高速公路路基高边坡锚杆框架梁施工技术

刘 洋

(核工业华南建设工程集团公司，广东 广州 510000)

0 引 言

随着人们生活状况的不断改善，人们出行的机会大大增加，对道路的便利性和安全性的要求增高，所以，我国的高速公路建设发展迅速，为广大居民的外出创造了优越的条件，但高速公路施工需要很高的技术条件，其中路基高边坡加固处理就是一个技术难题，但随着锚杆框架梁施工技术的应用，路基高边坡的加固问题得到有效解决。锚杆框架梁技术的普遍运用，在高速路的建设施工中起到了巨大的作用。

1 工程概况

河惠莞高速公路龙川至紫金段K0+060～K151+003.163。路线走向:路线全长151.715 km，技术标准是双向四车进高速公路，公路最高速度为100 km/h，路基宽26 m。

表1

本区域是相对复杂的地质构造，主要特征是断裂构造为基调，同时褶皱构造与断裂构造相互依存，基于频繁的地壳运动以及涌入造成很明显的不完整性。组成带产出为断裂构造，其走向成由北及东、由东及西以及由北及西三组。在这三组走向中北东走向的主要特征就是河源断裂带的属性，北西走向的断裂带没有北东走向严重。在广东省的断裂带中河源新裂带具有典型特征。河源断裂带显现发育良好的岩体节理裂隙，类型归属顺坡裂隙，呈现裂痕、节理以及层面的复杂交织性，岩体破碎十分严重，在高速公路的建设中经常发生顺层面滑移破坏或崩坍现象。由此采取综合的措施，边坡的防护措施为锚杆框架梁处理加固。

2 高速公路基锚固技术流程分析

在高速公路的高边坡护理工程中，锚杆框架梁的施工是对地质不佳地段进行护理的有效措施，其施工顺序基本为：进行边坡测量，施工准备，电力设施布置，边坡安全测量，然后进入施工阶段。包括路堑的挖掘，刷坡处理，锚杆孔位置的测量放线，脚手架设置，锚杆钻孔施工，对锚杆孔进行注浆，检测锚杆拉力，框架梁基槽制造，框架梁的支模工作，构建安装钢筋骨架，以配比好的混凝土浇筑框架梁，对锚头实施严格固定，浇筑混凝土封头。这项锚固技术施工前要先进行小范围实验，对锚杆固定断指标进行验证，对施工参数进行论证确定，为后续批量施工提供技术依据。

图1 流程图

3 锚杆框架梁对边坡治理的技术设计

建筑施工部门组织专家和技术人员，进行现场踏勒观察得出该区域地质资料，道路沿线主要分布的地层有第四系视盖层及基岩层，道路沿线基岩沿线出露的基岩主要为:下古生界变质砂岩、变质页岩、细砂岩、千枚岩、砾岩、粉砂质页岩、岩浆岩、花岗岩等，根据沿线路段的整体地质以及岩层结构状况的数据资料，制定以锚杆框架梁对路基高边坡进行防护治理的策略。首先要根据考察测量后的地质数据进行锚杆框架梁护坡的措施设计。根据地质岩层的复杂性，施工技术人员制定了两套设计方案。

3.1 按规范方法进行设计

(1)路基边坡岩土压力计算

通过赤平投影技术进行分析得出数据，路基的边坡没有外倾结构面，由此，计算边坡总的推力只能按照主动土压力计算，其计算方法如表2。

表2 主动土压力合力标准值计算(边坡规范[6.2.3]式)

(2)锚杆面积的计算方式

计算锚杆面积必须按照《建筑边坡支护技术规范规定的方式8.2.5、9.2.1-2、7.2.1-1及7.2.2。锚杆面积计算如表3。

从上面的表格显示，锚杆的实际配备是2根25三级钢，AS=980 mm2。

(3)锚杆锚固长度的计算方法

依旧是按照《建筑边坡支护技术规范》的方式7.2.3及7.2.4式，计算锚杆锚固长度如表4。

表4 计算锚杆锚固长度

从以上计算不难看出，钢筋锚固长度是3 m，不能低于构造最小长度。支护方必须遵循计算结果，锚杆水平和竖向间距均为2.5 m，锚杆取2根32的三级钢，锚杆孔直径为110 mm，锚杆锚固长度为3 m，具体方案详见下图。

2 按照岩土的量计算边坡锚杆承受力的模式

(1)路基边坡岩土压力计算

边坡的总的推力与上面的设计是一样的，取Em KNak/41.293。

(2)锚杆面积的计算方式

从勘测的数据分析，对边坡和锚杆变形规律的掌握，当边坡高度为13.7 m时，边坡破裂角为64°时，从上到下锚杆的轴力标准值和面积计算如表5。

表5 锚杆的轴力标准值和面积计算

(3)锚杆锚固长度的计算方式

按照《建筑边坡支护技术规范》方式 7.2.3 及 7.2.4 式计算锚杆锚固长度如表6。

表6 计算锚杆锚固长度

(4)支护方案

计算结果显示，锚杆水平和竖向间距均为2.5 m，高度从上到下，第一排锚杆取2根25的钢筋，锚孔直径取110 mm；第二排锚杆取2根25的钢筋，锚孔直径取110 mm；第三排锚杆取2根22的钢筋，锚孔直径取110 mm；第四排锚杆取2根20的钢筋，锚孔直径取110 mm；第五排锚杆取1根22的钢筋，锚孔直径取75 mm，锚杆锚固长度全取3 m。

4 锚固边坡治理的技术施工分析

4.1 钻孔施工技术

第一点，选择优良的钻孔机械设备是关键的因素，必须根据锚杆孔的深度、所在的地层结构、施工现场的环境以及锚杆孔的大小等因素进行机械选择，对于正常结构的岩层采用锚杆钻机就可以作业，而对于那些结构破碎的岩层或者崩塌几率大的地层则要采用钢管钻孔技术。第二点，脚手架的搭设通常采用Φ50 mm扣件式钢管就可以完成作业，在平台上架设三角支架，其作用是完成设计图所要求的锚杆和坡面构成的合理角度，强化了脚手架的承受能力和稳定性，同时还更方便依照坡面的角度来测量锚孔的位置，并能对其进行及时检查、适当地调整，为后期的工程提供保障。第三点，在钻孔方式上，通常都是采用干钻的手段，干钻的优点在于能防止对周围孔壁的黏结功能以及边坡地质结构造成破坏，而且还能根据地层和钻机的功能情况进行对钻孔速度的掌握，可以避免钻孔变形或者扭曲现象的发生。第四点，在钻孔过程中要对进度情况进行详细记录，比如不同锚孔的不同地层变化、地下水的深度情况以及其他难以预料的情况，如果发生钻进过程中的意外或者坍塌，就必须停止作业，对破壁进行灌浆处理，灌浆后36 h才能重新开始作业。第五点，在钻进深度达到设计要求后，为了杜绝孔底出现无法达到设计孔径标准的现象，不要马上停止钻进而是要继续钻进2～3 min，同时，锚孔壁按照技术要求不能有任何水体黏滞或者石渣，如果里面存有这些东西，就要对锚孔进行清理，同时在作业完成后采用高压空气进行处理，务必清理干净锚孔内存在的积水和岩粉，切实保证混凝土和岩土粘结度的有效性。

4.2 锚杆体制作和安装技术

锚杆体的质量必须得到保障，制作中务必依照设计的材质及型号选用钢筋；制作锚杆和锚头螺丝口的时候必须按照设计的长度下料，确保每根制作锚杆的钢筋务必顺直，同时做好定位钢筋的固定，就是沿着锚杆轴线方向每隔两米的距离设置定位钢筋，确保锚杆的位置不偏离中央，对定位钢筋保护层的厚度30 mm为宜；之后保障对锚尾的刷漆、涂油等防腐处理。在安装锚体之前，要对锚孔深度和编号进行核对，用高压空气清孔，将注浆管和锚杆体相连，对外露的锚杆长度进行精准测量，确保偏差在允许的范围之内。

4.3 锚孔的注浆施工技术

锚孔的注浆方式为返浆式，就是由孔底到孔口的操作顺序，规格为M30的水泥砂浆，水泥与河沙比例为各二分之一。注浆前，要校正压力表、计量系统等。制作混凝土的机械为砂浆搅拌机，将水泥、河沙、水搅拌均匀后，利用注浆机和注浆管进行锚底的一次性浇筑。要注意，同一根锚杆的混凝土灌浆必须连续完成，中途不能停止，必须在浆体凝固前对缩孔进行补充灌浆，并在锚孔注浆完成后及时清洗作业机械和工具，并做好记录。在施工过程中，注浆孔和注浆机的高差是决定注浆压力的关键因素，一般是两者的高差在0.25～0.4 MPa之间，特殊情况下也会出现调高压力的情况，例如：直到挖掘到路床才开始设计对锚杆进行注浆这样的意外情况，就需要调高压力。施工实践证明，锚孔真实的注浆量要比设计标准大，通常的判断标准不适合实际操作，比如以往都是按照孔口不再排气和孔口浆液溢出为依据的。例如：如果在锚孔灌浆之后有浆位沉降发生，或者没有一次性注满，都需要进行补浆。

4.4 框架梁施工技术

框架梁的制作采用现场对钢筋浇筑的方式，进行分段分片实施，设计图纸要求规格是设置2 cm宽的伸缩缝隔断(伸缩缝内用浸沥青木条填充填)，关键的技术指标是浇筑的整体性，也就是每个伸缩段内的横梁竖梁整体浇筑，组成一片框架梁，框架梁要有一部分嵌入路基的坡面。首先挖掘基槽，主要是人工作业，如果是坚硬的地段可以用风镐开凿，然后立好底模、用水泥砂浆找平基底，再把做好的钢筋架安装在开凿的基槽里。施工时，对钢筋数量的要求也是按照设计的标准，例如对同一截面钢筋接头数量的严格规定，不能超过一半，同时，焊接头的截面距离为≥1 m；对锚杆尾部以及螺帽的检查也不能忽视，细节决定成败；最后，务必要将锚杆尾部和竖梁主筋用弯钩钢筋焊接到一起，而且，如果发生锚杆和框架梁箍筋位置产生矛盾，就要根据情况合理调整箍筋位置。

5 结束语

综上所述，在高速公路的建筑施工中，路基高边坡的加固是保证公路安全质量的关键措施，而锚杆框架梁施工技术已经成为目前高速公路路基高边坡加固的最有效的措施，其实用价值是不可小觑的，不仅能对路基高边坡的土质进行加固，更可以保证高速公路路基的整体稳定性，所以，此项技术得到推广是势在必行的，为高速公路的道路安全提供坚实的保障。