预应力锚索抗滑桩施工工法

-1-1预应力锚索抗滑桩施工工法中铁十九局集团第二工程有限公司西南公司麻玉明一、前言大保高速公路13-1合同段，由于路堑开挖发生大型滑坡，施工中采用了预应力锚索抗滑桩进行了整治。历经5个月的雨季，经观测滑坡体未发生滑动迹象,均取得了显著整治效果。从而在全线大型滑坡治理中推广应用。我公司在进行多达135棵预应力锚索抗滑桩的施工中，不断探索实践，通过总结提高，逐步形成本工法。二、工法特点⒈桩身结构简单，施工方便。开挖过程中可直接探测到地层的地质情况和滑动面的位置，便于修改和完善设计。⒉不受施工场地影响，桩群布置灵活。工作面多，各桩之间施工干扰小，便于争取工期。⒊桩的适应性强，抗滑效果好，每根桩施工完成后，都能起到抗滑作用，不致引起滑体进一步滑移。随着抗滑桩数目的增多以及桩身强度的上升，滑坡体将日趋稳定。⒋边开挖边支护，施工安全可靠。⒌锚索与抗滑桩的有机结合既增加了抗滑桩的抗滑力，又使整个滑体处于桩索结合的立体控制中，从而大大增强了滑体的稳定性。三、适用范围⒈适用于处理滑动面下有稳定岩土地层的大体积深层滑坡体及复活的古滑体。⒉在地质条件较差地段进行新建工程施工，进行大体积刷坡前可考虑采用本工法进行坡体加固。四、施工工艺㈠、基本原理预应力锚索抗滑桩的受力计算，滑动面以上根据滑坡体推力和桩前抗力及锚索的预应力进行计算，滑动面以下的部分根据滑动面处的弯矩和剪力，按地基的弹性抗力进行计算。整体结构设计按极限状态法计算。预应力锚索抗滑桩基本结构见图1。-2-2图1预应力锚索抗滑桩基本结构示意图钢筋砼护壁滑坡线锚索约1.5m滑动面50cm锁口-3-3㈡、工艺流程（见图2）图2预应力锚索抗滑桩施工工艺框图㈢、施工方法⒈施工准备⑴测定桩位并平整施工场地。根据桩位的布置、桩数的多少及地形地貌情况进行成片平整，修测量放样浇注井口锁口施工准备封锚张拉编索注浆锚索安装锚索钻孔、清孔检桩混凝土灌注钢筋笼制作钢筋笼及预留管道安装终孔检查处理井内排水、通风节段循环开挖、支护设备安装锚索施工准备-4-4建临时施工便道。⑵进行桩位放样并设置护桩，清刷桩位堑顶边坡浮土及松动的石头，预防施工滑落土石。做好场地周围地表水的截排和防渗工作,并根据地形选择好每个桩的出碴道路。⑶布置好现场照明设施，设置滑坡变形观测点。安排好施工人员并备好各工序所需要的施工机具。雨季施工时提前搭好防水棚，以免耽误施工。⒉桩身施工⑴根据桩位放样结果，进行井口部分的开挖。当下挖到1m时，立即施工锁口护壁，锁口护壁比普通护壁厚30cm，用来防止下节井壁开挖时井口沉陷。为防止雨水倒灌，锁口护壁顶标高比施工场地标高高50cm。在锁口护壁上预埋两根Φ22钢筋并随开挖深度设置上下井扶梯。⑵锁口护壁施工完成后随即安装木绞车或1T的小卷扬机提升，并在孔口搭设人字扒杆、三角架或脚手架。井身采用边开挖边支护。开挖深度一般为1～2m（具体视地质情况而定），即进行钢筋砼护壁的浇注。⑶掘进：掘进采用风镐配合人工开挖，局部石质坚硬地段，采用风枪钻浅眼松动爆破，尽量减少对井壁的震动。开挖顺序为先中间后四边（即井壁），并作好地质素描以及土层岩层的变化情况。当开挖井壁出现较大的渗水时，必须立即进行支护，以防塌孔。⑷出碴：出碴采用人工装碴、吊斗（用半个大柴油筒自制）配合卷扬机提升，人工小斗车运输的方式。⑸护壁：首先绑扎护壁钢筋，为方便下节护壁的连接，纵向钢筋埋入土中约15cm，箍筋连接牢固，使其形成整体受力。在锚索设计位置设法避开钢筋，以减小锚索钻孔的难度。钢筋绑扎完成后立即立模浇灌砼，上下两节护壁间预留马口，待拆模后用干硬砼堵塞抹平。⑹排水通风：少量渗水，在装碴时随碴一起由吊斗排出，出水量大时用水泵排水。井外安装一台5.5KW的轴流式通风机通风。⑺终孔检查：经测量人员检查到开挖至设计标高后，根据孔底岩层情况对照设计资料确定是否进行变更设计并报监理工程师检查。如符合要求随即对护壁、井底进行处理，凿除护壁突出部分，清除护壁、井底杂物并尽量平整井底，以保证钢筋笼安放准确稳定。⑻钢筋笼制作及安装：根据施工现场条件，钢筋笼采用预制成笼和孔内绑扎两种方法。按设计图纸制作一块样板，采用箍筋成形法预制钢筋笼。安装采用双吊点法，汽车起重机吊装入孔，下降速度要均匀，不得碰撞孔壁，就位后使钢筋笼轴线与桩轴线重合，钢筋笼吊装入孔达到设计标高后，在孔口固定小钢轨成井字形方木上，防止混凝土灌注过程中钢筋笼浮起或位移，当灌筑完毕，上部混凝土初凝后，解除钢筋笼的固定设施。采用孔内绑扎时，主筋在孔外对焊好，箍筋也在孔外弯制成形。所有钢筋用滑轮组配合下放入孔内，每边孔壁先放入主筋5～6根并按图纸进行固定，然后进行箍筋的绑扎使主骨架成形，然后施工其它主筋箍筋一次成形。钢筋笼安装固定后，为方便桩上预应力锚索的施工，根据锚索设计的位置、角度等预埋锚索施工管道，管道位置要精确并与钢筋笼焊接牢固两端用水泥纸堵上，防止在浇灌砼时管道移位及堵塞。⑼桩身砼浇灌：桩位不集中或数量不多时，采用在井口附近设置拌合站，使用漏斗、溜槽和串筒输送砼到井下。桩位集中且数量较多时采用集中拌合，砼输送车运输，砼输送泵配合漏斗、串筒把砼送到井下。砼每30cm左右捣固一层。施工中砼浇灌连续进行，严禁中途停工，以免发生断桩。⒊预应力锚索施工：在抗滑桩达到设计强度的85%时，开始施工预应力锚索。⑴钻孔：找出抗滑桩锚索预留位置，去掉前部的土及此处的护壁，找出锚索的预留孔，钻机就位准备钻孔。钻孔直径为120mm，孔深比锚索设计长度加深1m，钻孔角度、方向偏差不得大于±1°。⑵制索：施工前进行质量检查，剔除出有磨损、锈蚀、松散的钢绞线。对合格的按计算长度截断，量出内锚段和自由段长度，对自由段长度进行隔离处理。把经过处理的7根7∮5钢绞线理顺放-5-5齐，同时将聚乙烯软管（与钢铰线等长）在距钢绞线内锚段端部0.5m处并排放置，并将钢绞线围绕着注浆软管捆扎。在自由段与内锚段接触处也用铅丝捆好。在内锚段每隔0.8m放一个对中支架，支架用铅丝捆紧，孔底端装导向帽，使整个内锚段呈枣核状。自由段每隔5m放一个对中支架。整个锚索绞线应互不交叉。（见图3）图3锚索结构示意图⑶锚索安装：锚索安装前用高压风清洗孔内粉尘，待粉尘清洗干净后用人工仔细缓慢地将锚索放入孔内。⑷注浆：锚索就位后进行注浆，砂浆标号为M30，外加剂用量为早强剂5‰，膨胀剂10%，减水剂3%，水灰比0.42。注浆直至孔口返浆，且24小时后再进行补偿注浆。⑸外锚段浇注：浇注外锚墩必须保证垫墩顶面与钻孔轴线垂直，砼固结后将钢垫板套在礅上预的地脚螺丝上固定。⑹张拉：对锚索的张拉分两次进行，第一次张拉分五级，前四级为设计的25%、50%、75%、100%,分别稳定5分钟，最后一级为设计应力的110，稳定时间30分钟。锁定48小时后进行第二次补偿张拉。⑺封锚：当前述工序结束后，即进行第二次（自由段）灌浆后，把多余的锚索切除用M30砂浆把锚头封闭，以防止自然对锚索的风化侵蚀。⒋施工组织：抗滑桩自两端向中间隔桩分批开挖。施工过程中，对桩中线及桩尺寸经常检测，以防孔位发生偏差。为加快进度，抗滑桩分三班轮流进行。五、机具设备机具设备根据进度计划安排而调整。施工单根预应力锚索抗滑桩所需机具设备见表1。表1单根预应力锚索抗滑桩需用机具设备表序号名称规格型号单位数量备注1拌合机350L台12卷扬机1T台13压风机4L-20/8台14风枪YT-28台25风镐把6含备用6通风机5.5KW台17水泵BW-120台2锚固段导向冒对中支架自由段锚具锚垫-6-68切割机台29电焊机台310发电机75KW台1全工区11装载机3m3台1全工区12拌合站500L座1全工区13砼输送车6m3台1全工区14砼输送泵HBT60台1全工区15吊车QY16台1全工区16钻机MGJ-50台117注浆泵YSB250/120台118张拉机（化油千斤顶）100-150T台3含备用六、劳力组织（见表2）表2预应力锚索抗滑桩施工所需劳力组织序号工种工作内容人数备注1现场指挥负责现场施工组织及管理1全工区2调度负责现场人员、机械的调配1全工区3工程师负责现场技术交底及技术指导1全工区4安全员专职负责现场安全工作1全工区5测量员负责测量放样3全工区6工班长负责组织本工班施工37钢筋工负责钢筋制作、安装68立模工负责模板修理、立模、拆模4-7-79砼工负责砼捣固110电工负责现场施工用电111司机分别负责各自机械的操作6全工区12钻工负责风镐、风枪的操作213注浆工负责注浆泵的操作及压力的控制114普工配合施工中各项工作25七、质量控制⒈桩基施工质量标准按《桥梁施工技术规范》对照执行。⒉预应力锚索的材质必须符合设计规定，孔位角度、方向偏差不得大于±1°⒊锚索体与内锚头以及外锚具联结必须牢固，其强度应大于锚索的张拉力。八、安全措施⒈严格执行《公路施工安全技术规范》，建立组织机构，制定安全责任制。⒉井上设专人指挥，在井口上边坡设置防护网，以防落石。上下井时，必须系上安全绳。所有施工人员必须戴安全帽。⒊暂停施工时，井口用5cm板覆盖，防止人畜坠落。⒋在钢绞线拆盘时应注意安全，防止线头弹出伤人。钢绞线切口毛刺及时清除，以防扎（划）破手脚。⒌在滑坡设置位移观测点并由专人负责，发现危险时，及时通知作业人员撤离。九、效益分析⒈投入少，成本低。⒉可同时进行多个作业面施工，进度快，便于争取工期。⒊适应性强，施工干扰少且不危及附近建筑物。十、工程实例我公司承建的云南大保高速公路13-1合同段，途经地质较为复杂的“滇西红层”，在K436+159.85～570段路堑施工时，由于修路切坡，于1999年10月相继诱发了三个大型滑坡（H1、H2及H3滑坡）。抗滑支挡和锚固为主，辅以护坡和排水的综合治理措施。该滑坡于2000年12月开工，2001年6月完工，共完成预应力锚索抗滑桩135棵。由于采取整治措施得力，施工组织严谨，工程质量优良,对今后类似工程具有借鉴指导作用。