预应力锚索抗滑桩加固高边坡滑坡施工技术
2015-09-22
1 工程概况
本路段位于宁德北部重丘区，地形及地质结构复杂，施工难度极高，受季风气候影响降水量较大，影响边坡稳定。该段路堑在第三级平台设置预应力锚索抗滑桩21根，其中两端各3根桩长26m，中间15根桩长28m(路面标高以上桩长18m），沿线路前进方向呈纵向排列，桩截面2m×2.5m，中心间距5m。桩顶设置两排3孔8索孔径Φ165mm压力分散型锚索（锚索采用Φ15.24无粘结钢绞线）：第一排2束长度38m，竖直倾角为20°；第二排1束长度34m，竖直倾角25°，锚索锚固段设计长度均为14m。
2 加固目的及作用
该边坡属高边坡(最高约28.4m），为土质边坡或类土质坡，地形上陡下缓，边坡上部为厚层较松散的残坡积层，下部为花岗岩全、强风化层，岩石风化厚度大，岩土结构松散。地下水埋藏深度高于路面标高，全、强风化岩层透水性较好，降雨时坡面有水渗出。高速公路从坡体中下部通过，坡体上部有一条“之”字形地方林业道路，改路困难，开挖坡面稳定性较差，如处理不当，容易引起上部土体牵引变形，因此采用预应力锚索抗滑桩加固措施确保边坡稳定。
桩体主要受弯矩作用，桩靠山侧设置双排钢筋，加强桩身抗弯变形能力。为减少桩悬臂受力后变形过大，在桩头处设置双排预应力锚索。
3 锚索试验
锚索施工前需做基本试验，目的在于验证设计采用的工作锚索的性质和性能、施工工艺、施工质量、设计合理性以及提供的安全储备，同时考虑施工过程中抗物理破坏的能力。本次试验按设计要求设置3孔8索四单元锚索试验孔进行破坏性试验，编号为1#、2#、3#孔。位于MK54+850～MK54+950段三级坡。锚索长度分别为30m、34m、38m，锚固段长度分别为3m、6m、9m。在锚固段设置止浆带，自由段不注浆。因锚索各单元长度不同，施加相同张拉力时伸长量也不同，需根据设计荷载和锚筋长度计算出差异荷载(△P1，△P2，△P3)分单元张拉，补足差异荷载后再对整束锚索分五级进行张拉。
3.1 试验孔地质及注浆情况
3.1.1 1#试验孔设计钻孔深度30m，设计锚固段长度3m，实际施工地质情况：
3.1.2 2#试验孔设计钻孔深度34m，设计锚固段长度6m，实际施工地质情况：
3.1.3 3#试验孔设计钻孔深度38m，设计锚固段长度9m，实际施工地质情况：
注：上表显示张拉力达到设计的75%时锚固段已经滑脱，锚固段设计3m不能满足设计要求。
注：油压表线性回归方程M=0.0338F+0.2
M――油压表读书
F――各级张拉荷载
P――设计张拉力700kN
△P1――单元差异荷载
△P2――二单元差异荷载
△P3――三单元差异荷载
ΔP1=EA×2
ΔP2=（EA+EA）×2
ΔP3=（EA+EA+EA）×2
L1，L2，L3，L4――分别为第一、二、三单元锚索的长度；
ΔL1，ΔL2，ΔL3，ΔL4――各单元锚索在给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下的伸长量；
ΔL1-2，ΔL2-3，ΔL3-4――各单元锚索在给定最终张拉(设计锁定)荷载作用下的差异伸长量；
A――单根钢绞线束的截面面积；
E――钢绞线的弹性模量。
表5、表6数据显示锚固段长度为6m和9m时，实际地层锚固力大于1.1倍设计张拉力(770kN)，伸长量也满足小于6%的规定。故锚固段设计长度为14m可正常施工。
4 抗滑桩施工技术要点
4.1 挖孔及护壁安全
抗滑桩采用人工挖孔桩，C30钢筋混凝土护壁，水平向钢筋安装采用4根钢筋相互搭接后绑扎或焊接。若土层松软或地下水丰富，可利用槽钢、工字钢、钢管等做临时支撑，有效预防塌孔，以保证施工安全。
4.2混凝土浇注注意事项
4.2.1 孔底积水不宜超过5cm，混凝土浇注时须不间断，一次性完成，并通过串筒下落防止产生离析。振捣采用Φ70mm插入式振动器，振捣应避免碰撞钢筋，水平分层厚度不宜超过30cm，移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍，并插入下层砼50～100mm。
4.2.2 锚孔位置在护壁上精确标记，混凝土浇注到锚索位置按设计要求预埋Φ180mmPVC管，管内装入木条或锯末塞紧且端头进行封堵，防止混凝土将其挤弯或堵塞。
5 锚索施工技术要点
5.1 锚索钻孔
锚孔用全站仪配合钢尺进行拉线定位，孔道钻造采用CSJ40高压风潜孔钻跟管成孔，钻进过程中严禁用水冲钻及冲洗孔壁，同时严格控制钻进速度，防止钻孔偏斜、扭曲或变径。与以往的用水冲钻相比可有效防止塌孔，也可防止边坡土层含水量过高影响边坡稳定性。钻到设计孔深后，不能立即停钻，继续稳钻3～5分钟，防止孔底泥土沉积。钻孔结束后，使用高压空气将孔中岩（土）粉及水全部清除孔外。
5.2 锚索制作及安装
5.2.1 本段采用压力分散型锚索，锚索材料为无粘结高强度低松弛钢绞线，对钢绞线不同单元进行醒目的标记。下料还应注意各单元锚索长度的不同。每单元锚固段钢绞线剥皮3m，并将其表面油脂擦拭干净以加强与水泥浆的粘结。锚索制作过程中采用中间型挤压机对挤压簧和挤压套进行挤压，改变了以往设计只能将挤压套固定在钢绞线端头的限制，单根钢绞线挤压强度确保不低于200kN。
5.2.2 锚索组装时应准确定位，挤压套通过螺栓在承载体和限位片之间栓接牢固，不同单元之间的钢绞线必须设置架线环，间距为1.0～1.5m，注浆管穿索安装准确定位，绑扎结实牢固，深入导向帽5～10cm。导向帽固定于最前端承载板上，并应留有溢浆孔，保证注浆时孔底返浆。
5.3 锚孔注浆
注浆设备采用YSH-6注浆机，注浆管采用Φ25mm的PPR管，水泥浆配合比见下，注浆必须采用孔底返浆方法（注浆压力2.0Mpa），直至孔口溢出新鲜浆液，严禁抽拔注浆管或孔口注浆；如发现孔口浆面回落，应在30分钟内进行孔底压注补浆2～3次，确保孔口浆体充满。
在注浆作业开始和中途停止较长时间再作业时，应用水或水泥稀浆润滑注浆泵及注浆管路。
5.4 锚索张拉
锚索的预应力在补足各单元差异荷载后分5级施加，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，应及时进行补偿张拉。张拉过程通过张拉力和锚索伸长量双向控制。
6 结语
通过本段高边坡锚索抗滑桩的施工总结出一套完整的抗滑桩施工技术，其中包括对抗滑桩的桩孔开挖、护壁安全、混凝土浇筑都有了详细的介绍，同时对压力分散型锚索施工过程也进行了分析，重点介绍了锚索基本试验的过程和作用，对整个锚索施工的重大影响和意义，中间型挤压机的应用打破了以往锚索设计的形式。为高边坡滑坡治理技术注入了新鲜的血液。
