墩柱式桩基系梁拆装式钢吊箱围堰设计与施工

叶绍其　邓小刚

摘要：文章通过对武宁西海大桥有水下系梁的结构形式研究，研制了一种可拆装的新型钢吊箱围堰。该围堰钢结构由底板、侧板及吊挂结构组成，可分块制造；结构轻巧，可整体拼装后，浮运至设计位置安装；构件之间均采用销轴或螺栓连接，拆装方便；施工周期短，倒用方便。

关键词：吊箱围堰；水下系梁；拆装式；墩柱式桩基；桥梁建设 文献标识码：A

中图分类号：U656 文章编号：1009-2374（2016）11-0099-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.11.049

随着当前社会科技的发展、设计理念的更新，新的轻型支挡设计由于适应范围广、结构形式美观、工程造价低，在各类公路、铁路工程设计中正在逐步代替原来的重型支挡设计在工程中广泛运用。本文通过在邵怀高速公路试验点K82+511～K82+662.625锚索桩板墙施工中取得的成功经验，简要介绍了轻型支挡锚索桩板墙的

施工。

1 工程概况

本工程位于湖南省邵怀高速公路K82+511～K82+662.625林家溪高溪高架桥地段，为半路半桥路基的右幅，原设计重力式挡墙基础与左幅桥基发生重叠，特重新设计轻型支挡结构锚索桩板墙以保证左幅桥基的

稳定。

此处地层表层为0～5m厚的坡残积土，下伏基岩为强风化板岩，锚索桩板墙设计桩长为8～18m，间距为6m，设计按置于强风化层中考虑。锚索钻孔深130mm，下倾15°～20°，由4索组成，设计预应力为483kN，锚固长度为6m，桩后挡土板为C20钢筋砼预制板。

2 工法特点

（1）采用MG-50A型潜孔冲击钻跟套管无水干钻，能有效预防塌孔，保证水泥浆与孔壁岩体的黏结强度。但根据本工程特点，采用方桩施工，人工挖孔成形，可满足要求；（2）锚索材料选用低松弛钢绞线（采用270级标准、Φj=15.24mm、强度Rby=1860kPa），表面经环氧喷涂处理，配套设有OVM15型锚具，钢绞线强度高，性能良好；（3）根据现场实际地质情况，大吨位锚索主要锚于碎石土、亚黏土中。鉴于土体破碎，抗剪强度低，在锚索结构上，选用分散压缩型锚索结构，经比较在该工程项目运用中有明显优势，详见表1。

3 工艺原理

穿过边坡滑动面的预应力锚索，外端固定于抗滑桩上，另一端锚固在稳定整体岩体土石混合体中。锚索的预应力使不稳定岩体处于较高围压的三向应力状态，岩体强度和变形比在单轴压力及低围压条件下好得多，结构面处于压紧状态，使结构面对岩体变形消极影响减弱，显著提高了岩体的整体性，锚索的锚固力直接改变了滑动面上的应力状态和滑动稳定条件。

4 施工方法及要点

4.1 桩的施工

桩体施工工艺相对简单，由于桩均为方桩，桩基开挖采用人工开挖，基坑开挖前，一定要按设计放样，施工过程中必须密切注意土层的变化情况，要做好挖孔记录，以掌握地层性质，指导施工。桩体的灌注一般采用现场浇注。

4.2 构件预制

锚索桩板墙的预制构件只有挡土板，可在现场预制，而且施工需要的场地均不大，可在工在附近平整一块场地，加以硬化，在其上用组合钢模拼成钢板底模

即可。

挡土板为钢筋混凝土矩形板，因模板较长，容易变形，因此制作模板时，在每块模板上下边缘处，用45mm×45mm角钢固定，既可以防止模板变形，又可增加模板的使用次数。在挡土板模板内侧，钉一层0.3cm厚的白铁皮，可方便脱膜，保证构件表面光滑美观。挡土板模板两端的挡头板与侧模相接，易在侧模上做槽，挡头板卡在槽内。并在安装模板时，每隔1m左右处，装上用Φ22钢筋制作的卡具，把模板卡住，以防灌注混凝土时模板变形。

因其为槽形板，施工时不易震捣密实，故施工过程中要注意混凝土保护层的厚度及表面的光洁度。

4.3 预应力锚索施工

4.3.1 施工准备。将预应力的造孔设备、注浆设备、张拉设备调至工作面附近，待工作面完成后，马上吊运至工作面，所有施工材料均应有出厂证明、合格证，钢绞线应检测合格，做好施工场地的排水工作，材料、机械的防雨、防水工作，水、电等在前期施工中已接到位，稍做处理即可满足施工要求。

4.3.2 回填土、压密至一定高度。填土高度按锚索张拉控制程序施工。随时进行桩位监测。

4.3.3 钻孔。钻孔是预应力锚索施工中的关键工序，造孔前根据设计图纸，测量出锚孔孔位并准确放样到坡面上。安排专业人员采用MG-50A潜孔冲击钻机按工艺施工，要求钻孔深度超出设计孔深0.5m左右，确保深度满足设计要求。

钻进时开始低速慢进2m后，再以正常速度钻进，并由专人旁站随时观察定位和钻杆情况，确保钻孔质量。到位后，用高压风枪将孔内的粉尘清干净。最后采用专用工具进行孔径及深度验收。

4.3.4 锚索制作。锚索制作工艺流程：下料、清洗→承载体、挤压锚安装→编束→安装支撑环→安装注浆管→验收→库存→穿束。

施工前，先进行场地硬化，设专人进行下料，按要求将误差控制在10cm左右。下料长度计算公式如下：

下料要求采用砂轮切割机切割，下好料以后，按图纸要求设置好承压板、支撑环，支撑环等，每1.5m放1个。索体绑扎要求牢固，使钢绞线不互相缠绕，平行

顺直。

灌浆管绑扎在锚索体上，灌浆管头部距孔底5～10cm，且在使用前检查有无破裂、堵塞等现象。为便于穿索，可在锚索顶部安装导向帽。

4.3.5 锚索安装。锚索安装采用人工将锚索穿入锚孔，安装时先不要取出套管，以保证索体顺畅进入，并注意钢绞线自由段保护胶皮不要受损坏，下索过程中进入孔内的索体应顺直、无扭绞，以确保锚索张拉时受力均匀；当工作长度满足要求后，停止穿索，用千斤顶取出套管，可进行灌浆工作。

4.3.6 注浆。根据施工情况注浆采用3SNS系列注浆泵和ZJ400高速搅拌机，要求浆液搅拌均匀，随浇

随用。

注浆采用水泥净浆，按照试验配比，水灰比为1∶0.42、1∶0.50，压力为0.3～0.5MPa。因岩体比较破碎，为了使锚固端胶结更好先增加锚固端的锚固力注浆时先采用1∶0.5的浆液，随后再采用1∶0.42浆液，稳压10min，孔内不再吸浆，即进、排浆量一致为准。确保浆体密实、饱和，并按要求做好相关记录和试块。

4.3.7 锚索的张拉。待锚体注浆和锚墩混凝土龄期大于7天后，方可进行张拉。张拉时由专门人员操作，现场采用型号为YCW-250B千斤顶，主要技术参数为额定拉力2500kN，额定油压60MPa，配用油泵为ZB4-500型电动油泵，均经过了配套标定。

张拉时根据填土、锚孔数等情况，对每个承载体按由内向外的顺序对称进行张拉，第一级观测时间需稳定10分钟外，其余每一级需稳定2～5分钟，分别记录每一级钢绞线的预应力施作情况，严格按分次分级进行

作业。

一次张拉完成后，及时将钢绞线处理好，不能松散，以备再进行张拉。整个张拉过程中，以油压表为主，伸长值进行校核。且安排专人进行桩位监测和锚索应力的测试工作，防止发生意外。

预应力施工时，具体张拉顺序如下：

第一，根据压力分散型锚索结构特点及规范要求，按承载体进行分级，每一孔锚索的Nji均按承载体由内向外的顺序进行，且每一个承载体上的钢绞线须按两步张拉完成（设控制应力为Nji）：

第二，当填土到位时，预应力最终控制应力的施作按上述第一步、第二步完成后对每根钢绞线进行顶压

锁定。

4.3.8 张拉锁定、封锚。预应力张拉完成后，用手提砂轮机切除多余钢绞线，外留长度20cm。监测无误后安装保护罩，进行封锚处理，确保桩面整洁美观。

4.4 锚板桩墙后路基填筑

路基填土完成后，土体有一定的沉降，这样会使锚索产生一定的次应力，对结构的影响较大，因此确保填土质量是桩板墙施工成败的关键。

4.4.1 填料控制。墙背填土最好采用砂类土，砾石类土、碎石类土，不能采用膨胀土、盐渍土及块石土。严禁采用有腐蚀作用的酸性土及有机质土。

如果墙背填料为黏性土，应地墙背自底部至墙顶以下0.5m范围内填筑不小于0.3m厚的砂夹砾石等渗水材料或用无砂砼板、土工织物作为反滤层以利于排水。

为了保证结构的稳定性，必须在填土前事先处理好基底，基底横坡不陡于1∶10，当横向坡度在1∶10～1∶5之间时，须清除草皮，横向坡度在1∶5～1∶2.5之间，应在原坡面挖成台阶，台阶宽度不小于1.0m，当横向坡度陡于1∶2.5时，应检算其基底的稳定性。在具体施工中，由于现场坡度较陡，我们采用的是1.0m的台阶进行填筑，取得了成功。

4.4.2 填土顺序及压实。为保证在填土过程中，桩板墙不会因为推力的影响而产生位移，还必须按规定的次序进行墙背回填，使锚索的拉力在施工中发挥出来，来平衡填土对墙背的水平推力，墙后填土一般按下图所示规定进行，其步骤如图1路基填筑顺序图。

第一，从基底开始，由板墙底部向上，以1∶1的坡度夯填土方，此时桩板墙完全不受土的推力填至下层锚索靠近桩板墙的标高位置时，完成填土顺序①。

第二，按顺序②开始填土，墙面系开始承受水平土压力，完成锚索张拉及顶压锁定。

第三，按顺序③填土至上层锚索靠近桩板墙的标高位置时，再造桩上上部锚索孔，完成锚索张拉及顶压工作，开始顺序④填土。以此类推，直填至顶层。

墙后填土必须分层夯实，用机械辗压时，每层厚以0.3m为宜，压实标准必须符合现行公路规范。应按填料的土质情况，作最佳含水量及最佳密度实验，保证填土的质量等于或接近于最佳含水量。

填料运至工地以后，应及时平整辗压，碾压次数，应根据密实度的要求，通过实验确定，靠近墙面1m内的填土以及锚索、锚定板以上0.5m厚的土体，应用人工或小型机械夯实，以防止大型机械撞坏墙面、撞断锚索。

5 结语

第一，锚索桩板墙在本工地的成功运用说明轻型支挡在路基防护中完全能替代传统重型支挡而达到工程设计要求，在施工中如遇此类重型支挡可考虑申请变成轻型支挡以便施工。

第二，锚索桩板墙适应地层广，由于其主要承担水平推力，而水平推力主要由锚索承担，因而其对基底的岩层情况和基底埋深要求不大，像本工点桩板墙的桩底完全置于强风化岩中，基础埋深最深也只有8m。而如果采用抗滑桩一类的重型支挡，其埋深及对基底的要求大大高于现在情况，不仅工程量巨大而且施工不便，造成浪费。

第三，索桩板墙施工成败的关键有以下两点，施工中应严格注意：（1）锚索孔、桩板墙桩身上的预留注浆孔必须严格控制在同一轴线上，否则锚索张拉时产生的巨大的摩擦力及次应力会对锚索产生破坏作用；（2）路基填筑质量控制是锚索桩板墙施工成败的关键，因为路基成型后其上的振动荷载会使路基产生弹性和非弹性变形，如果路基填筑质量不过关，造成路基变形过大，在巨大的横向作力下会破坏锚索而造成整个工程的失败。

参考文献

[1] 公路桥涵施工技术规范（JTG/TF50-2011）[S].北

京：人民交通出版社，2011.

[2] 建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）[S].北京：中国建

筑工业出版社，2008.

[3] 周北.预应力锚索抗滑桩结构设计理论与应用研究

[D].湖南大学，2006.

作者简介：张明宇（1980-），男，辽宁沈阳人，中铁十七局集团第二工程有限公司工程师，研究方向：公路施工

技术。

（责任编辑：小 燕）