预应力锚索桩板墙施工技术及质量控制分析

周小兵

摘要：预应力锚索桩板墙是山区公路建设中较常采用的支挡型式，但其施工技术要求极高，且受场地和地质条件的制约，在施工过程中容易出现桩井坍塌、混凝土离析、断桩、锚索预应力损失等质量问题而诱发边坡破坏。文章结合工程实例，介绍了预应力锚索桩板墙施工技术和质量控制措施。

关键词：高速公路;边坡;预应力锚索桩板墙;施工技术;质量控制

0 引言

预应力锚索桩板墙是桩和锚固技术相结合的一种轻型支挡结构，其由桩、挡土板和预应力锚索等组成，常用于边坡及填方路堤边坡支挡结构。预应力锚索桩板墙结构中挡土板、桩体和锚索相互作用、协调工作，共同维护整个挡墙的稳定，从而为路基施工提供必要的技术支持。采用预应力锚索桩板墙支护结构，可以减少结构面对岩体变形的影响，提高岩体的整体性，能够极大程度地改善边坡滑动面上的应力状态和滑动稳定条件，从而避免边坡出现滑坡塌方等不利现象，增强了施工安全，对提升公路路基施工质量有极大的帮助作用。预应力锚索桩板墙施工技术要求极高且受场地和地质条件的制约，施工困难且质量不容易控制，在施工过程中容易出现桩井坍塌、混凝土离析、断桩、锚索预应力损失等质量问题，而这些质量问题容易诱发边坡破坏进而造成边坡出现溜塌、落石现象，严重影响行车安全，对人们的生命安全和财产安全构成严重的威胁。因此，在预应力锚索桩板墙施工的过程中，应改善施工工艺，加强过程控制和质量管理，促进路基施工的顺利进行和高质量地完成。

1 工程概况

某高速公路K29+100～200段的自然山坡坡度约45°，相对高差较大，该段位于岩堆体内，为破碎岩质边坡，自然坡高陡，上部为较薄的坡积亚黏土，下伏强风化、中风化石英砂岩。综合考虑边坡的地形地貌特征和工程地质条件及岩土体的物理力学特性，经多方案比选，本工程采用预应力锚索桩板墙结构加固处理。共设20根截面2m×3m、桩长为25～35m的抗滑桩，每根桩设两孔预应力锚索，位于桩顶下1m和2.2m处，锚索

角度分别为向下25°和向下30°，每孔预应力锚索采用10束15.2mm钢绞线编成，钢绞线强度等级为1860MPa，自由段长32m和28m，锚固段长10m，锚索钻孔直径为150mm。采用C30混凝土浇筑板和桩，用M30水泥砂浆对锚索孔进行灌浆。

2 施工技术及质量控制

2.1 预应力锚索桩板墙施工工艺

本工程预应力锚索桩板墙总体施工顺序：该段土石方先行组织自上而下开挖，边挖边防护，待降至桩板墙顶标高后，开始施工该段桩板墙，桩板墙施工完成后，再开挖边坡范围土石方至预应力锚索以下约1m标高处，开始施工预应力锚索。待预应力锚索张拉、压浆、封锚后，最后开挖边坡剩余土石方至路基顶面。具体工艺流程为：坡面整形→桩位定位放线→工作平台搭设→挖孔，灌桩、放板→回填土压实至一定高度，桩基检测→回填土到位，桩上锚索张拉、锁定→封锚。

2.2 抗滑桩施工

2.2.1 施工准备

根据设计提供测量资料准确放出桩位，同时做好桩位各轴线的控制桩，桩位允许偏差为10mm。桩基施工时，应准确核对平面位置，结合地形做好桩区地面截、排水及防渗工作。

2.2.2 孔桩开挖

（1）挖孔前，按测量定位，放出中心控制点，待第一节护壁浇筑好后，引至护筒边上，以保证下步施工中桩径不小于设计值。每浇筑完3节，护壁就需对垂直度进行复核，其偏差应≤0.5%。

（2）按测量定位，放出开挖线，进行井口部分的开挖。根据桩孔孔口段土质情况将井口挖至1.0m深时，立即施工锁口护壁。锁口护壁采用C20钢筋混凝土浇筑，锁口顶面平整，护壁厚度比普通护壁厚0.3m。锁口护壁顶面高出原地面0.5m，用来防止雨水流入井口内，以及防止下节井壁开挖时井口沉陷。

（3）开挖从两侧向中间间隔开挖。为减轻开挖时对井壁的震动，在填土层、淤泥层、软土层采用人工挖孔，进入砂岩层采用风镐施工，如遇岩层坚硬风镐难以施工，则采用钻眼爆破。孔桩开挖过程中，内壁要求打好对撑，保证安全。孔桩每开挖150cm后，就在孔桩上架设垂直运输支架，采用人工辘轳和电动葫芦提升，用卷扬机作为运输设备，水平运输至指定地点，避免因场地狭窄而无法进行桩施工。

2.2.3 护壁施工

挖孔及支撑护壁连续作业，护壁1m为一节，护壁厚度≥0.25m，节与节之间插垂直钢筋，以保证护壁的整体性。护壁浇灌混凝土前，均应利用孔口十字线并吊垂球校正孔位、钢尺检查孔径。护壁浇灌采用C20混凝土，坍落度控制在8～10cm，人工浇注，使用小型插入式振捣器捣固，要注意混凝土振捣密实和护壁内钢筋的预埋。对易塌方施工段应即挖，即验收，即浇灌护壁混凝土。护壁混凝土浇筑24h后才可进行拆模工作。

2.2.4 钢筋笼制作及安装

（1）本工程桩体孔径较大，采用井上加工、井内安装的形式进行钢筋笼制作及安装。在地面工作平台对钢筋进行下料、弯制，在孔内进行绑扎和焊接钢筋笼。在井内安装钢筋笼时，每隔2m的高度在护壁混凝土上预埋一定数量的钢筋插筋，以保证钢筋笼在井内的稳定性。

（2）桩的钢筋连接采用双面焊接。纵向主筋接长采用闪光对焊接长，主筋焊接必须保证搭接长度不小于规范值。主筋下料時，应准确计算每根主筋下料长度，确保其焊接接头的截面不得超过全部受力钢筋面积的50%。接头要错开，以利于其受力。主筋应点焊成束，保证其不变形、不扭转。施工时，需特别注意受力主筋安放位置。钢筋焊接时，主筋内缘应光滑，钢筋接头不得侵入主筋内净空。

（3）抗滑桩内设计有预应力锚索，钢筋笼绑扎好灌注混凝土前，严格按照设计位置采用PVC管预留预应力锚索孔，并用U形卡环将其固定，防止其位置在浇筑混凝土时发生偏移。

2.2.5 桩身混凝土灌注

桩孔及钢筋笼经检验合格后，即可进行桩身混凝土灌注。桩身混凝土采用C30混凝土，坍落度控制在6～8cm，混凝土在拌和站集中生产，用混凝土运输车运输，用减速串筒灌注。混凝土还未下料前，应对孔底水再次处理。混凝土下料集中快速，串筒离混凝土面≤2m，混凝土入孔桩后，人工配合把粗细骨料铲匀。桩内混凝土应使用插入式振捣器分层振捣，以500mm为一振捣高度层，边灌注边分层振捣密实，确保施工质量。

2.3 挡土板的制作及安装

挡土板在构件预制场集中预制，所用混凝土为C30钢筋混凝土，钢筋为HRB40022带肋钢筋、HPB3008盘条。预制时按设计预留泄水孔，两端预埋钢筋，供吊装时用，预制时标注好正反面与板块型号。挡土板采用平面堆放，运输过程要轻搬轻放。在抗滑桩施工完毕、检验合格后进行土石方的开挖，开挖时控制好边坡，以确保护壁及预埋筋不受破坏，自上而下分层开挖土石方，随挖随安装预制挡土板。吊装挡土板时，注意防止挡土板与桩相撞，确保准确就位。顶面不齐时，可用砂浆或现浇混凝土调整。

2.4 墙背土石方回填

挡土板安装完毕即施工砂夹卵石反滤层，回填土石方至桩顶下50cm以上用浆砌片石封闭。

2.5 预应力锚索施工

2.5.1 施工准备

施工前做好坡面验收、施工场地整理、搭设工作平台等工作，钢绞线应检验合格、锚具准备就绪。

2.5.2 钻孔

（1）钻孔前搭设稳固的脚手架，并准确放样。采用锚索钻机无水干钻冲击钻孔，禁止开水钻进，以防止锚固工程施工导致边坡岩土工程地质条件恶化，并保证孔壁的粘结性能。在岩层破碎或松软饱水地层可采用跟管钻进技术，以使钻孔完整不塌。

（2）钻进时，注意根据钻机性能和锚固地层来控制钻孔速度，应随时观察钻机定位情况和钻杆方位，防止钻孔扭曲和变径。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，应立即停钻并及时处理，以确保钻孔质量。

（3）钻进达到设计深度后，再稳钻3～5min，用高压风将岩粉清干净，并对孔深、方位角进行检查。

2.5.3 锚索制作及安装

（1）锚索在钢筋加工场进行制作加工。锚筋长度包括内锚段、张拉段和外锚段三部分。为便于千斤顶张拉，外锚段长度宜>1m。锚筋采用砂轮切割机切割，下料应整齐准确，对钢绞线不同单元进行标记，标记应醒目、正确。

（2）组装锚索时，先量出内锚固段和锚索的长度，分别做出标记，在锚固段的范围内每隔1m设一个扩展环，两个扩展环中间用紧箍环固定在注浆管上，自由段每2m设1个扩展环。为了保证自由段锚索能自由伸缩，避免发生锚索与漏入灰浆粘结现象，应在锚索自由段套装护套。在锚索端头安装导向尖锥，然后将锚索放于一旁待用。

（3）锚索安装前，要核对锚索与孔位对应情况，保证孔深与锚索长度一致，然后清孔一次，用导向探头探孔，无阻碍时可进行锚索入孔。锚索采用人工方法推进，以防止鋼绞线损坏和注浆管破裂。

2.5.4 锚固段注浆

锚固段注浆采用孔底返浆法，注浆材料为水泥砂浆，水灰比为0.4～0.5，灰砂比为3∶1，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥。为加快进度可在砂浆中掺加0.3%～0.5%的早强剂（占水泥重量），注浆压力为0.6～0.8MPa，且要求7d抗压强度R7为25～30MPa。所用砂浆必须搅拌均匀，随拌随用，浆体强度不低于设计要求，搅拌直至注浆结束方可停止。注浆时，注浆速度不宜太快，边注浆边缓慢抽拔注浆管，保证锚索锚固段的砂浆饱满。

2.5.5 锚索张拉、锁定

张拉作业前，须对张拉设备进行标定。先对锚索进行单根两次预张拉，以提高锚索各钢绞线的受力均匀性，单根预张拉值为10kN。桩锚索的预应力张拉分次分级进行，第一次为张拉锁定值的50%，第二次为张拉锁定值，第三次张拉值不应超过锁定值的20%，每次张拉间隔时间为3～5d。隔时分级施加荷载，直至压力表无返回现象，方可进行锁定作业。若预应力损失过大，需进行整体张拉与重新锁定。

2.6 施工效果

本工程预应力锚索桩板墙施工过程中，采取相应的施工控制措施，保证了施工质量，取得了良好的施工效果，锚索应力均达到设计要求，桩未产生明显位移，桩身、锚索体系工作效果良好，边坡稳定。本路段的预应力锚索桩板墙施工已完成，一次性通过了竣工验收，取得了较好的社会和经济效益。

3 结语

预应力锚索桩板墙是山区公路建设中较常采用的支挡型式，但由于预应力锚索桩板墙施工流程较为复杂，施工质量影响因素较多，在施工过程中，应根据地形地质条件选择合理可靠的施工方法，并采取必要的质量控制技术，确保路基和高挖边坡稳定。

参考文献：

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[2]苏 鹏.预应力锚索桩板墙在路堑边坡加固中的应用[J].山西交通科技，2017（6）：13-16.

[3]张明宇.浅谈预应力锚索桩板墙施工技术[J].中国高新技术企业，2016（11）：102-104.