68-锚杆挡土墙施工工艺

-1-锚杆挡土墙施工工艺锚杆挡土墙施工技术是在锚杆防护与挡土墙防护基础上组合发展起来的，是利用锚杆加固连接岩体并通过锚杆抗拔力克服挡土墙后土压力达到防护目的。1工艺特点1）锚杆挡土墙结构具有自重轻、省材料、施工快、柔性大、能适用于承载力较低的地基。2）采用锚杆挡土墙，可以代替庞大的圬工工结构，基本不占用空间。2适用范围锚杆挡土墙可作为山边的支挡结构物，也可用于地下工程的临时支撑。在墙较高时，它可以自上而下分级施工，避免坑壁及填土的坍塌。对于开挖工程它可避免内支撑，以扩大工作面而有利于施工。同时由于其施工占地少，可缩小基础开挖面积，加快施工速度。这种挡墙对于岩石陡坡地区及挖方地区有利。3工艺原理及设计要求3.1防护原理锚杆挡土墙是靠锚固于稳定土层中锚杆所提供的拉力，以承受结构物的挡土墙的土压力、水压力来保证挡土墙的稳定。锚杆挡土墙示意见图1。图1锚杆挡土墙示意图3.2工艺设计要求3.2.1锚杆直径及钻孔直径在锚杆挡土墙中，锚杆必须承受一定的抗拔力，并且通过注浆连接并固结周围岩体，因此，锚杆直径及钻孔直径均不能过小，一般采用Φ25～28mm螺纹钢锚杆，φ68～110mm直径钻孔。3.2.2锚杆长度选择锚杆长度选择主要考虑两个方面的因素，即提供足够的抗拔力和加固边坡岩体，其要求长度主要取决于墙后坡面岩体的性状，如土质边坡的密实情况，石质边坡节理、裂隙的产状和发育情况等。-2-锚杆上下排间距不宜小于2.0m，水平间距不宜小于1.5m；锚固段长度不应小于4.0m；自由段长度不宜小于5.0m，并应超过潜在滑裂面1.5m。但锚杆总长一般不宜超过20m。3.2.3注浆锚杆注浆一般采用水泥砂浆，要求强度等级一般不小于M20。3.2.4锚头及锚锭板当挡土墙肋柱就地灌注时，锚杆必须插入肋柱，并保证其锚固长度符合规范要求。当肋柱为预制拼装时，锚杆与肋柱之间一般采用螺栓连接，由螺钉端杆、螺母、垫板和砂浆包头所组成，也可采用焊短钢筋等形式以保证锚固力的传递。3.2.5挡土墙锚杆式挡土墙有两种主要形式：柱板式和板壁式。柱板式挡土墙是锚杆连接在肋柱上，肋柱间加挡土板；而板壁式是由钢筋混凝土面板和锚杆组成。柱板式锚杆挡土墙由肋柱、挡土板组成。可以为预制拼装式，也可就地灌注。4施工工艺流程锚杆挡土墙施工工艺流程见图2。5操作要点5.1施工准备1）复核设计图纸，领会设计意图，拟定施工方案，组织三级技术交底及安全交底；2）根据设计图纸，选择砂浆及混凝土配合比，按设计坡率清理边坡。5.2肋柱、挡板预制1）构件可采用工厂或就地预制，采用何种形式要根据现场实际和施工单位条件而定。一般当施工现场场地狭窄，选择工厂预制，可保证面板质量，但在运输过程中要采取有效措施防止构件破损。面板在运输和堆放时要竖立不可平放堆叠；2）预制场地要平整加固，当采用底垫时也可不设置混凝土地面；面板预制模板以组合钢模板为佳，若采用木模时应内衬铁皮；模具要涂刷隔离剂，使用后要及时清理；3）按规范要求做好钢筋及预埋件的下料、弯制、绑扎、焊接等工序，预制时应控制好预埋件（预埋孔）位置和混凝土保护层厚度，不得有露筋现象；4）按照配合比配置干硬性或半干硬性混凝土，严格控制用水量。采用混凝土振动器将混凝土振清理边坡布置钻孔钻孔安设锚杆注浆安装锚头（焊接骨架钢筋）挡土墙施工锚杆制作配合比选定验收锚杆图2锚杆挡土墙施工工艺流程图-3-捣，边角处辅以人工捣固，确保混凝土密实；5）按规定做好构件的脱模、养护，当混凝土达到一定强度后可集中养护28d。5.3边坡开挖1）锚杆挡土墙应自下而上进行施工，施工前，应清除岩面松动石块，整平墙背坡面；2）边坡开挖，一般要跳槽开挖，除尽量缩短工期外，还应根据情况考虑临时支撑，以免山坡坍塌，影响锚杆抗滑力。5.4施工放样1）复测定线，恢复中心线，定出肋柱的基线桩，准确定出挡土墙位置和高程；2）测定孔位，用仪器测出各个锚孔的位置，并设置孔位方向桩，以便校正。5.5钻孔1）根据施工图所规定的孔位、孔径、长度与倾斜度可采用冲击钻或旋转钻钻孔，钻孔采用作业法，要做好钻孔地质记录，成孔孔壁必须顺直、完整；2）钻孔深度须超过挡土墙后的主动土压力区和已有的滑动面，并需在稳定土层中达到足够的有效锚固长度。当岩层风化程度严重或其性质接近土质地层时，可加用套管钻进，以保证钻孔质量；3）在岩石低端钻至要求的深度成孔后，用高压风清孔，将孔内壁及根部残留废土清除干净。严禁用水冲洗。5.6锚杆制作安装1）锚杆类型规格及性能应与设计相符合，应按施工图尺寸下料、调直、除污、制造；2）插入钻孔的锚杆要顺直，并应除锈，在锚固段部分一般用水泥砂浆防护；锚杆孔外部分需做防锈层，采用在钢筋表面涂防锈底漆，再包扎沥青麻布两层或塑料套管及化学涂料等方法进行防锈。如防锈层局部遭到破坏，应及时加以处理；3）锚杆放入孔内为使在孔内居中，可沿锚杆长度间隔2m左右焊接以对定位支架。孔位允许偏差±50mm，深度允许偏差+50mm，-10mm；4）清孔完毕后应及时安装锚杆，把预制好的锚杆钢筋缓慢地送入钻孔内，定位支架在锚杆下部撑住孔壁，插入锚杆时应将灌浆管与锚杆钢筋同时放至钻孔底部。预制的锚杆钢筋应保持顺直；5）有水地段安装锚杆，应将孔内水排除或采用早强速凝药包式锚杆。5.7灌浆1）按施工配合比采用搅拌机拌制砂浆，随拌随用，经过2.5mm×2.5mm的滤网倒入储浆桶，桶内水泥砂浆在使用前仍需低速搅拌，以防止砂浆离析；2）压浆用砂子以中砂为宜，配合比一般为1：1（重量比）、水胶比不大于0.50的水泥砂浆，同时尽可能采用膨胀水泥。为避免孔内产生气垫，压浆泵料仓内要始终有一定的砂浆；3）采用重力灌浆与压力灌浆相结合的方法灌注。先将内径5cm胶管与锚杆同时送入距锚孔底10cm处，用灌浆泵（灌浆压力为0.3MPa左右）使砂浆在压力下自孔底向外充满。随浆灌筑，把灌浆管从孔底朝孔口缓慢匀速拔出，但要保持出管口始终埋入砂浆1.5m~2.0m。当砂浆灌至孔口时立即减压为零，以免在孔口形成喷浆。灌浆管拔出后立即浆制作好的封口板塞进孔口，灌浆结束；4）砂浆锚杆安装后，不得敲击、摇动，普通砂浆在3d，早强砂浆在12h内不得在杆体上悬挂-4-重物。5.8肋柱挡板安装1）待锚杆孔内砂浆达到施工图标示强度70%以后，方可进行立柱和挡板安装工作。安装挡板时，应随时作反滤层和墙背回填；2）挡板安装前应将飞边打掉，防止安装后超出柱顶，对立柱、挡板的倒运、安装应符合混凝土强度要求并防止碰撞和距离震动，以免损坏构件；3）锚杆挡土墙立柱间距应要求正确或用卡尺固定，以使挡板和柱搭接部分尺寸符合施工图要求；挡板与立柱搭接部分接触面应保持平整，可填入少量砂浆，避免产生集中受力；4）锚杆焊接、锚固及防锈是锚杆施工中的关键工序，应严格按施工工艺操作。5.9铺设反滤层泄水孔泄水孔按施工图要求设置，孔径为φ100mm，当墙背土为非渗水土时，应在最低排泄水孔至墙顶以下0.5m高度内，填筑不小于0.3m厚的砂砾石等反滤层5.10墙后土石回填挡板后填料应均匀，不应填入大块石料以免挡墙集中受力。5.11分级平台封闭分级式挡土墙平台应回填密实，并做好泄水坡或设排水护板。6主要机具设备主要配套机械设备应根据设计，结合现场实际情况，综合考虑工程数量、进度等方面要求配备。一般较小工程数量的主要机械设备见表1。表1主要机具设备表序号设备名称规格型号单位数量1空压机9～12m3台12潜孔钻机65～110mm台23注浆机4MPa台14钢筋加工设备套15混凝土施工设备套17劳动力组织施工劳动力应根据具体工程数量和施工进度的有关要求配备，一般情况的劳动力组织见表2。表2劳动力组织表序号工种人数备注1现场负责人12技术负责人13钻孔44注浆35钢筋46架子及混凝土6-5-序号工种人数备注7修理及电工18杂工2～48质量要求及质量控制要点8.1钻孔1）钻孔直径、深度应满足设计及规范要求；2）钻孔位置应根据设计精确定位，间距不应大于2cm；3）钻孔的倾角应符合设计要求。8.2锚杆1）锚杆钢筋的直径、长度应符合设计要求；2）锚杆应按设计安装对中器，保证锚杆位于钻孔中心；3）锚杆头嵌入肋柱的长度或锚杆头与面板的连接长度应符合设计要求。8.3注浆1）注浆应严格按配合比进行，大面积注浆前应进行试注；2）注浆压力符合设计要求，注浆应饱满，有条件时，应采用锚杆注浆密实度检测仪检测注浆密实度。8.4锚锭板及墙体1）当现浇肋柱时，锚杆头嵌入肋柱的长度应符合要求并与骨架钢筋按设计连接；当采用拼装面板或肋柱时，锚头与肋柱、面板的连接方式及长度应满足设计要求；2）肋柱平面位置应符合设计及规范要求，以保证预制挡土板的安装精度；3）墙体的平面位置、倾斜度、混凝土强度均应符合设计及规范要求。8.5质量控制要点1）钻孔：钻孔的直径、深度、倾角必须满足设计及规范要求，尤其是坡面破碎时，应防止坍孔；2）注浆：严格按配合比施工，从孔底向孔口注浆，应保证注浆的密实度；3）锚杆与肋柱（或装配式墙面板）的连接长度、连接方式必须符合设计要求。8.6质量通病的防治及处理8.6.1成孔不符合要求主要表现为坍孔、倾角不符等两种形式。1）形成原因（1）钻孔支架固定不牢固，钻机钻进过程中位置发生改变；（2）受坡面岩性影响或成孔时间过长，孔内坍孔；（3）空压机压力不够或所配套钻机过多，无法全部吹出钻碴。2）处理方式（1）坍孔处理：原孔重钻，并提高压缩空气压力，增加吹碴能力；严重坍孔，应先灌注纯水泥浆或水泥砂浆后重新施钻；-6-（2）偏孔处理：孔内灌注纯水泥浆或水泥砂浆，重新施钻；3）预防措施（1）支架搭设必须牢固可靠，尤其钻机支架应保证稳定，在钻机过程中不发生晃动或移动；（2）空压机应与钻机配套，在破碎岩层中钻进时应增大吹碴压力，并且成孔后及时进行下一步工序。8.6.2注浆不密实1）形成原因（1）注浆时，拔管速度过快，注浆压力不够；（2）未注满钻孔。2）处理方式采用千斤顶拔出锚杆，重新钻孔，重新注浆。3）预防措施（1）注浆时，严格按设计、规范要求的程序进行，拔管速度与注浆速度配套；（2）注浆压力必须满足设计、规范要求，当压力无法达到要求时，应暂停施工，拔出锚杆，查明原因后重新清孔注浆；（3）注浆时，应待排气管（出浆管）冒出稠浆，并持续保持一定注浆压力后方能停止；（4）注浆配合比设计时，可考虑掺加铝粉等微膨胀剂。9安全及环保措施1）施工前，对边坡进行全面清理，清除浮土、危石等，当锚杆挡土墙上方还有边坡等时，还应在顶部增设临时防护；2）支架搭设应牢固可靠，必要时，需在坡面打设连接杆，将支架与坡面连接为整体；3）工作步板需固定牢固，作用面处应挂设安全网，施工人员必须佩戴安全帽；4）空压机等压力设备，应加强检查与检修，保证可靠的工作状态；5）钻孔作业区的粉尘浓度不应大于10mg/m3。施工应按规定技术要求测定粉尘浓度；6）钻孔及灌浆作业人员，应采用个人防尘、防护面具；7）灌浆剩余砂浆不得随意丢弃。10工程实例10.1工程概况湖南省常德至张家界高速公路项目K124+680～K124+750右侧路堑边坡共3级，坡率分别为1：0.25、1：0.75、1：1，其中第一级边坡设置锚杆挡土墙，二、三级边坡设计为锚杆防护，采用喷混植草绿化。该段上覆土层为1～3m厚坡积土、碎石土，其下为全、强、弱泥质粉砂岩，节理裂隙发育，岩体破碎，地下水不丰富。锚杆挡土墙长70m，高10m，锚杆长12～15m，竖向间距、纵向间距均为3.5m，现浇肋柱、预制槽形挡土板，并在槽内砌筑种植槽，种植花木、花藤类植物绿化。锚杆挡土墙布置图见图3。-7-图3锚杆挡土墙布置示意图10.2施工情况该段锚杆挡土墙2004年2月10日开始进行槽形板预制等施工前期工作，2月20日开始锚杆施工，至4月30日全部完成，累计施工时间80日历天。锚杆采用1台12m3空压机带2台潜孔钻机钻孔，真空辅助注浆工艺，注浆控制压力1.5～2.0MPa；肋柱为现浇式，锚杆头通过短钢筋与肋柱骨架钢筋连接，锚头嵌入肋柱深度25cm。锚杆施工完成后，按20％频率委托第三方检测单位进行了锚杆抗拔力及注浆密实度检测，均符合设计及规范要求。肋柱施工完成后，吊装