浅谈高边坡桩锚支护施工方法及施工管理注意事项

曾文兵，连煜皓，韩荣荣

（1.云南金沙江中游水电开发有限公司，云南 昆明 650000；2.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014；3.国家能源局大坝安全监察中心，浙江 杭州 310014)

1 项目概况

云南金沙江中游水电开发有限公司生产运行管理基地场地主要分为2个高程平台，平台间最大高差达29.85m，2个平台建筑外墙最近处距离约为23.2m，建筑平台之间布置一条宽4m的场内道路。上平台基本为现状高程，下平台离现状地面高度约为25m。

场地土层自上而下为：粉质粘土（厚5.4m）、粘土（厚6.0m）、全风化页岩（厚7.2m）、强风化页岩（厚11.9m）和中风化页岩。边坡支护设计在场内道路的前缘和后缘各设一排预应力锚索+灌注桩进行支护，其中预应力锚索由7根15.24mm钢绞线组成，钢绞线标准强度1860MPa，预应力锁定值为400kN～850kN，灌注桩桩径1.2m。

预应力锚索+灌注桩支护剖面如图1所示。

2 施工工艺

2.1 工艺流程

施工准备→上平台整平→桩孔开挖（旋挖）→制作安装支护桩钢筋→灌注桩身混凝土→锚索钻孔→锚索安装→锚固段注浆→冠（腰）梁施工→预应力张拉→封锚注浆。

2.2 施工方法

2.2.1 灌注桩施工

测量放线，放好线路中心线、挡土墙和各桩孔的设计轴线，开挖线、分段线等施工要点线，桩孔采用旋挖设备成孔。放样及桩孔现场管理要求为：桩位偏差不大于1%，桩径允许偏差±50,垂直度允许偏差为0.5%，成孔施工应一次不间断地完成，成孔完毕至灌注混凝土的时间间隔不应大于24h。

钢筋笼在加工场加工好后,运至孔边，用卷扬机吊起放入孔内。混凝土串筒下料时，应将串筒接至距孔底1.0m处。灌注桩身混凝土必须连续进行,以保证桩身混凝土质量。钢筋笼架设及混凝土灌注现场管理要求为：分段制作的钢筋笼，其钢筋接头应采用焊接，在同一截面内的钢筋接头不得超过主筋总数的50%，两个接头的竖向间距不小于500mm,焊接长度单面焊为10d，双面焊为5d；灌注桩混凝土浆液的充盈系数>1.10，孔底沉渣厚度≤100mm，钢筋笼安装深度偏差不超过±100mm；混凝土必须连续灌注，每根桩的灌注时间按初盘混凝土的初凝时间控制。

待桩身混凝土强度达到设计强度后,应对其完整性进行检测，检测采用低应变法，检测桩根据监理现场随机指定，检测数量为总桩数的30%。

2.2.2 预应力锚索施工

2.2.2.1 钻孔

由于本工程锚索需要从桩之间土体（后排支护桩和建筑桩基）穿过，钻孔需按避让角度进行钻进，符合要求后把钻机牢固安装在作业平台上。本工程锚索较长，且土层湿度较大，采用一般的无水钻进时，高压风难以将土渣吹出，经现场试验，最后采用泥浆护壁成孔工艺。钻机配置1台泥浆泵、柴油机及传动装置，靠传动钻杆旋转和传动的推进力的作用下成孔，泥浆泵将泥浆通过钻杆和向孔内压，泥浆起到护壁及带出泥浆沿孔周边涌出的作用。锚索钻孔时，钻孔直径为220mm，孔间水平方向允许偏差为±10mm，垂直方向允许偏差为±50mm，钻孔倾斜允许偏差为3‰，孔深应超过锚索设计长度0.5～1.0m，终孔后清孔要彻底，并立即插入锚索灌浆。

2.2.2.2 下料

材料均采用砂轮切割机切割，下料长度为：锚索设计长度+张拉承台高度+千斤顶长度+限位板厚度及张拉操作所需长度的总和。张拉操作余量，一般宜取150mm。

2.2.2.3 组装

量出锚固段和自由段长度，并作好标记。将7根钢绞线插入导向帽内，与导向帽焊接连接。在锚固段范围内，架线环与紧箍环间隔100cm设置，自由段每隔100cm设置一道架线环以保证钢绞线顺直。

2.2.2.4 安装

安装锚索前，要仔细核对锚索编号是否与钻孔编号一致，确认无误后对号装索。

2.2.2.5 注浆

注浆是锚固质量好坏的关键性工序。注浆从孔底锚索注浆采用二次注浆，一次注浆注浆压力不小于0.5MPa，注浆管插至孔底，浆液由孔底注入，直至浆液从孔口溢出；二次注浆待一次注浆的浆液初凝后，再进行压力（劈裂）注浆，压力不小于1.5MPa。

2.2.2.6 冠(腰)梁施工

同一排预应力锚杆施工完毕后，应在孔口位置筑浇混凝土强度为C30冠(腰)梁，分段施工，每段长度约20cm～30m。冠(腰)梁的施工流程为：基槽开挖→凿除桩顶松散层（80cm）→钢筋绑扎→模板安装→混凝土浇筑→混凝土养护→模板拆除。腰梁的施工流程为：土方开挖至腰梁下30cm～50cm→凿除桩周松散层→植筋进入灌注桩→钢筋绑扎→模板安装→混凝土浇筑→混凝土养护→模板拆除。冠(腰)梁钢筋绑扎时，需埋设Φ200钢管，以便锚索通过。

2.2.2.7 预应力张拉及拉拔试验

待锚索锚固体及冠(腰)梁强度达到70%设计强度(腰梁约7d)后方可进行张拉锁定,张拉方式采用整体张拉法。预应力锚索张拉:锚索设计荷载400～850kN,先用千斤顶施加第一级0.2倍锁定值,以消除锚索的松弛,并以此拉伸读数为基准点；然后以44kN/min左右的加载速率继续进行4级均匀加载,分级总荷载分别为0.275倍锁定值、0.55倍锁定值、0.825倍锁定值、1.1倍锁定值。每级荷载需稳压5min,若实际伸长值大于计算伸长值的10%或小于5%时,应暂停张拉,查明原因并采取措施予以调整后,方可继续张拉；总张拉力为预应力锁定值×1.1倍，而不是预应力锁定值。锚索张拉应在冠梁或腰梁达到设计强度和内锚固段浆液抗压强度达到20MPa后(7d龄期)。

锚索基本试验：锚索施工前应选择相同地层进行拉拔试验，试验孔数不少于3孔，以验证锚固段的设计指标，确定施工工艺及参数，要求单孔7束张拉力不小于1980kN。试验采用JTM-V1800型锚索测力计和609B型振弦式读数仪。

锚索验收试验：验收试验的锚索数量不得少于总数的5%，且不少于3根，验收试验的锚索应随机抽样，试验荷载取值为990kN。验收合格标准为:拉力型锚索在最大试验荷载下所测得的总位移量,应超过该荷载下杆体自由段长度理论弹性伸长值的80%,且小于杆体自由段长度与1/2锚固段长度之和的理论弹性伸长值；同时要求在最后一级荷载作用下1min～10min锚杆蠕变量不大于1.0mm,如超过,则6min～60min内锚杆蠕变量不大于2.0mm。

锚杆锁定后若经监测发现明显的预应力损失,应进行补偿张拉。

2.2.2.8 封锚

锚索验收试验合格后，可以封锚。封锚前用手动砂轮切断外露过长的钢绞线，保留3cm～5cm,然后用C20混凝土封好外锚头。

3 施工管理注意事项

高边坡桩锚支护结构型式较为复杂，施工过程中关键控制点包含以下几个方面。

①确保桩位定位准确，由于锚索孔布置与两桩中间，且锚索需避让后排装及建筑桩基，桩需要按设计桩位进行施工方可保证锚索能顺利钻进。

②桩身混凝土必须连续灌注,不得形成水平施工缝。

③按设计要求预留足够长的桩身钢筋，在冠梁施工时锚入冠梁。

④按挖土一皮施工一道锚索，下层土在上层支护达到强度后才可继续开挖，严禁超挖，随挖随施锚索直至边坡底，边坡开挖应分段开挖，每段10m～15m。

⑤由于锚索采用泥浆护壁成孔，为减小泥浆渗入边坡对边坡稳定的影响，泥浆的密度适当加大，取1.3kg/cm3，并在坡脚做好泥浆回收。

⑥由于锚索采用二次注浆，二次注浆需在初凝后进行，二次注浆的需保证注浆压力大于1.5MPa。

⑦冠（腰）梁埋设钢管的位置及角度应与锚索相对应，以防锚索张拉时钢管口切削锚索。

⑧基本试验锚索应选择与最终施工锚索相同的锚固段地层、施工工艺和参数。

⑨本工程边坡较高，施工过程要求对各监测点进行每日观测，施工该段时，雨天及雨后应加强观测，并及时上报。

4 实施效果

由于本项目边坡高度高，且锚索需穿过支护桩、建筑桩基，现场施工和管理难度较大，按照上述工艺及管理注意事项进行施工,施工全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态，完全满足总工期的要求。工程场地边坡支护共172根灌注桩，桩基小应变无损检测优良率100%；预应力锚索632根，锚索验收试验合格率为100%。

本工程在每排锚索中设置了4个锚索测力计，桩顶每隔20m设一个沉降、水平位移监测点进行表层观测，桩后土体每隔40m设一个测斜孔进行深层观测。经观测显示，预应力锚索+灌注桩施工完成后,锚索受力性能良好,蠕变量小,桩顶位移较小，测斜孔的深层位移及倾斜均能满足设计要求。说明本次预应力锚索+灌注桩施工是成功的,施工质量达到了设计要求,保证了本边坡工程的稳定。作为本项目重点和难点，本边坡安全支护，保证了整个项目能按计划安全、顺利实施奠定了基础。

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