638段左側(cè)邊坡，邊坡設(shè)計(jì)最高為5級(jí)，各級(jí)邊坡設(shè)計(jì)坡率及防護(hù)加固工程措施為： 第一級(jí)1∶0.75～1∶1.25， 預(yù)應(yīng)力錨索框架、非預(yù)應(yīng)力錨桿框架等防護(hù)；第二級(jí)1∶0.75～1∶1.25，預(yù)應(yīng)力錨索框架與鍍鋅網(wǎng)植草灌或客土噴播植草灌交錯(cuò)，交錯(cuò)間距8.0m；第三級(jí)1∶1.0～1∶1.25， 預(yù)應(yīng)力錨索框架與客土噴播植草灌交錯(cuò)，交錯(cuò)間距8.0m；第四級(jí)1∶1.0～1∶1.25， 客土噴播植草灌；第五級(jí)1∶1.25，客土噴播植草灌。

2 施工技術(shù)分析

預(yù)應(yīng)力錨索（桿）施工主要包括施工準(zhǔn)備、錨孔鉆造、錨筋制安、錨孔注漿、砼結(jié)構(gòu)鋼筋制作與安裝、混凝土澆灌、錨孔張拉鎖定和驗(yàn)收封錨等工作流程。其中有兩個(gè)主要環(huán)節(jié)，一是錨孔成孔，二是錨孔注漿，其中錨孔成孔的技術(shù)關(guān)鍵是如何防止孔壁坍塌、卡鉆；注漿的技術(shù)關(guān)鍵是如何將孔底的空氣、巖（土）沉渣和地下水體排出孔外，保證注漿飽滿密實(shí)。在注漿漿體與臺(tái)座混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%以上時(shí)，方可進(jìn)行張拉鎖定作業(yè)。錨斜托臺(tái)座的承壓面應(yīng)平整，并與錨筋的軸線方向垂直。錨具安裝應(yīng)與錨墊板和千斤頂密貼對(duì)中，千斤頂軸線與錨孔及錨筋體同軸一線，確保承載均勻。

2.1 預(yù)應(yīng)力張拉前后做技術(shù)交底工作

施工現(xiàn)場(chǎng)配置具備預(yù)應(yīng)力施工知識(shí)和正確操作的項(xiàng)目部施工技術(shù)人員，張拉機(jī)械操作人員必須經(jīng)培訓(xùn)合格。施工現(xiàn)場(chǎng)具備確保全體操作人員和設(shè)備安全的必要的預(yù)防措施。實(shí)施張拉時(shí)，應(yīng)使千斤頂?shù)膹埨ψ饔镁€與預(yù)應(yīng)力筋的軸線重合一致。同時(shí)在錨索正式張拉前，應(yīng)取10%～20%的設(shè)計(jì)張拉荷載，對(duì)其預(yù)張拉1～2次，使其各部位接觸緊密，鋼絞線完全平直。對(duì)于壓力分散型錨索，因各單元錨索長(zhǎng)度不同，張拉應(yīng)注意嚴(yán)格按設(shè)計(jì)次序分單元采用差異分步張拉，根據(jù)設(shè)計(jì)荷載和錨筋長(zhǎng)度計(jì)算確定差異荷載，并根據(jù)計(jì)算的差異荷載進(jìn)行分單元張拉。壓力分散型錨索各單元差異伸長(zhǎng)量和差異荷載增量計(jì)算公式（以三單元共六束壓力分散型錨索為例）如下：

差異伸長(zhǎng)量：

差異荷載增量：

式中：L1，L2，L3——分別為第一、二、三單元錨索的長(zhǎng)度， 且L1＞L2＞L3；

ΔL1， ΔL2， ΔL3——各單元錨索在給定最終張拉（設(shè)計(jì)鎖定）荷載作用下的伸長(zhǎng)量；

ΔL1-2，ΔL2-3——各單元錨索在給定最終張拉（設(shè)計(jì)鎖定）荷載作用下的差異伸長(zhǎng)量；

σ——給定最終張拉（設(shè)計(jì)鎖定）荷載作用下鋼絞線束應(yīng)力；

P——給定最終張拉（設(shè)計(jì)鎖定）荷載作用下單根鋼絞線束荷載；

A——單根鋼絞線束的截面面積；

E——鋼絞線的彈性模量；

ΔP1，ΔP2——分步差異張拉之第一、二步級(jí)張拉荷載增量。

錨索的預(yù)應(yīng)力在補(bǔ)足差異荷載后分五級(jí)按有關(guān)規(guī)范或規(guī)定施加，即設(shè)計(jì)荷載的25%、50%、75%、100%和110%。在張拉最后一級(jí)荷載時(shí)，應(yīng)持荷穩(wěn)定10～15min后卸荷鎖定。錨索鎖定后48h內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)明顯的預(yù)應(yīng)力損失現(xiàn)象，則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。

2.2 預(yù)應(yīng)力錨索張拉過程

對(duì)預(yù)應(yīng)力筋和錨、夾具的安裝檢驗(yàn)；張拉設(shè)備由有資質(zhì)的試驗(yàn)單位進(jìn)行標(biāo)定，確定油壓與張拉力關(guān)系公式。通過搭設(shè)張拉操作平臺(tái)，采用鋼管支架

加木板搭設(shè)平臺(tái)放置千斤頂。安裝工作錨板，夾片，并將夾片輕輕敲實(shí)，然后安裝千斤頂、工具錨、夾片。安裝時(shí)使千斤頂與錨墊板垂直。張拉時(shí)開動(dòng)油泵，給千斤頂張拉油缸緩慢供油，直至油壓設(shè)計(jì)值。預(yù)應(yīng)力筋的張拉采用以應(yīng)力控制為主，伸長(zhǎng)量為輔。

張拉完成后采取錨固，輕輕松開油泵截止閥，使油壓緩慢降至零，則完成了對(duì)鋼絞線的錨固。油泵向回程油缸供油，活塞慢慢回程到底。卸下工具錨。千斤頂、限位板。張拉最終鎖定后將錨具外多余的鋼絞線須用機(jī)械切割，并應(yīng)留長(zhǎng)5～10cm外露錨索，以防滑落。采用砂輪機(jī)切斷，嚴(yán)禁使用電弧切割，以免火花燒傷接觸處的鋼絞線，降低強(qiáng)度。

3 施工注意事項(xiàng)

對(duì)于高速公路路塹邊坡土石方開挖施工，應(yīng)嚴(yán)格按照具體有關(guān)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。對(duì)于設(shè)有錨固工程的邊坡工程開挖，嚴(yán)格按照從上至下的開挖施工順序逐級(jí)開挖，待上級(jí)邊坡錨固工程全部實(shí)施并產(chǎn)生加固作用后方可進(jìn)行下級(jí)邊坡的土石方開挖作業(yè)，逐級(jí)開挖，逐級(jí)加固，直至全部防護(hù)工程結(jié)束，確保坡體穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全。尤其對(duì)于陡坡加固段邊坡，除要求嚴(yán)格按“開挖一階，加固一階”的原則進(jìn)行外，其單階施工工序如下：開挖上部4m，施打預(yù)應(yīng)力錨索（桿）→注漿，至齡期后30#槽鋼預(yù)張拉→開挖下一個(gè)4m坡面，同上施工坡面錨索（桿）并預(yù)張拉至全階坡面→澆筑框架梁（跳開分片解除，澆筑砼3～7d后預(yù)張拉30%～50%）→框架梁砼達(dá)到強(qiáng)度張拉至設(shè)計(jì)噸位→施工下一階坡面。

錨索（桿）預(yù)張拉方法一般是采用軌枕或槽鋼等構(gòu)件作為坡面反力抑制結(jié)構(gòu)，預(yù)張拉宜在錨孔注漿施工完成7d后進(jìn)行，預(yù)張拉力值不超過設(shè)計(jì)拉力值的30%?？蚣芎偷亓喉攀┕r(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)框架或地梁間隔分批解除預(yù)張拉，嚴(yán)禁大面積一次性解除。逐片解除，逐片澆灌框架或地梁混凝土，并及時(shí)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行張拉鎖定，必再時(shí)在地梁或框架混凝土澆灌完成7d后進(jìn)行預(yù)張拉，預(yù)張拉力值不超過設(shè)計(jì)拉力值的50%。張拉時(shí)油泵的使用方法

張拉時(shí)，開動(dòng)油泵，張拉油缸進(jìn)油后退，張拉鋼絞線束；同時(shí)調(diào)節(jié)節(jié)流閥，以控制油壓高低和張拉速度。在活塞外伸時(shí)，工具錨夾片可自行夾緊鋼絞線。工作錨中的夾片此時(shí)因受限位板的支托，只可被帶出一些而不會(huì)很多。當(dāng)活塞行程還余10～20mm時(shí)，立即停止供油，此時(shí)可將節(jié)流閥回旋，同時(shí)回轉(zhuǎn)截止閥。由于鋼絞線的回縮，活塞將備拉回若干毫米，這時(shí)工作錨的夾片被帶入而自行夾緊。關(guān)閉截止閥，節(jié)流閥控制升壓，活塞回程，留10～20mm即可停泵，至此完成一次張拉循環(huán)。如果鋼束較短，可一次達(dá)到張拉控制應(yīng)力σk；如果鋼束較長(zhǎng)，一次達(dá)不到要求，則必須進(jìn)行二次張拉，每一輪的初始油壓為上一輪的最終油壓。此時(shí)，自動(dòng)工具錨的夾片已與錨板自行脫離，因此二次張拉前需將工具錨夾片重新推入工具錨板錐孔中，重復(fù)以上動(dòng)作，反復(fù)張拉，直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。

若有滑絲現(xiàn)象，則采用千斤頂和卸荷座，將卸荷座支撐在錨具上，用千斤頂張拉滑絲鋼絞線，直至將滑絲夾片取出，換上新夾片，張拉至設(shè)計(jì)應(yīng)力即可。同時(shí)針對(duì)斷絲的處理，應(yīng)當(dāng)提高其他鋼絲的控制張力作為補(bǔ)償，但在任何情況下最大超張拉力不得超過0.8Rby（鋼絞線）。換束、卸荷、松錨，換束、重新張拉至設(shè)計(jì)應(yīng)力值。另外在張拉過程中為防止工具錨退不下來(lái)的情況，在安裝工具錨時(shí)，在錨環(huán)內(nèi)壁涂退錨靈。

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)某高速公路某標(biāo)段地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查，對(duì)其采取預(yù)應(yīng)力錨索抗滑支擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行治理，詳細(xì)地總結(jié)了預(yù)應(yīng)力錨索的工程施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及其相應(yīng)的施工工藝，為同行提供參考。

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