格梁式锚索挡土墙在深路堑边坡支护中的应用

　西部探矿工程seriesNo.67Nove2000

WEST_CHINAEXPLORATIONENGINEERING

文章编号:1004—5716(2000)06—0036—02

中图分类号:U417.1　文献标识码:B

格梁式锚索挡土墙在深路堑边坡支护中的应用

王才高

(中铁5局集团1公司,湖南长沙410117)

摘　要:结合工程实例,简要阐述格梁式锚索挡土墙这一新型高边坡支挡结构原理及其工艺技术。关键词:深路堑;格梁式锚索挡土墙;施工工艺

1　工程概况

西安—安康铁路经过旬阳县小河镇,为扩展场地建造小河车站,线路以深挖方形式通过一长条状山梁,山梁狭长而平缓,其两侧自然斜坡约30°～50°,基岩裸露,斜坡完整稳定,无不良地质现象。岩性主要是千枚岩夹灰岩,片理、节理发育,岩层总体产状N65°E/28°S,局部倾角65°左右。最大挖深37m,堑坡高达45m。

为尽可能减少挖方量和保持堑坡稳定,设计在最大挖方IDK170+961.75～IDK171+042.25处设置深路堑格梁式锚索挡土墙,全长80.5m。两侧共65m设置重力式挡墙衔接。锚索挡土墙分三级构成,墙高分别为7m、7m、6m。锚索直径󰀁15.24mm,强度1860N/mm。安装锚索160束,第一级由6根钢绞线组成,长15m,钻孔󰀁120mm,锚固力750kN;第二级由5根钢绞线组成,长14m,钻孔󰀁120mm,锚固力600kN;第三级由4根钢绞线组成,长12m,钻孔󰀁90mm,锚固力450kN。共计灌注立柱59根横梁9排(尺寸为0.5m×0.6m),并在格梁间喷射200#砼进行防护。2　工艺原理

由于大量挖方易造成对边坡岩体和植被的扰动及破坏,开挖后存在着较大临空面,在坡体内有倾向于临空面的滑动面时易导致岩体产生滑移等危险,给以后的行车安全及运营维护带来极大的隐患。为从根本上解决问题,通过设置格梁式锚索挡墙,一方面利用格梁挡墙的承重和抗倾覆作用,另一方面采用预应力锚索将格梁与滑动面以内的稳定岩体有机地锚固起来,形成坡体、拉索及格梁组成的整体超静定结构。锚索直接改变滑面上的应力状态和滑动稳定条件,使不稳定滑体处于较高围压的三向应力状态,岩体强度和变形特性比在单轴压力及低围压条件下好得多,压紧状态使结构面对岩体变形消极影响减弱,明显改善堑坡的受力状态,从而提高岩体的整体稳固性。3　施工工艺流程(图3)

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　　开挖时应尽量减少对边坡围岩的扰动。根据堑坡实际确定是否分级施工以及每级开挖的最大高度和纵向长度。边坡外侧可采用较大型深孔爆破,边坡附近约3～4m时宜采取微震开挖,实施浅孔预裂和光面爆破,自上而下施工,

图1　格梁式锚索挡墙横断面示意图

开挖后尽快进行上部坡1——线路中心线;2——横梁;3——立柱;面防护。严格控制超欠4——墙顶护坡;5——锚索;6——杯形基挖,保持边坡平顺,格梁础式挡土墙对超挖部分要求先找平后再进行下一道作业。3.2　定位、钻孔

为提高钻孔效率和保证钻孔质量,采用潜孔冲击式钻机

图2　锚索安装示意图

造孔。用经1——水泥砂浆封锚头;2——锚具;3——钢垫钣;4——纬仪放出基300#钢筋砼立柱;5——钢绞线涂油并套塑料管防护;线和定出孔6——自由段;7——破裂面;8——锚索锚固段;9——钻位,按座标在孔壁;10——紧箍环;11——裸露钢绞线;12——灌浆脚手架上安管;13——扩张环;14——导向尖锥

装钻机,放出锚索方位角,测角仪调整倾角。方位角±1°,倾角±0.5°。钻进中每隔5m用测角仪校正钻孔方向一次。锚位点各方向放线误差±1cm,锚索孔径允许误差±2mm。钻孔结束,以高压风吹净孔内粉尘,保持无浮碴、无岩粉和水。钻进中若遇坍孔应立即停钻进行注浆固壁处理。3.3　锚索制作

锚索可在钻孔的同时于现场进行编制。先将其调直,按:钻

3.1　边坡开挖孔实际长度+格梁厚度+千斤顶长度+工具锚和工作锚的厚度

2000年第6期

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+张拉操作预留量+截长误差(50～100mm)=钢绞线下料长度,用无齿锯截取。然后将其平顺地放在作业台架上,量出内锚固段和锚索设计总长度,分别作出标记,除去内锚固段锚索PE部并清洗干净,每隔50～100cm穿一个对中隔离支架,两对中支架间扎紧固环一道,以提高锚索孔内钢绞线与砼的“粘结力”、“镶嵌力”,自由段钢绞线也扎紧固环一道并用塑料管穿套。再在锚索端头套上导向帽,最后进行编号使其与孔位相对应。3.4　锚索安装、注浆

核实锚索与孔位对应,然后清孔一次。注浆管与锚索一起装入,缓缓插入孔底,管口与孔底保持30～50cm的距离。检查调节定位止浆环和限浆环位置准确,采用孔底返浆法进行锚固段注浆,水泥浆水灰比(0.38～0.43)∶1,可据需要掺适量膨胀剂,注浆压力保持在0.3～0.6MPa,注浆量通过砂浆位置显示器控制,并待孔口有稀水泥浆排出时为止。注浆工艺流程:砂浆配制、搅拌→压水连通试验→开始低速小流量注浆→正常注浆→边注浆边提管→注浆至设计锚固长度→终止。

3.5　立柱、横梁灌注

立柱、横梁即格梁式锚索挡墙工程的格梁,是重要的承压构件,其作用:一是起着挡土墙作用,二是把锚具的集中荷载传递到岩面,三是调整岩石表面的受力方向,因此施工质量必须高度保证。按设计绑扎立柱、横梁钢筋骨架,三向立模,埋设连接固定锚头用的膨胀镙栓及土压力盒等应力监测元件;在锚孔与格梁交叉处(靠坡体内侧)预埋补浆用注浆管,最后整体浇灌设计标号砼,震捣密实,加强养护。

3.6　锚索张拉

先紧靠格梁安设锚索测力计,铺一适宜厚度钢垫钣,以保证锚具与锚索轴线垂直,然后装上锚具。锚索张拉前需对张拉设备进行标定:将千斤顶、油管、压力表和高压油泵联好,在压力机上用千斤顶主动出力的方法反复试验3次,取其平均值,绘出千斤顶出力F(kN)和压力表指示的压强P(MPa)曲线,作为锚索张拉时的依据。采用整体分级张拉的程序,可按设计荷载的25%、50%、100%、115%逐级进行,其中最后一级张拉时间为3～5min。对于钢绞线的松弛、地层的徐变等因素造成的预应力损失,在张拉后的6～10天内进行补偿张拉,张拉力取设计预拉力的20%,然后稳压锁定。3.7　封孔注浆

补偿张拉后立即封口注浆。注浆管从预留孔插入,直至管口到达距锚固段外端50cm为止,压力控制在1.5MPa左右,当预留孔有浆液溢出时即可停止注浆。

3.8　后期处理

封口注浆后从锚具量起留5cm钢绞线,将其余部分截掉。采用5mm厚钢钣焊制封锚用模板(外侧焊接),断面呈“　”型,预留螺栓孔。将其与格梁上预置螺栓连结固定好,灌注150#水泥砂浆封闭。3.9　立柱、横梁间喷砼

在立柱、横梁间喷射玻璃纤维砼或素砼支护岩面,提高坡体稳定性,正式作业前应进行试喷,调节适宜水灰比,坡脚平台应铺设金属钣,回收利用回弹砼。4　主要机具

由于锚索施工、格梁制作大都是在脚手架上进行,立体交叉相互制约,故要求设备轻型化作业高效化,零配件备用充足,主要机具:GX—50潜孔钻机,水泥搅拌机,OVM—YCW—100A型千

斤顶,OVM—ZB4—500型电动油泵,UB3型灰浆泵,400型砂轮切割机,LB400×2螺杆泵注浆机,立爪装碴机,砼喷射机,VY—9/7型移动式空压机,砼应变计、锚索测力计等。5　安全质量控制

(1)施工前进行安全技术交底,明确分工、清楚责任、统一指挥。脚手架的搭设必须稳定,采用双排方式,间距1.2～1.5m,重力集中处增加斜撑及横向支撑,并设短锚桩将脚手架锚固在稳定的岩壁上。对紧固件的紧固必须有人复核。高空作业需设必要的防护措施。上岗前戴好安全帽,集中精力,遵守有关安全操作规程,文明有序施工。

(2)各种机械应处于完好可靠状态,电器设备应专人操作和保管。多工种交叉作业时应安排好先后次序,加强防护。夜间施工时照明应充足。

(3)砂轮切割机应设安全护罩,避免断片伤人;风动钻机管路连接应牢固,避免脱开伤人;注浆管路应畅通,避免浆液喷出伤人;高压油管应连接好,避免断裂伤人;张拉过程中千斤顶前不可站人,避免锚索断裂造成事故。

(4)进行施工组织设计,编制详细的施工网络计划图,合理地安排施工。

(5)钢绞线需调直、除锈、去油污,检查无损伤、无交叉重叠、无锈坑,不合格者应剔除。切断后的钢绞线两端应用铁丝扎捆牢固,同一孔的钢绞线必须等长。锚索安放要保证平直,张拉段要放在锚孔中央,确保锚索孔壁有≮1cm的注浆厚度。

(6)选用525#普通硅酸水泥砂浆,砂浆质量应符合有关规定。搅拌好的砂浆应过筛后方可注浆,避免堵塞管路。严格控制浇灌立柱、横梁用砼水灰比、灰砂比。

(7)注浆时间内水、电应充足,锚孔内砂浆应有足够养生时间,在养生期不得碰撞、移动锚索。

(8)张拉段注浆必须待浆液溢出孔口稳定1～2min后方可停止,24h后还需进行补浆,以确保注浆饱满。在锚固段砂浆及格梁砼达到设计强度后方可进行张拉,张拉前需标定张拉设备。各根钢绞线的拉力差不超过±5%。

(9)严格按有关砼施工规范和预应力锚索施工规范作业,加强监测控制。6　施工效果

小河车站格梁式锚索挡墙工程正式施工时间9个月,被评为西康线优质工程、样板工程等荣誉称号。根据监测,结构牢固稳定,无不良现象。经分析,采用格梁式锚索挡土墙支护高路堑边坡,进行一定的结构调整,使锚索处于最佳工作状态,改善了边坡的受力状态,工程成本约低7～20%;且工艺技术成熟,便于组织施工、能极大地提高劳动生产率,经济效益显著。因其结构美观,利于改善线路周边环境而更加适宜于站场深路堑边坡改造和工程建设的环境保护。

7　结束语

一般重力式挡土墙最大高度只有15m,而格梁式锚索挡土墙高度不受限制,结构整体性好,施工不受地形限制,可实现机械化装配化施工,效率高工期短造价低,安全可靠,挖方量少因而适用范围很广。