錨桿擋土墻施工技術(shù)及在公路邊坡防護中的應(yīng)用

1、錨桿擋土墻施工技術(shù)及在公路邊坡防護中的應(yīng)用 黃 剛 （中國水利水電第七工程局有限公司五分局 四川彭山 620860）摘 要：錨桿擋土墻作為一種輕型的支護結(jié)構(gòu)，依靠它技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠的優(yōu)勢，近年來在公路路塹邊坡防護中得以廣泛的應(yīng)用。本文主要從綦萬路錨桿擋土墻路塹邊坡防護入手，系統(tǒng)介紹了錨桿擋土墻的施工技術(shù),可供類似工程施工的工程技術(shù)人員參考。 關(guān)鍵詞：錨桿擋土墻 施工 公路邊坡 防護1 引言錨桿擋土墻是利用錨桿技術(shù)形成的一種擋土結(jié)構(gòu)物。錨桿是一種新型的受拉桿件，它的一端與工程結(jié)構(gòu)物聯(lián)結(jié)，另一端通過鉆孔、插入錨桿、灌漿、養(yǎng)護等工序錨固在穩(wěn)定的地層中，以承受土壓力對結(jié)構(gòu)物所施加的推力，從

2、而利用錨桿與地層間的錨固力來維持結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定。作為輕型的支擋結(jié)構(gòu)，錨桿擋土墻取代笨重的重力式圬工擋土墻，可以節(jié)省大量圬工材料，現(xiàn)已廣泛用于公路、鐵路、煤礦和水利等支擋工程中，并收到了很好的效果。2 概述錨桿擋土墻由于錨固地層、施工方法、受力狀態(tài)及結(jié)構(gòu)形式等的不同，有不同的形式。按墻面的結(jié)構(gòu)形式可分為柱板式錨桿擋土墻和壁板式錨桿擋土墻。柱板式錨桿擋土墻是由擋土板、肋柱和錨桿組成，肋柱是擋土板的支座，錨桿是肋柱的支座，墻后的側(cè)向土壓力作用于擋土板上，并通過擋土板傳給肋柱，再由肋柱傳給錨桿，由錨桿與周圍地層之間的錨固力即錨桿抗拔力使之平衡，以維持墻身及墻后巖體的穩(wěn)定；壁板式錨桿擋土墻是由墻面板（壁面

3、板）和錨桿組成，墻面板直接與錨桿連接，并以錨桿為支撐，土壓力通過墻面板傳給錨桿，后者則依靠錨桿與周圍地層之間的錨固力（即抗拔力）抵抗土壓力，以維持擋土墻的平衡與穩(wěn)定。綦萬高速公路是重慶至萬盛的旅游專線。筆者所修建的綦萬路A合同段母家灣互通式立交C匝道段出露的地層為泥質(zhì)頁巖層，層面傾角為2025°，含有紫紅色直徑13cm的泥質(zhì)，局部夾510cm厚的黑色灰質(zhì)頁巖，顆粒成分以粘土為主，半固結(jié)狀態(tài)，遇水泥化、崩解，在天然狀態(tài)下易風化剝落，抗剪強度低。該段路基設(shè)計為1：0.5的邊坡，無碎落臺，考慮到路塹開挖后產(chǎn)生卸荷裂縫和爆破施工對邊坡穩(wěn)定的影響，為防止邊坡坡面產(chǎn)生順層滑動及造成傾倒性坍塌，對

4、該段路塹采用了柱板式錨桿擋土墻進行防護。3 錨桿擋土墻施工本文以綦萬路錨桿擋土墻為例，著重介紹了錨桿擋土墻在公路邊坡防護中的施工技術(shù)和經(jīng)驗心得。3.1工程概況綦萬路C匝道右側(cè)邊坡錨桿擋土墻起止樁號為CK0+410CK0+520，全長110m，邊坡1：0.5，最高處20.5m，主要工程量：C20混凝土305.98m3，100鉆孔5027m，鋼筋制安61.746T。布置圖見圖1、節(jié)點見圖2。圖1 錨桿擋土墻斷面圖(單位：mm)圖2 A點大樣圖(單位：mm)該段錨桿擋土墻設(shè)計為柱板式錨桿擋土墻，設(shè)計方案如下：本工程錨桿設(shè)計為摩擦型注漿錨桿。采用320螺紋鋼，彎轉(zhuǎn)部分長度不小于90cm；錨桿支架鋼筋為

5、8鋼筋；錨桿鋼筋必須點焊成束，每間隔1.52m設(shè)錨桿固定支架。錨孔的深度需大于錨固深度50cm，錨孔壁直徑為100mm，用M30水泥砂漿注漿。結(jié)構(gòu)見圖3。圖3 錨桿結(jié)構(gòu)詳圖(單位：mm)B-B截面圖(單位：mm)肋柱為C20鋼筋混凝土，暗肋，肋柱寬35cm，厚40cm,肋柱的設(shè)置間距為2m（中對中），主筋為20螺紋鋼，箍筋為8鋼筋，間距20cm。 噴射混凝土墻面板為C20鋼筋混凝土，厚10cm；鋼筋網(wǎng)為8鋼筋，按20×20cm布置；并布設(shè)泄水管。如圖4。圖4 面板鋼筋結(jié)構(gòu)圖（斷面）3.2 施工工藝錨桿擋土墻施工工藝流程圖如下：搭設(shè)鋼管架操作平臺成錨孔測量定孔位驗錨孔錨桿制作鋼筋制安補

6、注砂漿驗 交噴射混凝土養(yǎng) 護注 漿安裝錨桿人工鑿錨肋基槽施工準備配合比及材料要求錨桿注漿用M30水泥砂漿。配合比為水泥：砂：水：膨脹劑=1：0.98：0.53:0.11。水泥：用水泥；砂為特細砂，細度模數(shù)0.71.5。錨肋及面板C20噴射混凝土配合比為水泥：砂：碎石：水：速凝劑=1：1.36：4.0：0.41:0.03。水泥：用水泥；砂：采用堅硬耐久的簡陽中粗砂，細度模數(shù)2.23.0；粗骨料：粒徑不大于15mm的碎石，不得使用含有活性二氧化硅的石材；級配應(yīng)滿足表1要求：表1 噴射混凝土骨料級配表序 號通過各種篩孔的累計質(zhì)量百分數(shù)（%）0.6mm1.2mm2.5mm5mm10mm15mm1172

7、22331354350607382100213311841265440706290100外加劑：選用符合質(zhì)量要求的速凝劑，摻速凝劑后的噴射混凝土性能必須滿足設(shè)計要求；水：用飲用水，不得使用污水及PH值小于4的酸性水和含硫酸鹽量按硫酸根計算超過水重1%的水。搭設(shè)鋼管架操作平臺，清理坡面雜物，清除浮石及松動巖石，對邊坡局部不穩(wěn)定處進行清刷或支補加固，對較大的裂縫進行灌漿或勾縫處理，再進行測量放樣，在巖面上確定錨桿孔位并用油漆標注。錨桿施工鉆孔按設(shè)計要求，錨孔為2×2m 方型布置，孔徑為10cm。在孔位確定后，用XK300液壓鉆機進行鉆孔，鉆機就位后，應(yīng)保持平穩(wěn)，導(dǎo)桿或立軸與鉆桿傾角一致（

8、保持與水平20°角），并在同一軸線上。在鉆進過程中，應(yīng)精心操作，精神集中，合理掌握鉆進參數(shù)和鉆進速度，不能損傷巖體結(jié)構(gòu)，以避免巖層裂隙擴大，防止埋鉆、卡鉆等?？咨?、孔徑、傾角均應(yīng)符合圖紙要求。孔口位置偏差±50mm；鉆孔軸線與設(shè)計軸線偏差應(yīng)小于3%孔深；孔深偏差不大于+100mm；相領(lǐng)錨孔間距應(yīng)符合要求。成孔后，應(yīng)將孔內(nèi)巖粉、碎屑等雜物清除干凈，保持孔內(nèi)干燥及孔壁干凈粗糙，并及時用塑料塞堵住孔口。錨桿制作與安放按設(shè)計要求，將3根20螺紋鋼點焊成束，在錨桿桿體上每隔2m安設(shè)錨桿固定支架，桿體應(yīng)平順，除油除銹，自由段用塑料布包扎。在安放錨桿時，應(yīng)防止桿體扭曲、壓彎；注漿管隨錨桿

9、一同放入孔內(nèi)，管端距孔底距離為50100mm，桿體放入角度與鉆孔傾角保持一致，錨桿安好后桿體始終處于鉆孔中心。注漿以一個孔為工作單元，錨孔的鉆孔、安放錨桿、注漿應(yīng)連續(xù)完成。注漿的施工工藝將影響錨桿的錨固能力。注漿前應(yīng)用水沖洗孔壁，在孔口50cm范圍內(nèi)先用1：3的水泥砂漿封閉。漿液應(yīng)攪拌均勻，過篩，隨攪隨用，在初凝前用完，如在漿液硬化后不能充滿錨固體時，應(yīng)進行補漿，注漿量不得小于計算量，其充盈系數(shù)為1.11.3。注漿時，應(yīng)隨時注意排氣孔不被堵塞，宜邊灌注邊拔出注漿管，但應(yīng)注意管口應(yīng)始終處于漿面以下，并隨時活動注漿管，待漿液益出孔口時全部拔出。注漿完畢后應(yīng)將外露的鋼筋清洗干凈并保護好。錨肋和噴射混

10、凝土面板施工在錨桿注漿完成后，再次將松散的浮石和巖渣清除干凈。處理好光滑巖面，用漿砌片石補砌空洞。對邊坡局部不穩(wěn)定處進行清刷或支補加固，對較大的裂縫進行灌漿或勾縫處理。在錨肋處按圖紙尺寸劃線，人工采用手持式風鎬清鑿肋柱基槽，基槽應(yīng)滿足35×40cm的設(shè)計尺寸。按圖紙要求制作綁扎肋柱鋼筋和混凝土面板鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)與錨桿交接處必須焊接，以保證噴射混凝土時鋼筋網(wǎng)不晃動，并要緊貼設(shè)計為10cm的噴射混凝土表面，以保證鋼筋網(wǎng)保護層厚度。按圖紙要求設(shè)置泄水孔，長度為10cm，孔口緊貼坡面，防止混凝土噴射時堵塞泄水孔。噴射混凝土前用高壓水沖洗受噴面，保證受噴面新鮮潮濕?；炷羾娚淝埃冗M行試噴，調(diào)

11、整回彈量，并確定施工操作程序。嚴禁雨天噴射混凝土?；炷羾娚涫┕r，嚴格按照C20的施工配合比制作混凝土，分段、分片從下到上分段噴射。施工時，先送風，后開機，再給料；向噴射機供料必須連續(xù)均勻，機器正常運轉(zhuǎn)時，料斗內(nèi)應(yīng)保持足夠的存料；噴射機的工作風壓，應(yīng)滿足噴頭處的壓力在0.1MPa左右；噴射時，噴頭與受噴面應(yīng)保持垂直，宜保持0.61.0m的距離，以保證噴層厚度均勻及混凝土的密實度；并每隔1012m設(shè)一道伸縮縫（避開肋柱位置）。同時應(yīng)滿足其邊坡坡比不能陡于1：0.5，整體平順、美觀，符合公路邊坡坡面的質(zhì)量要求。養(yǎng)護噴射混凝土終凝2小時后，立即噴水養(yǎng)護，噴水次數(shù)視氣溫而定（當氣溫低于+5時，不得噴

12、水養(yǎng)護），一般不得少于4次，養(yǎng)護時間不得少于7天。在養(yǎng)護過程中如果發(fā)現(xiàn)剝落、外鼓、裂紋、局部潮濕、色澤不均勻等不良現(xiàn)象，應(yīng)分析原因，采取措施進行修補，以防后患。4 施工資源配置4.1人員配置現(xiàn)場負責人、現(xiàn)場技術(shù)負責人、現(xiàn)場技術(shù)員、現(xiàn)場質(zhì)檢負責人、現(xiàn)場試驗員和現(xiàn)場測量員。4.2施工機具、測量和質(zhì)檢儀器配置主要施工機具、測量和質(zhì)檢儀器如下表：名稱規(guī)格型號單 位數(shù)量手持式風鎬臺4液壓鉆機XK300臺3注漿機100型55KW1濕拌砼噴射機TK-961臺1砼攪拌機250型350L1空壓機VY-12/790KW1全站儀SET2100臺1萬能試驗機WE-600B臺1混凝土強度檢測模具組6鋼筋加工設(shè)備臺套15

13、 現(xiàn)場質(zhì)量控制與檢測5.1現(xiàn)場質(zhì)量控制現(xiàn)場嚴把鋼筋、水泥、骨料、速凝劑、膨脹劑等材料質(zhì)量關(guān)，并嚴格按照配合比和規(guī)范要求施工。施工人員在施工前要認真地進行技術(shù)交底，熟悉并掌握操作規(guī)程和技術(shù)要求。按設(shè)計正確制作錨桿和鋼筋網(wǎng)，安插錨桿并仔細驗孔，并作好混凝土的抽檢工作，以確保錨桿擋墻的質(zhì)量。5.2現(xiàn)場質(zhì)量檢測錨桿抗拔力試驗。由前述可知，錨桿擋土墻后的側(cè)向土壓力通過面板、肋柱最終將轉(zhuǎn)給錨桿，所以錨桿的質(zhì)量控制是整個錨桿擋土墻的關(guān)鍵。該段錨桿擋土墻共計錨桿648根，錨桿設(shè)計錨固力50KN，按每300根錨桿抽樣一組，每組3根，共做了3組共10根錨桿的抗拔力試驗，長度從3m到16m不等。每根錨桿的抗拔力均大

14、于50KN，滿足規(guī)范要求。強度檢測噴射混凝土必須做抗壓強度試驗，試塊在工程施工中抽樣制取，在噴射作業(yè)面附近，將模具敞開一側(cè)朝下，以80°角（與水平面的夾角）左右置于墻腳：先在模具外的邊墻上噴射，待操作正常后，將噴頭移至模具位置，由下而上，逐層向模具內(nèi)噴滿混凝土。將噴滿混凝土的模具移至安全地方，用三角抹刀刮平混凝土表面。在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護7天后，將混凝土加工成邊長為100 mm的立方體試塊。繼續(xù)在標準條件下養(yǎng)護至28天齡期后，進行抗壓強度試驗。本工程共取試件42組，經(jīng)測試，結(jié)果如下：平均值Rn = 24.5 MPa；標準差Sn = 1.2 MPa；最小值Rmin = 21.

15、8 MPa由公路工程質(zhì)量檢驗評定標準根據(jù)公式RnK1Sn0.9R 得 24.51.6×1.2=22.580.9×20 = 18根據(jù)公式RminK2R 得21.80.85×20 = 17 滿足規(guī)范要求。厚度檢測用鑿孔法檢測。根據(jù)錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范，“每個斷面上，全部檢查孔處的噴層厚度60以上不應(yīng)小于設(shè)計厚度；最小值不應(yīng)小于設(shè)計厚度的50；同時，檢查孔處厚度的平均值，不應(yīng)小于設(shè)計厚度值。”本工程共檢測50點，結(jié)果如下：平均值X106cm10cm，最小值Xmin72cm05×05cm，符合規(guī)范要求。其它檢測項目特別是錨孔直徑應(yīng)符合設(shè)計及規(guī)范要求。6 施

16、工體會綦萬高速公路A合同段母家灣互通式立交C匝道CK0+410CK0+520右側(cè)邊坡由于受地形限制，設(shè)計坡度較陡，在施工過程中已經(jīng)有局部產(chǎn)生順層滑動，后該處經(jīng)錨桿擋土墻防護處理后，邊坡穩(wěn)定，坡面直順美觀。達到了經(jīng)濟合理、安全適用、確保質(zhì)量的要求。通過對該段擋土墻的施工，筆者體會到以下6個環(huán)節(jié)必須要把握。錨桿擋土墻支護與傳統(tǒng)支護不同，其主要作用在于主動加固圍巖，發(fā)揮圍巖的自支承能力。因此在施工中，要熟悉圖紙，理解設(shè)計意圖，加強對圍巖的地質(zhì)調(diào)查，為修改設(shè)計和指導(dǎo)施工提供信息。通過對錨桿抗拔力試驗得出，鉆孔較小的錨桿其抗拔力值較高。這是摩擦型錨桿的特點，孔徑較小的錨桿所獲得的錨固效果要好于孔徑大的。所以要求在摩擦型錨桿鉆孔施工中，一定要注意孔徑不要大于設(shè)計值。錨桿注漿應(yīng)盡量采用二次注漿的方法，在一次注漿后