摘 要: 在路基高边坡防护施工中,合理应用锚固技术可有效避免崩塌事故。对此,论文结合某高速公路工程实例,围绕锚固防护施工技术展开探讨,其中包含锚杆施工、钻孔作业、注浆施工等多个环节的技术要点,并分析高边坡施工期间普遍存在的质量问题,同时提出质量控制、钻孔速度控制等相关参数的控制措施,以保证路基高边坡的稳定性,旨在所提内容可作为类似工程的参考。
关键词 : 路基高边坡;锚固防护;质量控制;
1 、工程概况
某公路第23合同段,沿线共包含3处挖方边坡,现场以土质及强风化片麻岩为主,岩土体自身缺乏稳定性,加之开挖的扰动性影响,坡面处于裸露状态,难以满足美观和稳定的双重要求。其中,某段所处位置为隧道口,该处边坡长104m、高40m,按照1∶0.4、1∶0.5、1∶0.75、1∶0.75的坡度依次设置台阶,用于防护。
该边坡位于滑坡体的左侧,缺乏稳定性,边坡内裂隙发育,同时地下水含量丰富(主要集中在第一级边坡处),不利于正常注浆作业,安全隐患较多。
2 、路基高边坡锚固施工方案
边坡所处位置为桥隧中间,该位置的特殊性明显加大锚杆布置、混凝土浇筑等工作的难度。根据原设计方案,边坡一级采用的是锚杆框格梁植草护坡的方法,下设挡墙带浆砌矩形盖板边沟。考虑到防护稳定性和整体美观性的要求,适度美化路基边坡,丰富绿化景观的价值,改善该边坡的综合施工效果。此外,针对边坡护面墙施工方案做可行性论证,以期根据论证结果对原方案做出调整。经论证后,决定取消护面墙,并在边坡内侧留2m平台;调整第一级坡比,采取的是放缓的调整方法,即由1∶0.4放缓为1∶0.5;灵活优化矩形盖板的安装方法,采用的是暗埋式,待该装置安装到位后,于上方适度绿化。
根据边坡的原设计方案可知,二、三、四级均为现浇混凝土拱形护坡的方案,但完成开挖作业后,边坡的陡度较大并且缺乏稳定性,易诱发质量问题乃至安全问题。对此,经业主、监理部门等相关参与主体的商讨后,对原施工方案做出调整,即采用锚杆钢筋混凝土拱形骨架,利用该结构加以防护。每一级肋柱由下往上在与拱圏接点处打设三排长度分别为9m、12m、7m的Φ32砂浆错杆,按照1:1的配合比拌制M25水泥砂浆并将其注入。
除前述技术调整外,还针对拱顶采取加固措施。由于边坡地质条件差、坡度较陡,为确保开挖后边坡仍具有足够的稳定性,经技术商讨后,在拱顶用锚杆加固。边坡肋柱主筋所用材料为Φ12mm的螺纹钢,数量为6根,统一按照15cm的间距布设到位;箍筋布设间距设为50cm,但以锚杆1m范围内较为特殊,该部分的间距减小至20cm,即加密设置;拱圈半径1.5m;按30cm的间距增设2根Φ12mm螺纹钢。
3 、路基高边坡锚固防护施工工艺及具体要点
3.1、 锚固工程施工工序
按照“准备工作→钻进成孔→锚索制安→注浆→混凝土结构钢筋制安→浇灌施工→张拉→验收→封锚”的顺序有序施工。锚固工程全流程中,钻孔施工难度较大,易发生卡钻、坍塌等质量问题。对此,施工期间应加强防护措施,同时全面清理孔底地下水以及各类岩(土)沉渣,以便给后续注浆施工创造良好条件,保证锚固质量[1]。
在土质条件欠佳的情况下,难以有效保证公路路基高边坡的稳定性,其强度有明显的下降。现场土粒的大小存在较明显的差异,孔隙率也不尽相同,由此影响路基高边坡的稳定性。此外,为全面增强路基高边坡锚杆的防护效果,还针对现场地质条件做详细的勘察,在明确实际地质特性后,制定相适宜的锚杆施工方案,加强防护[2]。
3.2、 施工技术要点
3.2.1 、测量放线
以设计图纸为准,经过准确测量后确定锚杆孔的安装位置。确定宽度时,着重考虑的是坡体的实际状况,对其做灵活的调整,保证锚杆孔测量结果的准确性,使所得的各项数据都可满足要求,此后方可进入到后续施工中。
3.2.2、 定位
结合地勘报告以及工程技术资料,经分析后完成锚杆测量定位作业,再将其合理标记,于指定区域布设水准点和变形观测点,用于后续监测工作。
3.2.3 、机具就位
以确保坡面平整度为基本前提,经过测量后确定合适的机具安装位置,将施工机具设置在该处,于坡面上浇筑施工以便形成混凝土框架,保证机具具有平稳性,可维持正常使用状态。针对局部架空的问题,采取补平处理措施,所用材料为M7.5水泥砂浆砌石。
3.2.4、 整理坡面
全面清理边坡上的各类杂物,使边坡壁表具有合适的粗糙度,目的在于提高混凝土与坡面的黏结性。结束杂物清理作业后,利用高压水全面冲洗,确保边坡表面维持湿润状态,给后续施工创造良好条件。
3.2.5、 锚杆施工
清理松土覆盖层,按照设计要求确定锚杆的具体安装位置,搭建具有稳定性的角度支架。为确保设备在使用过程中不发生失稳现象,需通过可行的措施处理场地,使其满足稳定性与平整性两方面要求。
在上述各项工作都落实到位后,便可组织钻孔作业,且施工期间应及时检查角度支架,若存在角度偏差则要及时调整。钻孔期间的检查工作必须落实到位,具体体现在钻进速度、地下水位等多个方面,对于偏离设计要求的情况,需及时告知监理单位和设计单位,多方商讨后提出可行的处理对策,力争在最短时间内解决问题。安装工作中,由施工人员插入锚杆,使其可以达到锚孔的指定深度处,经检查后若无误则进入后续施工环节,若插入深度与设计值的偏差超出许可范围,则将锚杆拔出,进一步清理锚孔内的杂物,随后再将锚杆插入并做质量检查。
3.2.6 、钻孔及洗孔
钻孔期间应加强对孔径的控制,实际值不可小于设计值,同时应调整好轴线姿态,必须始终在法向平面范围内。边坡岩体结构易受到扰动性影响,需采取行之有效地防护措施,使其维持稳定性。在施工中,要保证钻孔轴线误差≤3cm,偏度≤5%,角度误差≤1°。
完成钻孔作业后,需做全面的检查,若孔径、孔深等指标都与设计要求相符,即可利用高压空气清理孔内杂物,否则需要合理调整,直至完全合规为止。
3.2.7、 注浆
水泥砂浆生产的原料控制工作应落实到位,所用的硅酸盐水泥必须是最近的3个月内生产所得。在浆液拌制过程中,保证水灰比为0.4~0.5,并给予充分的搅拌,以形成均匀性较好的混合料,泌水率以2%为宜。对于特殊的锚孔,水泥砂浆生产期间应掺入适量的速凝剂。
此外,应根据设计要求以及实际情况使用适量的骨料,浆液应得到持续性的搅拌,以免出现结块等质量问题。生产所得的水泥砂浆转入储浆桶内,伴随桶内水泥砂浆总量的持续增加,当达到特定值后即可注浆。注浆期间加强对孔洞内气体的检测,尽可能消除孔内夹杂的气体,保证浆液充满孔洞并能够有效与孔壁贴合。
3.2.8、 锚索施工
按特定的流程完成锚索施工作业,具体为:施工准备→锚索孔定位测量→成孔→清孔→材料机具检查→下锚→内锚固段注浆→水泥砂浆待强→张拉→超张拉锁定→张拉端注浆。
4 、路基高边坡锚固防护施工的主要质量问题
高边坡锚固防护的干扰因素较多,施工期间易出现质量问题,从而对高速公路的整体质量造成不良影响。出于提高锚固防护工程稳定性的目的,应深入分析具体的原因,采取相适应的处理措施。通常,高边坡锚固防护的问题主要体现在以下几方面。
(1)材料问题。原材料质量不达标,经过拌制后的浆液性能偏离预期,难以为施工提供可靠的材料支持,随之引发锚固防护工程质量问题。
(2)结构问题。设置的保护层厚度不合理;锚索的框架存在较明显的悬空现象,部分情况下还存在亏坡问题;外观过于粗糙,缺乏平整性;露筋及蜂窝麻面等。
(3)施工工艺问题。高边坡锚固防护工程涉及的施工工艺较多,在此方面的问题主要有:(1)钢绞线加工与安装缺乏规范性,尺寸、位置等方面不满足要求;(2)钢绞线张拉时的伸长量不合理,与理论值存在较大的偏差;(3)锚墩发生下陷以及压裂现象;(4)张拉力未得到有效地控制,导致钢绞线断裂;(5)结束张拉作业后,伴有较明显的预应力损失;(6)封锚不及时,导致钢绞线、锚头在与外界环境接触后锈蚀,形成不同程度的锈迹;(7)注浆压力、注浆量未得到有效地控制,孔道注浆密实度不足;(8)锚墩钢筋锈蚀;(9)施工所用的混凝土质量不达标,模板不平整,浇筑缺乏连续性;(9)振捣过程中各振捣点间距不合理,损伤钢筋等。
5 、针对高边坡锚固施工问题的控制措施
5.1、 加强材料质量控制
高边坡锚固施工中,材料的质量对边坡整体施工效果的影响较为明显,因此必须保证材料的质量。采购部门选择符合资质的供应商,与之形成稳定的合作关系,采购满足施工要求的材料。进场时,要加强检测,任何不达标的材料均不可进场;进场后加强管理,遵循分类堆放的原则,并采取防雨、防晒等防护措施。创建并落实材料审核机制,施工期间积极组织材料质量检验工作,保证投入使用的材料都可满足质量要求,不可出现偷工减料的情况。由于焊接为重要施工工序,因此应选择合适的焊接方法,以确保焊接接头质量可满足要求,从而避免虚焊等质量问题。
5.2 、控制钻进速度
钻进过程中易发生塌孔事故,因此必须按照特定的流程依次钻进,全程控制好钻进速度,保证各项钻进参数的合理性,使成孔的直径、深度等都可满足要求。做好锚固前的准备工作,如使用泥土适量回填等。此外,要以实际施工情况为准,编制科学的应急预案,以便施工期间发生突发事故时可以及时采取应对措施,将影响降到最小。
5.3 、控制注浆质量
高边坡锚固施工全流程中,注浆是最为关键的环节,此处施工质量对边坡锚固效果的影响最为显着,因此必须按照特定的流程组织注浆作业,确保各道工序的施工质量[3]。水泥砂浆为重要材料,应挑选合适的原材料,并根据试验所得的配比拌制混合料,从而保证各原材料充分混合。值得注意的是,水泥砂浆出厂后应及时投入使用,尽可能缩短中途等待时间,否则易对其性能造成影响。
在注浆期间,要及时搅拌,确保浆液具有足够的均匀性,控制好注浆速度。注浆施工中若存在跑浆现象,应及时分析原因,采取针对性的处理措施,尽可能减小因跑浆而造成的不良影响。此外,还需及时检查注浆孔,明确其具有饱满度,在上一注浆孔足够饱满的前提下才可组织下一孔的注浆作业。
6 、结束语
综上所述,高速公路工程中,边坡防护为重要的施工内容,若边坡为稳定性不足的岩体,在缺乏防护措施时易引发塌陷等质量问题。对此,应根据实际情况采取相适应的边坡防护措施,纵观现阶段的行业发展状况,锚固技术取得广泛应用,在提高边坡稳定性方面具有显着的效果,有效降低了后续维护成本,使高速公路可稳定运营,创造出良好的社会经济效益。
参考文献
[1]魏锋高速公路高边坡防护技术及工程应用研究[]-工程与建设,2019(3):420~423.
[2]牛国良赣南山区高速公路高边坡防护技术极工程应用研究[D].南昌:南昌大学,2018.
[3]李子建贵博维路基高边坡防护技术的分析[J].城市道桥与防洪2015(4):29~30+36+8.