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[摘要]近年来,预应力锚索抗滑桩在工程施工边坡滑体中逐渐得到了广泛应用。其基本结构和抗滑机理是:抗滑桩和预应力锚索组成一个联合受力体系,用锚索拉力和桩体共同平衡滑坡推力,彻底改变了抗滑桩单一靠嵌固段地基抗力平衡滑坡推力的机理,使得桩内弯矩大大减少,桩径变细,桩的埋置深度变浅,达到了结构受力合理、节省投资、节约材料、缩短工期的目的。实践证明:预应力锚索与抗滑桩的有机结合,有效地控制了边坡裂缝变形或滑坡现象扩展,使边坡抗滑挡护起到了有效作用。
[关键词]预应力锚索 抗滑桩施工 施工工艺
中图分类号:U416.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)05-0069-02
一、地质概貌
组成坡体基岩主要为二叠系千枚岩,岩层较软,坡面及坡脚较厚覆盖层,坡度相对较缓,覆盖层主要为碎石土及黏性土,其下伏二叠系(P)千枚岩。该坡段工程切方量大,切方高度大于20m,经工程勘察边坡稳定安全系数验算分析,边坡切方后对工程危害大,一旦地下水或外界条件发生变化时,随时有可能诱发山体滑动。
二、施工设计方案
本边坡I区2号坡段主要采用预应力锚索抗滑桩挡护治理方案。即首先在该坡段1台阶处共布置一排29根人工挖孔抗滑桩,桩身混凝土标号C30,桩身截面积均为3m×2m,桩中心距4m,桩长平均30m,桩底嵌入滑动面下的稳固基岩15m深。待抗滑桩施工完毕达到设计强度后,再沿着抗滑桩悬臂端一侧削切坡脚土方,挖至该区地面标高且暴露出抗滑桩悬臂端外侧面为止。然后在外露的抗滑桩悬臂端侧面位置共布置2排48根预应力锚索,锚索长度40m-50m,锚索穿过抗滑桩进入山坡岩体嵌入稳定岩层的锚固长度15m~25m,桩间裸露土表面挂钢筋网喷射C20混凝土。施工设计隋况见图1。
三、人工挖孔抗滑桩施工流程
施工工艺流程:施工准备-挖孔护壁-绑扎钢筋-浇筑混凝土-制作混凝土试件-混凝土养护。
3.1挖孔及护壁
(1)挖孔护壁
桩井开挖自上而下分层进行,每一层土方开挖区的形状呈上底面和下底面相同的四棱柱形状,厚度为100cm,截面尺寸为:2.3m×3.3m(桩井设计边长各外放15cm)。开挖区的侧壁光滑平整,底面水平,挖出的土方及时运送到地面并外运。为了保证施工安全,在挖孔过程中桩井上、下之间保持了良好的联络信号。为防止塌孔,每一层土方开挖后应进行钢筋混凝土护壁。
1)护壁钢筋笼直接在桩坑内绑扎制作,钢筋件制作在地面完成。其具体制作和搭接按设计和有关规范要求执行。
2)浇筑护壁的模板由4块呈平面矩形的钢模板制作而成,拼接时用螺栓将相邻模板从拼缝处固定,以方便拆卸。
3)护壁混凝土按C30设计,在混凝土内应掺一定数量速凝剂,以尽快达到强度要求。
(2)岩体中的开挖
开挖时遇到岩体,采用了爆破工艺。在桩井挖至15m~16m深度时遇到了千枚岩或石灰岩层,采取了爆破的方法进行施工。每一次爆破的厚度大约为60cm-80cm,以桩井的中轴线为中心,用风钻以相等的间距打两圈80cm深的垂直炮孔共15个~20个。其中里圈炮孔少些,外圈炮孔多些,每个炮孔装药约300g,里圈的装药先爆炸,300ms后,外圈的装药再爆炸。这样,里圈的炮孔内药包将爆碎的岩体向上抛起,外圈的炮孔内药包对爆破部位的残存岩体实施光面爆破,以形成垂直的井壁,效果十分理想。经过清孔后,再进行相同程序的爆破,直至桩底标高。
3.2钢筋笼的制作与安装
钢筋笼直接在桩坑内绑扎制作,钢筋件制作在地面完成。其具体制作和搭接按设计和有关规范要求执行。受力钢筋采用对焊连接,接头位置相互错开,在同一截面内,接头数不超过钢筋总数的1/4,有接头的截面之间的距离不小于2,5m。钢筋笼绑扎结束后,反复校正设计标高并用工艺筋固定,防止钢筋笼下沉或上浮。
3.3灌注混凝土
灌注混凝土前准确地确定锚索穿过桩井部位,凿穿钢筋混凝土井壁,安放PVC管预留锚孔。当钢筋笼在井筒中就位以后,便可灌注混凝土,混凝土坍落度宜控制在7cm-9cm,拌合时间不得少于90s。在井口的上方搭起支架,将溜槽和串筒接上,串筒宜距混凝土面2m以内为宜,随着混凝土表面不断上升逐步减少串筒数量。严禁在井口向井下抛铲或倾倒混凝土料,以免产生离析现象,影响混凝土整体强度。每次灌注高度不得大于60cm,由井下工人用插入式振动器振捣,插入形式为垂直式,插点间距约40cm~50cm,应做到“快插慢拔”,以保证混凝土的密实度。孔内的混凝土一次连续灌注完成,不留施工缝。
四、预应力锚索施工要点
施工工艺流程:施工准备-成孔-锚索制安-孔内注浆-锚索梁制作-锚索张拉-封锚。
4.1成孔
根据锚孔倾角设计要求及测量放线后的孔位,准确安装固定钻机,并严格认真地进行机位调整。方位偏差控制在±3cm。钻进方式采用无水干钻,禁止采用水钻。为确保锚孔深度,实际钻孔深度要大于设计深度0.4m。钻孔过程中对每个孔的地层变化、钻进状态、地下水及一些特殊情况做了现场记录。遇到地层松散、破碎时,则采用跟管的钻进技术,以使钻孔进行固结灌浆处理,待水泥浆初凝后,重新清孔钻进。成孔后采用高压风清孔,风压在0.2MPa-0.4MPa,将孔内岩粉及水全部清出孔外。经监理检查合格后,再进行下道工序施工。
4.2锚索制安
1)锚索编束前确保每根钢绞线顺直,不扭不叉,排列均匀,对有死弯及保护套破损的剔除。
2)下料均采用机械切割,严禁采用电弧。其长度比锚索设计长度多1.5m~2m。
3)除锈和油污,按设计要求,绑扎扩张环、箍环,焊导向帽。锚索自由段除锈后按设计要求处置。锚索束制作好后编号、标记,待入孔安装。扩张环、箍环和导向帽按设计图现场制作。
4)制作好的锚索经核对与所施工钻孔编号一致时,人工抬至鉆机工作平台,并用导向探头探孔,无阻时人工推送入孔。推送锚索时不得使锚索体转动。
5)制作锚索束时,将注浆管从锚索隔离架中穿入绑好,与锚索同时送至距孔底15cm-20cm处。
4.3孔内注浆
压浆前检查压浆设备。在管路连接后用清水压注检查,确保了设备和管路运转正常,无漏浆、爆管等问题发生。锚索入孔安装后及时压浆。本工程注浆采用孔底返浆法,全段一次性注浆,防止中途停止较长时间。注浆压力宜大于2.5MPa,注浆至锚孔口溢出浆液时,方可停止注浆。浆液沉淀后进行了两次补浆。
4.4锚索梁制作
锚索梁是预应力锚索锚固结构的锚垫支撑点。其施工工艺流程与一般钢筋混凝土结构一样,必须符合相关施工验收规范。所不同的是应在浇筑混凝土前安放PVc塑料管预留锚孔,即将锚索、波纹管用PVC塑料管套住按设计要求固定在横梁的钢筋上,方向与锚孔方向一致,浇筑时必须确保混凝土密实,锚孔位置不能移动,混凝土浇筑后派专人养护,在混凝土达到设计强度后安放锚垫板进行锚索张拉。
4.5锚索张拉
待抗滑桩达到龄期及锚孔内的锚固砂浆强度达到设计强度的80%后,方可按规范要求进行锚索张拉。锚索张拉前对张拉设备进行标定,正式张拉前对锚索进行1次-2次试张拉,荷载等级为0.1倍的设计拉力,然后按设计及规范要求分级进行张拉。
4.6封锚
当张拉到最后一级荷载且变形稳定后,卸荷至锁定荷载锁定锚索。锚索锁定后,切除多余钢绞线,用C25混凝土封闭锚头。钢绞线切割时预留15cm-20cm(以便于锚索松弛后进行补张拉),并进行防锈防腐处理。
五、结束语
为了监测预应力锚索抗滑桩对边坡抗滑挡护的实际效果,在边坡上设置了观测点,观测表明,自2008年8月完工以来,山体没有出现裂缝变形或滑坡现象,锚索受力性能良好,事实说明该施工方案效果良好,施工质量满足了设计要求,达到了设计效果。
文章分析了锚索抗滑桩在工程施工中的应用,重点对预应力锚索抗滑桩施工工艺流程及施工技术等进行了论述。
[关键词]预应力锚索 抗滑桩施工 施工工艺
中图分类号:U416.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)05-0069-02
一、地质概貌
组成坡体基岩主要为二叠系千枚岩,岩层较软,坡面及坡脚较厚覆盖层,坡度相对较缓,覆盖层主要为碎石土及黏性土,其下伏二叠系(P)千枚岩。该坡段工程切方量大,切方高度大于20m,经工程勘察边坡稳定安全系数验算分析,边坡切方后对工程危害大,一旦地下水或外界条件发生变化时,随时有可能诱发山体滑动。
二、施工设计方案
本边坡I区2号坡段主要采用预应力锚索抗滑桩挡护治理方案。即首先在该坡段1台阶处共布置一排29根人工挖孔抗滑桩,桩身混凝土标号C30,桩身截面积均为3m×2m,桩中心距4m,桩长平均30m,桩底嵌入滑动面下的稳固基岩15m深。待抗滑桩施工完毕达到设计强度后,再沿着抗滑桩悬臂端一侧削切坡脚土方,挖至该区地面标高且暴露出抗滑桩悬臂端外侧面为止。然后在外露的抗滑桩悬臂端侧面位置共布置2排48根预应力锚索,锚索长度40m-50m,锚索穿过抗滑桩进入山坡岩体嵌入稳定岩层的锚固长度15m~25m,桩间裸露土表面挂钢筋网喷射C20混凝土。施工设计隋况见图1。
三、人工挖孔抗滑桩施工流程
施工工艺流程:施工准备-挖孔护壁-绑扎钢筋-浇筑混凝土-制作混凝土试件-混凝土养护。
3.1挖孔及护壁
(1)挖孔护壁
桩井开挖自上而下分层进行,每一层土方开挖区的形状呈上底面和下底面相同的四棱柱形状,厚度为100cm,截面尺寸为:2.3m×3.3m(桩井设计边长各外放15cm)。开挖区的侧壁光滑平整,底面水平,挖出的土方及时运送到地面并外运。为了保证施工安全,在挖孔过程中桩井上、下之间保持了良好的联络信号。为防止塌孔,每一层土方开挖后应进行钢筋混凝土护壁。
1)护壁钢筋笼直接在桩坑内绑扎制作,钢筋件制作在地面完成。其具体制作和搭接按设计和有关规范要求执行。
2)浇筑护壁的模板由4块呈平面矩形的钢模板制作而成,拼接时用螺栓将相邻模板从拼缝处固定,以方便拆卸。
3)护壁混凝土按C30设计,在混凝土内应掺一定数量速凝剂,以尽快达到强度要求。
(2)岩体中的开挖
开挖时遇到岩体,采用了爆破工艺。在桩井挖至15m~16m深度时遇到了千枚岩或石灰岩层,采取了爆破的方法进行施工。每一次爆破的厚度大约为60cm-80cm,以桩井的中轴线为中心,用风钻以相等的间距打两圈80cm深的垂直炮孔共15个~20个。其中里圈炮孔少些,外圈炮孔多些,每个炮孔装药约300g,里圈的装药先爆炸,300ms后,外圈的装药再爆炸。这样,里圈的炮孔内药包将爆碎的岩体向上抛起,外圈的炮孔内药包对爆破部位的残存岩体实施光面爆破,以形成垂直的井壁,效果十分理想。经过清孔后,再进行相同程序的爆破,直至桩底标高。
3.2钢筋笼的制作与安装
钢筋笼直接在桩坑内绑扎制作,钢筋件制作在地面完成。其具体制作和搭接按设计和有关规范要求执行。受力钢筋采用对焊连接,接头位置相互错开,在同一截面内,接头数不超过钢筋总数的1/4,有接头的截面之间的距离不小于2,5m。钢筋笼绑扎结束后,反复校正设计标高并用工艺筋固定,防止钢筋笼下沉或上浮。
3.3灌注混凝土
灌注混凝土前准确地确定锚索穿过桩井部位,凿穿钢筋混凝土井壁,安放PVC管预留锚孔。当钢筋笼在井筒中就位以后,便可灌注混凝土,混凝土坍落度宜控制在7cm-9cm,拌合时间不得少于90s。在井口的上方搭起支架,将溜槽和串筒接上,串筒宜距混凝土面2m以内为宜,随着混凝土表面不断上升逐步减少串筒数量。严禁在井口向井下抛铲或倾倒混凝土料,以免产生离析现象,影响混凝土整体强度。每次灌注高度不得大于60cm,由井下工人用插入式振动器振捣,插入形式为垂直式,插点间距约40cm~50cm,应做到“快插慢拔”,以保证混凝土的密实度。孔内的混凝土一次连续灌注完成,不留施工缝。
四、预应力锚索施工要点
施工工艺流程:施工准备-成孔-锚索制安-孔内注浆-锚索梁制作-锚索张拉-封锚。
4.1成孔
根据锚孔倾角设计要求及测量放线后的孔位,准确安装固定钻机,并严格认真地进行机位调整。方位偏差控制在±3cm。钻进方式采用无水干钻,禁止采用水钻。为确保锚孔深度,实际钻孔深度要大于设计深度0.4m。钻孔过程中对每个孔的地层变化、钻进状态、地下水及一些特殊情况做了现场记录。遇到地层松散、破碎时,则采用跟管的钻进技术,以使钻孔进行固结灌浆处理,待水泥浆初凝后,重新清孔钻进。成孔后采用高压风清孔,风压在0.2MPa-0.4MPa,将孔内岩粉及水全部清出孔外。经监理检查合格后,再进行下道工序施工。
4.2锚索制安
1)锚索编束前确保每根钢绞线顺直,不扭不叉,排列均匀,对有死弯及保护套破损的剔除。
2)下料均采用机械切割,严禁采用电弧。其长度比锚索设计长度多1.5m~2m。
3)除锈和油污,按设计要求,绑扎扩张环、箍环,焊导向帽。锚索自由段除锈后按设计要求处置。锚索束制作好后编号、标记,待入孔安装。扩张环、箍环和导向帽按设计图现场制作。
4)制作好的锚索经核对与所施工钻孔编号一致时,人工抬至鉆机工作平台,并用导向探头探孔,无阻时人工推送入孔。推送锚索时不得使锚索体转动。
5)制作锚索束时,将注浆管从锚索隔离架中穿入绑好,与锚索同时送至距孔底15cm-20cm处。
4.3孔内注浆
压浆前检查压浆设备。在管路连接后用清水压注检查,确保了设备和管路运转正常,无漏浆、爆管等问题发生。锚索入孔安装后及时压浆。本工程注浆采用孔底返浆法,全段一次性注浆,防止中途停止较长时间。注浆压力宜大于2.5MPa,注浆至锚孔口溢出浆液时,方可停止注浆。浆液沉淀后进行了两次补浆。
4.4锚索梁制作
锚索梁是预应力锚索锚固结构的锚垫支撑点。其施工工艺流程与一般钢筋混凝土结构一样,必须符合相关施工验收规范。所不同的是应在浇筑混凝土前安放PVc塑料管预留锚孔,即将锚索、波纹管用PVC塑料管套住按设计要求固定在横梁的钢筋上,方向与锚孔方向一致,浇筑时必须确保混凝土密实,锚孔位置不能移动,混凝土浇筑后派专人养护,在混凝土达到设计强度后安放锚垫板进行锚索张拉。
4.5锚索张拉
待抗滑桩达到龄期及锚孔内的锚固砂浆强度达到设计强度的80%后,方可按规范要求进行锚索张拉。锚索张拉前对张拉设备进行标定,正式张拉前对锚索进行1次-2次试张拉,荷载等级为0.1倍的设计拉力,然后按设计及规范要求分级进行张拉。
4.6封锚
当张拉到最后一级荷载且变形稳定后,卸荷至锁定荷载锁定锚索。锚索锁定后,切除多余钢绞线,用C25混凝土封闭锚头。钢绞线切割时预留15cm-20cm(以便于锚索松弛后进行补张拉),并进行防锈防腐处理。
五、结束语
为了监测预应力锚索抗滑桩对边坡抗滑挡护的实际效果,在边坡上设置了观测点,观测表明,自2008年8月完工以来,山体没有出现裂缝变形或滑坡现象,锚索受力性能良好,事实说明该施工方案效果良好,施工质量满足了设计要求,达到了设计效果。
文章分析了锚索抗滑桩在工程施工中的应用,重点对预应力锚索抗滑桩施工工艺流程及施工技术等进行了论述。