不良地质公路挡墙的冠梁钢管桩加锚索面板加固施工

韩登涛

摘要 不良地质下公路挡墙会因地质较差而出现倾斜、位移、下沉等问题，需要采取一定的加固措施。以广安市过境高速公路东环线及渝广支线工程为例，着重探讨了挡墙外侧冠梁钢管桩的锚索面板加固施工技术措施。结果显示，在锚索面板的安装、预应力张拉等加固后，在监测中未发现挡墙出现位移、沉降等问题，取得了理想的加固效果。因此，借助锚索面板固定、施加预应力等方式可以有效加固不良地质下的公路挡墙，值得同类工程参考。

关键词 不良地质；公路挡墙；冠梁钢管桩；锚索面板；施工技术

中图分类号 TU753文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）12-0049-03

0 引言

在不良地质环境下，公路挡墙常会因为地质情况较差、土体承载力不足而发生挡墙位移、下沉等问题，这就需要充分重视这类工程的挡墙加固处理。案例工程处在丘陵陡坡地带，土体结构松散，属于典型的不良地质。针对工程地质的特殊情况，案例工程在挡墙外侧设置了2排由钢混冠梁连接的钢管桩，以及预应力锚索面板，起到了显著的加固效果，具体施工技术方案如下：

1 不良地质条件下公路挡墙的问题分析

公路挡墙在不良地质条件下可能会面临多种常见问题，主要包括以下几点[1]：

（1）公路挡墙可能会因为地质勘察不足或设计不当，导致其稳定性不足。在不良地质条件下，如软土、滑坡等，挡墙可能会因为土压力增大、地基承载力不足等原因发生倾斜、下沉或位移等现象。这些问题不仅会影响挡墙的外观，更严重的是会导致挡墙失去支撑作用，进而对公路的安全运营产生威胁。

（2）公路挡墙可能面临外部侵蚀问题。在不良地质条件下，如河岸、水库边缘等，挡墙可能受到水流的冲刷和侵蚀，导致挡墙的墙体和基础被破坏。同时，地下水位的波动也可能对挡墙的基础造成影响，导致挡墙出现裂缝、变形等问题。

（3）不良地质条件还可能引发公路挡墙的内部损伤。由于地质条件的复杂性和不确定性，挡墙的内部结构可能遭受不同程度的影响，如裂缝、断层等。这些内部损伤可能会逐渐扩大，最终导致挡墙的结构破坏。此外，地震、车辆撞击等外部因素也可能对挡墙造成内部损伤，这些问题也需要得到重视。

（4）挡墙的排水问题也是不良地质条件下常见的问题之一。由于地质条件的限制，挡墙的排水系统可能无法有效地排除墙后的水分，导致挡墙长期处于潮湿状态，进而引发墙体开裂、侵蚀等问题。

2 冠梁钢管桩加锚索面板加固方法与技术

2.1 项目概况

广安市过境高速公路东环线及渝广支线项目，该段地貌上属于丘陵地貌，地形起伏较大，相对高差较大，局部可见近直立岩坎。丘包顶部及斜坡一般上覆少量残坡积粉质黏土，结构松散，陡坡处一般基岩裸露。该段主要以半填半挖路基形式通过，局部分布危岩块体，特殊路基主要为陡坡路堤。K7+770～K7+968段左侧为3～11 m高衡重式路肩墙通过该地段。在施工过后，K7+740～K7+750段的11 m高挡墙出现位移及沉降现象。为保证该挡墙稳定，制定了冠梁钢管桩及墙底45 °斜向钻孔注浆加锚索面板方案，对该段进行加固处置。

在挡墙外侧依地势设置2排钢管桩，梅花形布置，间隔为1.0 m，桩长为9 m，在墙底45 °斜向钻孔注浆，钢管桩之间采用钢筋混凝土冠梁连接。设置两排锚索，在距挡墙顶4 m和7 m处各设置一排，并在锚索垫墩下设置钢筋混凝土面板。

2.2 冠梁钢管桩的施工方法与技术要点

2.2.1 施工放样

钢管桩应严格遵循设计要求进行放样。为确保施工过程中的准确性，每根桩都应配备护桩，以便随时进行复核查对。

2.2.2 钻孔

钢管桩沿路线螺旋布设，钻孔为Φ170垂直向下，成孔孔径不得小于设计值的101%。钻孔应匀速，防止弯曲和变形，采用无水钻进、空气排渣，禁止高压水洗。钻孔跳空施工，钻到设计深度后应稳钻1～2 min，确保孔深、孔径和孔内干净。墙底注浆孔于墙前设置两排注浆孔，对挡墙基础进行注浆处治。墙前设置两排注浆孔，第一排注浆孔紧贴挡墙设置，注浆孔纵横向间距1 m，矩形布置，并与钢管桩错开设置；注浆孔顶与地面同高，注浆孔向挡墙方向的入射角为45 °，注浆孔深度为进入基岩2 m。同时，施工的两个孔的距离不小于3 m，每钻完一孔应及时注浆[2]。

2.2.3 钢管制备

在钢管桩施工中，采用Φ127的热轧无缝钢管。在下孔之前，需要预先在管壁上开出注浆孔，这些孔的直径为15 mm，并以120 °螺旋形方式、竖向间距20 cm进行布设。

2.2.4 钢管下孔

在钢管下孔之前，除在管壁上钻好注浆孔外，还需在钢管外壁涂抹适量的润滑油。这样做的主要目的是降低摩擦力，使钢管更顺利地插入孔中。

2.2.5 砂浆灌注及封孔

钢管桩就位后应采用M30水泥砂浆立即注浆，压力不小于0.4 MPa。钻孔宜间隔施工，灌浆后应封孔。注浆采用孔底返浆法，严禁上拔注浆管。砂浆达到注浆量10%、孔口冒浆、超过预定压力或压力骤降时，应结束注浆。冒浆、漏浆时，应采取相应方法进行处理。土质渗透性大时，可调整浆液水灰比。

2.3 锚索面板的施工方法与技术要点

2.3.1 锚索护面板工艺流程

锚索护面板工艺流程如图1所示：

2.3.2 锚索护面板施工技术要点

（1）钻孔。钻孔施工技术要点主要包括以下内容[3]：①锚孔钻进应无水干钻，锚固锻造孔避免使用泥浆等护壁方式，必要时可用钢管护壁。成孔后需排净岩粉、碎屑及积水，确保孔内干燥、孔壁干净粗糙。②钻孔机具的选择应依据地层类型、孔径、孔深及场地条件。塑形黏土可用螺旋或取芯钻凿设备；岩层中采用压缩空气驱动的潜孔冲击钻机；破碎或松散地层采用跟套管钻进技术，确保钻孔稳定。③严格按照设计图，在挡墙上设置两排预应力锚索。第一排锚索距墙顶4.0 m，长19 m，锚索入射角度为20 °；第二排锚索距墙顶7.0 m，长19 m，锚索入射角度为25 °。挡土墙锚索横向间距为3.3 m，锚索自由段进入基岩的长度不小于2 m。④钻孔偏差：钻孔轴线应在设计公路路线的法向竖直面内。钻孔轴线应准确，孔口误差为±5 cm，孔底误差小于5%的孔长，相邻钻孔轴线间距参见设计图；钻孔速度应严格控制，不得高出标准钻速的1%～2%，匀速钻进，防止弯曲和变径；钻孔深度应大于锚索设计深度的50 cm，超钻部分作为预留沉渣段；如发现地层差于设计资料，应及时通知监理和设计单位，确定是否增加孔深或采取特殊措施；钻孔的孔径、倾角、方向角等均有相应的误差要求。⑤在穿钢绞线前应用高压气清孔，直到孔壁干净无粉尘、碎屑，孔底无残块为止，以保证锚索能下到预定深度，确保浆体与孔壁的黏结质量。⑥在施作上排锚索时，应搭建满足相应承重能力的脚手架。

（2）锚索制作：①锚索钢筋采用φ15.2 mm的低松弛无黏结钢纹线，技术参数包括公称直径、强度等级、截面面积、质量、极限和屈服张拉荷载以及伸长率等。②钢绞线为成圈产品，80%材料需进行探伤和预张拉检验，直径按10%盘抽样、力学性能按5%盘抽样（不少于3盘），各截取一个试件进行拉力试验，结果需满足技术指标。③锚索在安装前，锚索必须做好防锈、防腐处理，张拉段锚索需涂防腐剂。先将钢绞线锚固段剥皮后用洗衣粉或其他去油产品，将钢绞线表层油污洗刷干净；自由段与锚固段的接口处用胶布缠绕。然后在孔外把收缩及扩张定位环牢固地绑扎在钢绞线锚固段上，间距为75 cm；自由段内设定位器，其后安装锚具；锚具应采用OVM15-6定型产品，锚具垫板平面应与锚索体垂直；安装时应套上定位支座，定位支座形式可根据现场修改，但应保证锚索钢绞线在孔中居中，同时还应保证不影响灌浆和水泥浆固结[4]。④根据钻孔深度及设计长度，采用砂轮切割机切断。每6根钢绞线组成一束。

（3）锚固注浆：①在灌浆之前，应对锚孔用高压风稳吹冲洗，排尽残渣和积水。②将组装好的锚索平顺、缓缓推至设计深度。预应力锚索灌浆设计应采用一次注浆法，灌浆应利用压力泵进行，采用孔底注浆法，注浆压力为0.6～0.8 MPa，待浆液自由流出孔口再匀速拔出注浆管，灌浆完静置待凝。砂浆灌注必须饱满密实，锚孔灌浆初凝收缩后，应从孔口补灌满盈。施工过程中，应做好注浆记录。③预应力锚索采用M35水泥砂浆，水灰比根据设备和现场试验确定，使用硅酸盐水泥。④灌浆浆液应搅拌均匀，随搅随用，应在初凝前用完；沙子应现场过筛，防止杂物混入。⑤灌浆作业开始和中途停止较长时间后，应用水或稀水泥浆润滑灌浆泵及管线。⑥在注浆过程中，如果超浆量过大，应及时改善注浆工艺。

（4）面板施工：①面板用C30混凝土，墙内设单层25 cm×25 cmφ16的钢筋网。②钢筋网各接点均采用焊接。③面板是维护坡面的受力构件，且长期曝露。因此，混合料的级配，水泥、砂、石的质量必须符合要求。钢筋的保护层必须满足规范。④面板施工必须立模。⑤面板混凝土必须待其强度达到设计要求的80%以上，方可拆模进行下一步施工，因此宜在混凝土中加早凝剂。

（5）锚索张拉及锁定、封锚。在孔内水泥砂浆和面板均达到设计强度的80%以上，方可进行预应力锚索的张拉。设计一孔6束锚索张拉锁定，荷载预应力应为200 kN；张拉采用OVM锚具配套的YCW100B型穿心式千斤顶，也可根据现场情况选择适合技术要求的千斤顶[5]。

张拉力分两级，第一级100 kN，间隔10 min再张拉至200 kN，持荷稳拉10 min后锁定。锚固后，通过垫板上的注浆孔补充注浆，预应力锚索张拉锚固后，锚头部分应涂防锈剂，再用C30混凝土将锚头封闭保护。锚索张拉必须按规范进行，符合规范标准。

3 冠梁钢管桩加锚索面板加固施工质量控制措施

3.1 施工准备阶段质量控制措施

（1）施工方案编制与审批：根据设计要求制定详细周密的施工组织方案和专项施工技术方案，并通过专家评审，确保施工工艺先进、可行、安全。

（2）施工设备与材料检验：对用于冠梁钢管桩打入、锚索安装、混凝土浇筑等关键工序的机械设备进行调试与验收，确保其性能良好；同时，对进场的钢管、锚索、混凝土等材料进行全面的质量检查。

3.2 施工过程中的质量监控

（1）冠梁钢管桩施工：严格按照操作规程进行钻孔、下放钢管、灌注混凝土等工作，确保钢管桩垂直度、嵌入深度准确无误；采用高精度仪器监测钢管桩的承载力及位移变化。

（2）锚索施工：执行严格的锚固系统安装程序，包括钻孔、安放锚索、张拉锁定、灌浆填充等步骤，实时监测锚索张拉力、灌浆密实度和锚固段完整性。

（3）面板施工：精准测量并控制面板的位置、尺寸、平整度及连接牢固性，保证面板与冠梁钢管桩、锚索的有效衔接。

3.3 施工记录与验收

（1）记录与追溯：全面翔实地记录每一道施工工序的操作流程、所用材料、检测数据等信息，形成完整的施工档案，便于后期的质量追溯与问题排查。

（2）竣工验收：按照相关规范和技术标准，对已完工的冠梁钢管桩加锚索面板加固结构进行严格的质量验收，包括外观质量、内在质量和使用功能等方面的检查评估。

3.4 后期维护与监测

（1）完工后应定期进行维护检查，及时发现并处理潜在的质量问题或病害现象，如裂缝、渗水等，保障加固结构的长期稳定运行。

（2）应建立健全运营期的健康监测体系，利用现代传感技术和数据分析手段，实时监测挡墙的应力应变状态、位移变化趋势以及环境因素影响等，为后续的安全评估和养护决策提供依据。

4 结语

通过该文对公路挡墙在不良地质条件下常见问题的分析，以及针对这些问题提出的冠梁钢管桩加锚索面板加固施工方法的研究，可以得出以下结论：

首先，不良地质条件对公路挡墙的稳定性产生了重要影响。在地质勘察、设计和施工过程中，应充分考虑地质条件的特点和变化，采取有效的措施预防和解决挡墙可能面临的问题。

其次，冠梁钢管桩加锚索面板加固施工方法是一种有效地解决不良地质条件下公路挡墙问题的技术手段。该方法通过冠梁钢管桩提高了挡墙的承载能力和抗滑移能力，同时利用锚索面板加强挡墙的稳定性和抗变形能力。在实际工程中，应根据具体情况进行合理的加固设计和施工，确保加固效果达到预期目标。

最后，质量控制措施的严格执行对于确保冠梁钢管桩加锚索面板加固施工的效果至关重要。从原材料质量控制、施工工艺控制、质量检测与监控到质量管理体系的建立等方面，都需要采取有效的措施进行控制和管理。只有确保每个环节的质量符合要求，才能实现整体加固效果的可靠性和持久性。

参考文献

[1]刘树林， 王伟， 刘军辉. 某加筋土挡墙路基病害成因及变形机理分析[J]. 路基工程， 2022（6）： 208-213.

[2]宋开利. 加筋土挡墙+抗滑桩组合支护在路堤防护中的应用分析[J]. 交通世界， 2023（33）： 95-97.

[3]段运华. 基于框架囊袋注浆扩孔预应力锚杆与微型钢管桩的深基坑支护工艺[J]. 建筑施工， 2022（10）： 2290-2293.

[4]韩立东， 闫广涛， 仲崇森. 浅谈微型注浆钢管桩+预应力锚索在深基坑支护的应用[J]. 中国金属通报， 2021（9）： 217-218.

[5]李倩. 房建基坑支护工程的钢管桩结合土钉墙施工技术[J]. 浙江水利水电学院学报， 2020（5）： 52-55+64.