预应力锚索桩板式挡墙在公路工程中的应用与施工

2015-03-22邹宝良

黑龙江交通科技 2015年7期

邹宝良

(福建海诚建设工程有限公司)

1 工程概况

1.1 设计原则

国道205 线三明市区过境段工程K5 +970～K6 +120 段以路堤形式通过，左侧最大边坡高度24 m。该段建筑物密集，路基左侧占用部分三钢劳服耐火厂材料厂房，该厂房征迁费用达1 700 万元，征迁难度大。结合工期要求，经多方案比选后，对该段路基采用以预应力锚索桩板挡墙作为主体的支挡防护工程。

1.2 水文地质条件

工点地处沿海内陆山区，气候温暖湿润，雨量充沛。夏季多东风炎热多雨，冬季多东北风寒冷潮湿。2～9月是多雨季节，3～4月为前汛期，5～6月为主汛期，10～1月为少雨季节。工点所处前后地形起伏大，地表上覆第四系可塑状坡积粉质粘土层，厚度约1.5～2.0 m，硬塑状残坡积砂质粘性土层，厚度约3.0～5.0 m，下卧燕山早期侵入花岗岩及风化层。地下水主要为基岩风化层孔隙－裂隙水，主要接受大气降水和基岩裂隙水补给，侧向排泄补给沟谷。

2 预应力锚索桩板式挡墙构造

本项目设计的桩板式挡墙由“抗滑桩+挡土板+桩顶锚索”组合而成。本段为填方路堤，在路基左侧设计有15 根抗滑桩，桩身断面为2 m ×3 m，桩身最长为27 m，最短为24 m，部分锚入地下，部分伸出地表。挡土板采取预制，截面尺寸为0.4 m×1 m×4 m，共165 块。桩顶锚索设计为8 束的，孔径为165 mm，最长48 m，最短34 m，锚固段14 m，设计拉力900 kN。

3 预应力锚索桩板挡墙施工控制要点

3.1 施工工艺流程

施工准备→开挖、浇筑锁口→开挖、浇筑护壁→桩身钢筋安装→模板安装→桩身混凝土浇筑→养护→挡土板安装→桩背回填→桩顶锚索施工。

3.2 施工准备

场地平整，然后进行施工放样测定桩位及高程，桩孔四周设置地表截、排水及防渗设施。备好井下通风、照明设备，设置对山坡变形、移动的观测系统。

3.3 开挖、浇筑锁口

(1)锁口开挖。跳槽开挖桩坑，锁口开挖从上到下逐层开挖，先挖中间部分土方，然后向周边扩挖。(2)钢筋、模板安装。挖好后，检测桩孔偏位、孔径及竖直度，检测合格后，安装锁口钢筋，支立模板，同时应注意井口高出原地面30 cm。(3)锁口混凝土浇筑。模板安装完毕后，经检验合格后进行混凝土浇筑。锁口混凝土灌注时，采用分层浇注，每层浇注厚度不大于50 cm，并派专业振捣工负责振捣，确保混凝土密实。混凝土浇筑前注意在锁口上部预埋防护栏杆连接筋，同时注意预埋提升架地脚螺栓和爬梯绑定铁丝等预埋件。

3.4 开挖、浇筑护壁

(1)桩孔开挖。根据设计地勘资料，采用人工挖孔方案进行桩孔开挖。土质和软岩段采用风镐开挖，石方开挖原则上采用人工开挖，当采用人工开挖困难，必须使用爆破施工时，采用浅眼松动爆破，严格控制装药量。爆破作业安全管理按照现行国家标准《爆破安全规程》中相关规定进行。为保证桩孔开挖的施工安全和护壁质量，护壁施工应与基坑开挖交替进行，开挖一段，防护一段;护壁长度设计为1 m 一节，地质情况差的地段可缩短每节护壁长度。(2)出碴。采用人工装碴，卷扬机提升，倒入斗车运走。(3)护壁钢筋安装。先安装横向箍筋，然后再安装竖向钢筋，护壁上一节竖向钢筋必须与下一节护壁竖向钢筋连接牢固。(4)护壁支模。支模由中心线控制，每节以十字线对中，吊垂球控制中心点位置，用尺杆找四边净距。(5)护壁混凝土浇筑。灌注采用提升设备运送混凝土，小型插入式振捣器捣固。(6)井内通风。桩孔挖到10 m 以后，在井口设置轴流通风机，通过风管向井下送风，加强空气对流，防止有毒气体危害作业人员。(7)井内排水。用离心泵抽水机抽水即可。(8)第一节护壁完成后，重新定位孔中心，挖土、支模、现浇护壁混凝土。如此循环，一直挖至基底设计标高。桩孔挖到设计标高后进行成孔检验，符合标准后才能进行下道工序。

3.5 桩身施工

(1)地面以下桩身钢筋安装。安装前在孔底对钢筋平面位置放线定位，然后吊1 m 内箍筋，调整箍筋位置后进行四角主筋吊装，四角钢筋应一次性焊接到孔口上(0.5～1 m)，便于洞内箍筋的安装，箍筋四角绑扎加固，防止钢筋过重变形。箍筋接头应成螺旋形，不能同缝;绑扎时进行钢筋校对，孔衬筋要加密牢靠防止钢筋变形影响结构受力及上部模板的安装。(2)地面以上桩柱钢筋安装。桩柱钢筋按上述方法进行，桩基施工时注意预留与桩柱竖向钢筋接头长度钢筋。上部钢筋超过10 m 时应设缆风绳，加强钢筋与模板保护层垫块的设置，上部柱在模板安装前应设置挡板预埋钢筋。(3)桩柱模板施工，钢筋安装及立模前必须设置施工平台，施工平台使用刚度和强度足够的钢管，搭设脚手架。模板采用金属钢模，表面平整，宽窄统一，有足够的强度和刚度，模板之间的连接采用‘U’型卡和嵌套镙栓。为防止模板在浇筑混凝土时变形，侧模之间设置对拉杆，梅花形布置，间距1.0 m。(4)桩身混凝土浇筑。桩柱混凝土施工采用吊斗输送的方式入仓，混凝土灌注时采用串筒，边灌注边振捣，全桩混凝土灌注连续进行。

3.6 挡土板安装

挡土板设计为内置式挡板，单块挡板重量约6.4 t，采用25 t 汽车吊即可进行安装。桩身混凝土应达到设计强度后方可安装挡土板，挡土板安装时，应边安装边回填，并做好施工板后排水设施。

3.7 桩顶锚索施工

(1)钻孔清孔。采用干钻钻进，钻机严格按照设计孔位、倾角和方位准确就位。钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值，并超钻50 cm，钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻3～5 min，防止孔底尖灭。锚孔钻造结束后，使用高压空气将孔中岩(土)粉及水全部清除出孔外，经合格后，方可进行锚筋体安装。(2)锚索体制安。锚筋下料应整齐准确，预留张拉段钢绞线长度1.5 m。组装承载体时应定位准确，挤压套通过螺栓在承载体和限位片之间栓接牢固。注浆管穿索安装准确定位，绑扎结实牢固，应深入导向帽5～10 cm。导向帽可点焊固定于最前端承载板上，并应留有溢浆孔，保证孔底返浆。(3)锚固注浆。注浆采用水灰比0.4～0.5 的纯水泥浆，其中锚固段遇土质或砂土状强风化岩层且富水时应采用二次高压劈裂注浆法来提高地层锚固力。锚孔注浆必须采用孔底返浆方法(注浆压力一般为2.0 MPa 左右)，直至孔口溢出新鲜浆液;如发现孔口浆面回落，应在30 min 内进行孔底压注补浆2～3 次，确保孔口浆体充满。(4)锚筋张拉锁定。在注浆浆体与台座混凝土强度达到设计强度75%以上时，方可进行张拉锁定作业。对于压力分散型锚索，张拉应注意严格按设计次序分单元采用差异分步张拉，根据设计荷载和锚筋长度计算确定差异荷载，并根据计算的差异荷载进行分单元张拉。锚索的预应力在补足差异荷载后分5 级按有关规范或规定施加，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10～15 min 后卸荷锁定。锚索锁定后48 h 内，若发现明显的预应力损失现象，则应及时进行补偿张拉。