预应力锚索框架梁施工工艺在强风化深挖路堑段边坡支护的应用

预应力锚索框架梁施工工艺在强风化深挖路堑段边坡支护的应用

毛坤1  ,王玲2   ,徐灿3

攀枝花建设工程有限责任公司，四川攀枝花，617000  2.国家管网集团西部管道公司一项目部，新疆 乌鲁木齐， 830011   3.上海市安装工程集团有限公司-西南工程公司，610000）

摘要：在路堑边坡支护过程中，预应力锚索框架梁施工工艺的使用很常见。以某项目道路边坡支护工程为背景，着重对边坡支护施工内容展开叙述，讨论预应力锚索框架梁施工工艺如何解决强风化深挖路堑边坡稳定性的问题，从而保证支护的有效性。

关键词：预应力锚索;框架梁施工;边坡支护

一、工程概况

某项目，位于市区，项目道路为复合绿道，路线K1+360~K1+500段，原设计为深挖路堑形式。该深挖路堑段中线最大挖方深度为11.07m，施工开挖后将在路线内侧形成最低约17.6m的岩质边坡，高约25.9m的岩质边坡。路基施工便道开挖过程中，不时出现松散石块掉落，偶尔出现危及挖掘机安全的石块掉落，导致挖掘机停止作业。经多次组织实地踏勘，该段拟似松散堆积体，堆积体中夹杂有大小不一且不规则的弱风化花岗岩存在。

图1： K1+360-K1+500边坡远景照    图2： 钻孔揭露强风化花岗岩

二、地质补勘

该深挖地势较陡，地形坡度50°～65°，局部坡度大于70°，高程介于1483～1555m之间，相对高差约70m，属高原型中山地貌，高差大，多山谷冲沟，沟谷一般为山区小沟谷，沟内雨季有水，旱季干涸。场地交通不便利。

勘察区在区域构造上位于川滇南北向构造带中段西侧与滇、藏“歹”字型构造复合部位，区内构造复杂，褶皱、断裂发育，新构造活动较为明显，以南北向及北东向构造为主，东西向及北西向构造次之。场地地震主要受控于周边断裂活动性影响，与地震有关的活动性断裂有安宁河、昔格达、箐河、普威、桐子林-李明久断裂带，这些断裂带控制了地震的分布，但这些断裂带距拟建场地较远，对场地的稳定性影响较小。

根据本段地质补勘， K1+360~K1+500 边坡强风化花岗岩风化差异明显，整体较破碎，胶结度较差，裂隙较发育，边坡开挖后为将处于不稳定状态，上覆硬塑状含碎石粉质黏土，下伏基岩为强风化花岗岩，风化层厚度较大。根据该段边坡设计资料，线路右侧山体以挖方形式通过斜坡体，施工开挖后将在路线右侧形成最高约25.9米的边坡。为保K1+360~K1+500 顺利实施，拟采用1：0.3坡比放坡，且采用抬高路基加实施预应力锚索框架梁的措施。

三、土石方工程

本段土石方约有5000方，边坡最大开挖高度17m。路面以上边坡坡比为1:0.3，土方开挖采用逆作法，分层分段施工，每次开挖长度宜不大于20m，开挖高度按锚孔和横梁的竖向高度确定（3米为宜），每一次宜开挖至每排水平锚孔下0.5m-1m为宜，每开挖一层， 防护一层，上段未进行防护不准下部施工。搭设脚手架的小横杆宜按三步三跨撑与边坡上，并在边坡上设置短锚筋与脚手架拉结，防止锚索施工时钻机加压产生的外倾倒塌。

四、预应力锚索施工方法

1、钻孔：根据本路段地质结构，采用志高430型履带式潜孔钻机（作业面不足地段采用台钻搭设操作架施工）。在钻孔钻进过程中，需全程跟钢套管，钢套管采用Ø127mm，壁厚8mm钢套管。

2、锚索制作

锚索类型：拉力集中型四束锚索，锚具采用 OVM15-4 型，长 17～28m，成孔直径为 150mm。 一孔4束锚索设计张拉力为 500KN，张拉为 5 级进行。锚索采用4索15.24mm钢绞线，加工位置设在K1+500处平地上。

图3：钻进过程中卡钻、塌孔处理方案

3、 锚索安装

钻孔成孔确认达到设计深度后即进行锚索安装。安装时，需预留锚索张拉工作长度，保证锚索在轴线位置。

4、注浆

（一）注浆材料采用PO42.5普通硅酸盐水泥砂浆灌注，锚索孔内灌注M30号砂浆，砂浆体强度不低于30MPa。采用从孔底到孔口返浆式注浆，注浆压力不低于0.5～1.0Mpa，当砂浆体强度达到设计强度后，方可进行张拉锁定，在砂浆未完全固化以前不得拉拔和移动锚索。

5、锚索张拉锁定

操作台：在张拉前，首先要在张拉处外架上铺设操作面，材料采用5厚木板。

千斤顶：锚索张拉采用YCW100(100T)千斤顶。

张拉：注浆强度达到张拉要求后，锚索开始张拉，锚索设计荷载为500KN。索张拉分五级进行，每级荷载分别为设计拉力的为了使钢绞线受力均匀，在成束张拉之前，锚索体顺布平直。宜采用小千斤顶对钢绞线进行单根分别张拉，确保钢绞线平顺和均匀受力。随后应取0.1-0.2倍设计张拉力值对锚索进行1 ~2次预张拉，确保锚固体各部分接触密贴，最后按设计锁定吨位张拉锁定。一孔4束锚索设计张拉力为500KN，张拉为5级进行，并分别记录每一级钢绞线的伸长量。在每一级稳定时间里必须测读锚头位移三次。张拉后若发现有明显的预应力损失，应及时进行补张拉。

6、封锚

锚索工程完成后，暂不切断锚头钢绞线，待位移监测显示边坡变形已经稳定，对预应力锚索整体进行补偿张拉，张拉锁定结束后，钢绞线外露不小于10cm，其余钢绞线用切割机切除。

五、锚索框架梁、挡土板施工

1、测量放样：

安装框架梁钢筋之前，要按设计坐标进行放样、挂线，准确测定横、竖梁位置和坡度。

2、修坡挖槽：

槽深25cm，槽宽40cm，对超挖或塌方处用浆砌片石回填至设计坡面后再安装钢筋，经复核无误后，方可进行钢筋安装绑扎。

3、钢筋制作安装：

竖梁按设计梁长下料，横梁要根据设计要求留置伸缩缝位置进行下料，下料时均要预留足够的搭接长度。对框架梁需分层、分段施工，留置搭接钢筋时注意：同截面焊接接头应相互错开。挡土板钢筋采用双向双层φ12mm钢筋挂网，横竖间距为200mm，板厚30cm。

4、框架梁、挡土板模板制作安装：

（一）搭设钢管支撑架：边坡坡度较陡，施工需利用钢管脚手架进行钢筋绑扎、模板安装、浇筑砼。

（二）模板制作：本项目框架梁施工采用木模板，选用专用的胶合板或采购木料现场加工，要求模板表面光洁、硬度好，在模板背面用方木条加筋来加强模板的支撑强度。

（三）模板安装：放线，按线支立模板，在正式浇筑砼检查一次模板支护情况。侧模一次支立完成，两侧模间用ø12钢筋做连杆，钢筋两边套丝，中间穿塑料管，用螺栓将两侧模相对固定，在混凝土终凝前将松开连杆螺栓，并将连杆抽出，循环使用模板。与模板接缝处用宽胶带封严，模板与岩面间的空隙用砂浆封堵，防止漏浆影响混凝土的质量。

（四）拆模：一般气温在25℃左右时，混凝土灌筑后8h左右即可拆模。模板经除去表面的灰碴、修整、刷油后循环使用。

（五）挡土板：在框架梁施工完成后开始施工，边界为框架梁。

图4：锚索框格梁大样图

5、混凝土浇筑

由于现场施工条件差，道路狭窄坡陡，混凝土车辆只能进入到K0+000、K4+450处，人工运输存在不安全性，至边坡治理段需要用小型罐车或者装载机进行转运，所以采用地泵泵送，但因每次浇筑混凝土数量少，且浇筑间隔时间不定，有可能4、5天才能浇筑一次，有可能2天浇筑一次，租用地泵停放时间远远大于使用时间，致使混凝土浇筑成本较高。为保证混凝土施工质量，本项目采用商品混凝土，混凝土质量控制措施如下：

（一）混凝土拌制:商品混凝土拌合站集中拌制，并在现场进行塌落度试验;

（二）混凝土运输：商品混凝土拌合站运输搅拌罐车运至现场，采用砼输送泵（地泵）送入模板。

（三）混凝土浇筑：根据混凝土施工规范要求，浇筑过程中混凝土自由坠落高度不应超过2.0m，因此在施工中需用套筒传送混凝土。如坡度较陡，套筒内应设部分挡板，控制混凝土下落速度，保证其和易性。

（四）混凝土振捣：因框架梁断面小、钢筋密，如捣固不好，极易出现蜂窝、麻面、露筋等混凝土浇筑的质量通病。应由有丰富施工经验的人员把关，保证捣固质量。混凝土浇筑完后，覆盖洒水养生不少于7d。

六、搭设脚手架

坡面沿墙面坡比1:0.3搭设Ф48壁厚3.5mm双排脚手架，立管间距120cm，步距120cm双排钢管脚手架；脚手架内侧距离坡面50cm，扫地杆距地面尺寸为10cm，每一级脚手架搭设高度最高不超过4m。

图5：坡面脚手架搭设示意图

为保证脚手架搭设在稳固的基础上，开挖后的边坡首先要把脚手架立杆基础平整夯实，具有足够的承载力和稳定性。脚手架与山体连接采用钢管钻入山体0.5m-1m，注浆固结后与脚手架钢管可靠连接。

七、实施效果

经理论和时间证明，该预应力锚索框架梁施工工艺在强风化深挖路堑段边坡支护的应用是可行的。预应力锚索框架梁施工完成后如下图所示：

 图6： 预应力锚索框架梁施工完毕后的效果

结论：由于差异风化及卸荷强烈，节理发育，易发生表层剥落、崩塌和掉块，本次设计对路段采取了预应力锚索框架梁施工防护，需注意事项总结如下：

（1）深挖段表层含碎石粉质粘土、强风化花岗岩抗冲刷能力低，施工过程中应及时封闭，加强防水，防止坡体岩土失稳。根据坡顶覆盖层情况，可适当放缓边坡做弧化处理，与自然斜坡顺势过渡，确保覆盖土层的稳定。

（2）边坡开挖时，宜按自上而下的顺序，采用分层开挖、分层防护和坡脚预加固措施；开挖宜避开雨季进行施工，同时应及时对坡面作好防护工作。设置变形观测点，在施工过程中及运营期间，对边坡进行位移观测。

（3）框架格梁为现浇 C30 混凝土，格构大小为300cm×300cm，格梁为40cm×40cm，格梁内做钢筋砼挡土板，挡土板厚30cm，横梁每6m设一道伸缩缝，缝宽2cm，以沥青麻絮填塞。

（4）锚索类型：拉力集中型四束锚索，锚具采用OVM15-4型，长17～28m，成孔直径为 150mm。一孔4束锚索设计张拉力为500KN，张拉为5级进行。

（5）根据本路段地质结构，在钻孔钻进过程中，需全程跟钢套管，钢套管采用Ø127mm，壁厚8mm钢套管。

参考文献

[1] 王文辉,隆卫等. 预应力锚索框架施工工艺和方法的研究[J]. 西部钻探工程,2006,（10）.

[2] 陈晓娟.骨架格构梁三维网喷播植草技术应用[J]. 城市道桥与防洪,2013,(04).

[3] 王宝伟. 浅谈高边坡加固中预应力锚索的控制要点及措施[J]. 河南建材,2019,(04).

[4] 周卫锋．南欧江五级电站高边坡安全施工技术[J]．房地产导刊,2016（10）.

作者简介：

毛坤，男，1987年11月，湖南湘潭人，工程师，从事施工技术及施工安全管理。

王玲，女，1971.01-，河南柘城人，高级工程师，从事工程项目设计管理工作。

徐灿，男，1994年4月，四川泸州人，从事工程项目管理。