虎尾大桥5#墩基坑锚索加固施工技术研究

韩灵杰 唐华瑞

摘 要：预应力锚索技术作为一种新型加固技术，具有技术先进、经济合理、安全适用等优点，因此，在我国工程建设中得到广泛应用。本文以虎伟大桥5#桥墩为例，分别介绍了锚索框架试验孔的施工、锚索框架防护坡体的开挖及锚索技术在桥墩基坑加固过程中的施工工艺，对同类工程提供了良好的经验。

关键词：虎尾大桥；桥墩基坑；锚索框架；加固

中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）22-0119-03

Study on the Reinforcement Construction Technology of Anchor

Cable of Pier Foundation Pit of Huwei 5# Bridge

HAN Lingjie1 TANG Huarui2

（1.College of Civil Engineering and Architecture ， Zhengzhou University of Science and Technology ，Zhengzhou Henan 450064；2. College of Railway Engineering， Zhengzhou Railway Vocational & Technical College ， Zhengzhou Henan 450052）

Abstract： As a new type of reinforcement technology， prestressed anchor cable technology has the advantages of advanced technology， reasonable economy and safe application. Taking 5# pier of Huwei bridge as an example， this paper introduced the construction of test hole of anchor cable frame， excavation of anchor cable frame protection slope body and construction technology of anchor cable technology in the process of strengthening foundation pit of bridge pier respectively， which provided good experience for similar projects.

Keywords： Huwei bridge；pier foundation pit；anchor cable frame；reinforcement

1 工程概述

虎尾大橋位于低山地貌，桥位斜跨一山谷，山谷呈“U”字形，谷底较平缓。谷底有一条小河，桥位段河流坡降较小，对溪岸冲刷作用较弱。桥址区未见有对桥稳定性有影响的其他新构造和活动性断裂。其中，5#墩基坑边坡地质不良，坡体稳定性较差，为确保大桥5#墩基坑安全，采用预应力锚索框架加固。

本锚索框架防护工程单孔设计拉力均为700kN，框架采用C25钢筋砼。左幅桥采用框架高10m，宽8m，设2排3孔锚索；右幅桥采用两排框架，框架高8m，宽8m，设2排3孔锚索，间设2m宽平台。基坑开挖在右幅右侧形成较高陡坎，按侧向1∶0.75放坡，采用两排锚索框架加固。该锚索长度分别采用18m（下）和20m（上）。框架内外均采用三维网植草防护。左右幅桥5#墩承台平面之间陡坎按1∶0.5放坡，采用锚喷（加系统锚杆）防护[1]。

2 锚索框架试验孔的施工

为验证设计采用的工作锚索的性质和性能、施工工艺、设计质量、设计合理性及所提供的安全储备，同时考虑有关搬运、储存、安装和施工过程中物理破坏的能力，在正式施工前先进行试验锚孔的施工，以便采集施工中的试验数据，更好地确定施工方案，保证以后正式施工的质量。

根据锚固地层、锚固吨位进行破坏性抗拔试验，设计每各工点锚索采用3个试验孔，试验孔长度原则为20m左右（具体以全部锚固段深入设计锚固地层1m以上控制），试验孔锚固段长度根据锚固地层、锚固吨位综合确定，锚索破坏性抗拔试验锚固段长度详见表1。

3 锚索框架防护坡体的开挖

试验孔锚索的检验满足设计及规范要求后即可进行工程孔的施工；坡体开挖前先做好坡体的防、排水临时措施，防止雨水和山体水对坡面的冲刷破坏；然后根据设计由测量班专业人员按设计图纸将需要开挖的坡面准确施放，再用挖机按要求开挖一级防护一级。锚索框架防护坡面的坡比为1∶1、1∶0.75，左右幅桥5#墩承台平面之间陡坎按1∶0.5放坡。

4 锚索加固施工工艺

4.1 锚孔钻造

根据边坡开挖面的实际情况，按照设计桩号采用拉线尺量，结合水准测量进行放线，并用钢筋头或木桩标记，准确定位锚孔位置，孔位误差不得超过±50mm。为防止边坡地质条件恶化，保证孔壁的安全，钻孔施工使用中压风动式潜孔钻机，采用无水钻进的干法作业。在钻进过程中，随时检测钻杆的角度和钻孔的顺直度，若发现问题要及时纠正，保证钻孔斜度控制在允许误差±3%之内。钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻3～5min[2]，防止孔底尖灭。孔身长度不小于设计值，并超钻50cm。锚孔钻造结束后要及时清孔，使用高压风配合风管深入孔内将岩（土）粉和水全部清到孔外。清孔完成后要立即封堵孔口，并请现场监理检验合格后即可进行锚筋体的安装。

4.2 锚筋下料制作

设计预应力锚索为压力分散型锚索，锚筋材料采用直径15.24mm、强度1 860MPa的无粘结高强度低松弛钢绞线。锚筋采取现场制作。锚筋制料前应确保每根钢绞线顺直、不扭不叉、排列均匀，并对其进行除污，剔除有死弯、机械损伤及锈坑的锚筋。锚筋下料前对钻孔实际长度逐孔进行量测，锚筋主体长度为设计孔深+1.5m（预留张拉段钢绞线长度），要求误差不大于±50mm。钢绞线采用砂轮锯切割下料，并摆放顺直[3]。

4.3 锚索安装

锚索截断后在编索平台上进行编制组装，设计的钢绞线由3个单元钢绞线组成，共6根锚索。单孔锚索分自由段和锚固段，其中锚固段长度都为12m，由[L1+L2+L3]平均組成（[L1=L2=L3=4m]），每个单元锚索分别由两根无粘结钢绞线内锚于钢制承载体组成[4]。

锚固段钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套对称的锚固于钢质承载体上（要求其单根的连接强度大于200kN），挤压套通过螺栓在承载体和限位片之间栓接牢固。钢质承载板采用厚度2cm的45号钢材制作，承载体上部用Φ6螺旋筋箍住。承载体中间孔洞用Φ25PVC注浆管（要求耐压不小于4MPa）穿过，端部深入导向帽5～10cm，并绑扎牢固。锚固段端头承载体安装导向帽，并与承载钢板点焊牢固，并留有溢浆孔。所有钢质部分均匀涂刷防腐油漆。每隔1.5m安装架线环，绑接牢固。锚索组装完毕后，仔细检查无误后按对应桩号安放锚索。

4.4 锚孔注浆

锚孔采用高压水泥注浆机注浆，浆体采用水灰比为0.4～0.5的纯水泥浆，强度不低于40MPa。浆体材料用砂浆搅拌机拌合均匀，通过输浆管输入高压水泥注浆机，并通过注浆管注入孔内。直至孔口溢出新鲜浆液为止。若发现孔口浆面回落，应在30min内进行补浆处理，确保空口浆体充满。锚固段注浆遇土质或砂土状强风化岩层且富水时须采用二次高压劈裂注浆法，并以浆体强度控制开始劈注时间（一次注浆体强度为5MPa），需要在二次注浆管的锚固段内设花孔和封塞，二次注浆的高压注浆管采用镀锌铁管。注浆材料加入聚丙烯腈纤维（PAN），掺入量为每方1.8～2.0kg（纤维抗拉强度不小于700MPa）[5]。

4.5 砼框架的浇筑

对原已开挖好的坡面平整度、坡比进行检验。硬质岩石边坡开挖凸出或凹进均不大于20cm，软质岩石则应不大于10cm，否则应进行坡面处理。框架采用C25砼浇筑。框架梁嵌入坡面35cm，外露25cm，框架刻槽后采用2～5cm的水泥砂浆进行基底调平[6]，遇局部架空采用C25砼嵌补。钢筋加工后在坡面上绑扎，竖肋基础先铺垫5cm后砼垫层，框架钢筋若与锚索相干扰可局部调整箍筋间距和横梁主筋位置，施立模板，浇筑砼。框架间设置按设计设置2cm的变形缝，用浸沥青木板填塞。

4.6 锚索张拉锁定

注浆和框架砼强度达到80%后，即可进行锚索预应力张拉。锚具与锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线与锚孔及锚索轴线在一条直线上，确保承载均匀同轴，必要时用钢质垫片满足。采用YCMB型系列的千斤顶及ZB4-500型电动油泵进行张拉，张拉时要按照程序进行。张拉前要检验锚索的长度是否符合要求，再安装锚垫板，厚度3mm；然后安装千斤顶，接着安装工具锚及夹片，都安装完成后方可进行张拉。张拉时，要时刻控制油压表，达到设计要求后，要及时关掉电动油泵，停止3～5min[7]，再开电动油泵进行回油，等回完油后卸下工具锚、夹片和千斤顶再进行第二根的张拉。

4.7 锚孔验收

验收试验锚索数量不少于工程锚索总数的5%，且不得少于3根。验收试验分级加荷，起始荷载为锚索设计荷载的30%，分级加荷值分别为设计荷载的0.5、0.75、1.0、1.2、1.33倍和1.5倍，最大试验荷载不能大于锚索承载力标准值的0.8倍。对于压力分散型锚索，以设计最大试验张拉荷载计算补足差异伸长量（张拉荷载）后同步张拉至锚索设计荷载的30%作为起始荷载。如果最大差异张拉荷载大于设计荷载的30%，则以最大差异张拉荷载作为起始荷载。

验收试验中，从50%设计荷载到最大试验荷载之间所测得的总位移量应超过荷载范围内锚索自由段长度的预应力筋理论弹性伸长量的80%。且小于自由段与1/2锚固段长度之和的预应力筋的理论弹性伸长值。

4.8 锚孔封锚

试验锚索验收合格后可进行张拉锁定和封锚。验收锚索从1.5倍设计荷载全部退荷至零后，再重新进行张拉锁定作业之后进行封锚处理。锚索张拉完成后及时对外锚头进行补浆和封锚[8]，外锚头与锚梁同为C25。

5 施工技术要点

硬质岩石边坡开挖凸出或凹进均不应大于20cm，软质岩石则不应大于10cm，否则要进行坡面处理。严格按照设计孔位、倾角和方位准确就位，孔位误差不得超过±50mm，高程误差不得超过±100mm。采用测角量具控制钻机及钻杆角度，钻机导轨倾角误差不超过±1°，方位误差不超过±2°。锚孔钻造完成后及时报监理验收并安装锚索，24h内注浆，浆体严格按配比拌制，并用砂浆拌合机拌制，不得离析。锚索施工质量检查项目及要求见表2。

参考文献：

[1]曾懿生.高速公路高边坡预应力锚索加固施工技术[J].交通科技与经济，2018（2）：53-57，63.

[2]杨新湘.矮寨特大悬索桥碳纤维预应力锚索施工技术[J].施工技术，2013（5）：12-14.

[3]刘文军.浅谈预应力锚索框架梁施工技术[J].科技风，2010（3）：111-112.

[4]康建林.锚索施工技术在桥台加固中的应用探析[J].四川建材，2017（11）：146-147.

[5]张雷，钟荣泉，王向虎，明静.深基坑桩锚支护体系搭接接长加固施工技术[J].施工技术，2017（S1）：114-118.

[6]张正乾.可回收锚索技术在大型基坑支护中的应用[D].广州：华南理工大学，2016.

[7]高文举.软土地区深基坑锚索电化学加固应用研究[D].沈阳：沈阳建筑大学，2015.

[8]张维建.预应力锚索在地铁工程中的应用研究[D].重庆：重庆交通大学，2014.