k預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻在高等級公路中的應(yīng)用

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。k預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻在高等級公路中的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻在高等級公路中的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻在高等級公路中的應(yīng)用摘要：個舊冷墩二級公路K22+336K22+520段預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻工程位于個舊市保和鄉(xiāng)政府駐地以北溝谷地帶。該路段地形橫坡陡峻，坡腳局部形成陡壁。情況組織有關(guān)的專家和工程技術(shù)人員對該段工程進行了多次現(xiàn)場勘察，先后提出了調(diào)整平面線形、采用橋梁跨越等多種方案比選，但均因地形、地質(zhì)及工程造價高、施工工期長等因素，無法實施。最后在詳細研究工程地質(zhì)狀況和認真分析勘察資料的基礎(chǔ)上，本著“技術(shù)可行、經(jīng)濟合理

2、”和“一次處治、不留后患”的原則，提出了預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻支擋、錨桿框格梁防護等綜合處治措施。 關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力 道路橋梁  1工程概況 個舊冷墩二級公路K22+336K22+520段預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻工程位于個舊市保和鄉(xiāng)政府駐地以北溝谷地帶。該路段地形橫坡陡峻，坡腳局部形成陡壁。情況組織有關(guān)的專家和工程技術(shù)人員對該段工程進行了多次現(xiàn)場勘察，先后提出了調(diào)整平面線形、采用橋梁跨越等多種方案比選，但均因地形、地質(zhì)及工程造價高、施工工期長等因素，無法實施。最后在詳細研究工程地質(zhì)狀況和認真分析勘察資料的基礎(chǔ)上，本著“技術(shù)可行、經(jīng)濟合理”和“一次處治、不留后患”的原則，提出了預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻支擋、錨

3、桿框格梁防護等綜合處治措施。 2工程地質(zhì)水文條件 2.1地形、地貌 K22+336K22+520段位于深切河谷谷坡坡腳地帶，與河床高差2055米，路線縱向與斜坡走向一致。該段地形橫坡十分陡峻，K22+336K22+375段地形橫坡5055度，路中線右側(cè)1025米為7080度陡坎，陡坎高度1520米。坡腳處于河流凹岸側(cè)向沖刷地段。K22+375K22+430段地形橫坡6070度，路中線右側(cè)38米為6080度陡坡，因坡腳處于河流凹岸側(cè)向沖刷而形成26米高的陡壁。K22+430K22+520段地形橫坡4555度，右側(cè)坡腳局部形成陡壁。 2.2地層巖性 K22+336K22+520段處于河谷谷坡坡腳地

4、帶，根據(jù)鉆孔揭露，該段覆蓋層主要為坡洪積碎石土、亞粘土（粉質(zhì)粘土）及下伏板巖、灰?guī)r等，表層為02.5米最近堆積的碎石土和粘土。 2.3水文地質(zhì) 該段路線位于普灑河下游區(qū)，主要穿越中三迭統(tǒng)法郎組泥灰?guī)r、頁巖、板巖，分布區(qū)節(jié)理裂隙發(fā)育，此類地層降水入滲系數(shù)較高，地表逕流系數(shù)一般可達0.30.5以內(nèi)。具有縱坡比降大，水流速度快攜砂能力強，對岸坡沖刷劇烈等特點。 2.4地震烈度 該段路線所經(jīng)區(qū)域的地震烈度從國家地震局和建設(shè)部1992年頒布實施的中國地震烈度區(qū)劃圖中查得，該地區(qū)地震烈度為度區(qū)。 3邊坡穩(wěn)定性分析 3.1設(shè)計原則 由于該段路基地面橫坡陡峻，常規(guī)的擋墻和邊坡設(shè)計無法解決，若采用橋梁通過，工程

5、造價高，施工工期長。本著節(jié)約工程投資，縮短施工工期，減少工程隱患，增加工程安全性等方面因素，設(shè)計中采用預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻的設(shè)計形式：墻后的側(cè)向土壓力作用于擋土板，并通過擋土板傳遞給肋柱，再由肋柱傳遞給預(yù)應(yīng)力錨索，由預(yù)應(yīng)力錨索與周圍地層的錨固力形成平衡。 3.2理論分析 依據(jù)土體極限平衡原理，采用單元分析法，考察此單元體在其自身條件下保持穩(wěn)定所需的條件。具體做法是在該坡體上任意取一長、寬、高均為1米的土塊，假定取消周圍約束。根據(jù)土體物理性能指標取值為：C=10Kpa，=30.5°，r=17KN/m3。地質(zhì)模型如右： 由極限平衡理論：m=抗滑力/下滑力=（CL+Wcostg）/Wsin 令

6、m=1 =60.8° 因此，從理論上講，當坡角為60.8°時，土體處于臨界平衡狀態(tài)，坡角大于60.8°時，土體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)地質(zhì)資料，除上坡體K22+484.05段坡角為80.5°，下坡體K22+394.95段坡角為68°，其余斷面坡角均小于60.8°，即上、下坡體從理論上說是基本穩(wěn)定的。 3.3綜合處治方案 3.3.1 肋柱 布置原則 根據(jù)實際地形和地質(zhì)水文狀況揭示，地層經(jīng)受了強烈的擠壓，巖體產(chǎn)狀變化大，層理、節(jié)理發(fā)育，巖體間粘結(jié)力低，為防止巖體產(chǎn)生層間滑動，對此坡體采用預(yù)應(yīng)力錨索加承載墩先對不穩(wěn)坡體進行防護，再用預(yù)應(yīng)力筋對填

7、土及動載引起的土體側(cè)壓力進行肋柱的加固。該段路基采用上、下兩排肋柱錯開布置的形式進行設(shè)計，上、下排肋柱之間采用30厘米的漿砌片石進行封閉。上排肋柱共計42根，總長1087.20米，其中第14號肋柱高度為23.08米，埋深14.59米；下排肋柱共計43根，總長1264.92米，其中第16號肋柱高度為21.05米，埋深19.10米。上、下排肋柱根據(jù)高度和地質(zhì)狀況分別采用1.0×1.5米、1.5×2.0米矩形斷面并帶企口，以便安裝預(yù)制擋土板，肋柱間距為4米，根據(jù)高度不同分為六種形式(見下表所示)，其埋深則按地質(zhì)資料具體確定。 肋柱尺寸表 編號 肋柱形式 截面尺寸 肋柱高度 錨點個

8、數(shù) 1 A型肋柱 1.0×1.5米 H4米 2 B型肋柱 1.0×1.5米 4H8米 1 3 C型肋柱 1.0×1.5米 8H12米 2 4 D型肋柱 1.5×2.0米 12H16米 3 5 E型肋柱 1.5×2.0米 16H20米 4 6 F型肋柱 1.5×2.0米 20H24米 5 計算分析墻背土壓力按庫侖土壓力計算，結(jié)構(gòu)計算根據(jù)肋柱的埋深和工程地質(zhì)水文狀況，肋柱按一端固結(jié)或鉸支，另一端自由的超靜定連續(xù)梁進行計算，根據(jù)計算確定的內(nèi)力，按公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTJ023-85）對肋柱和擋土板進行配筋，確定預(yù)應(yīng)力

9、錨索鋼絞線的根數(shù)和預(yù)應(yīng)力張拉噸位?，F(xiàn)將F型肋柱的計算如下： . 將車輛荷載置換為等代土柱高，按庫侖土壓力計算墻背土壓力； . 用力矩分配法，解得個點彎矩和剪力；. 根據(jù)計算得到的內(nèi)力，對肋柱進行配筋； . 根據(jù)計算得到的內(nèi)力，確定預(yù)應(yīng)力錨索鋼絞線的根數(shù)和預(yù)應(yīng)力張拉噸位。 3.3.2擋土板 布置原則 擋土板根據(jù)實際地形分別采用尺寸為0.5×0.3×2.3米擋土板和0.5×0.25×2.8米擋土板兩種類型。 計算分析 擋土板按以肋柱為支座的簡支梁進行驗算，其計算跨徑lp為擋土板兩支座中心的距離，荷載取擋土板所在位置土壓力的平均值，即q=(+)*h/2。 得擋

10、土板跨中最大彎矩Mmax=qlp2/8；支座處剪力Q= qlp/2 根據(jù)擋土板的內(nèi)力進行配筋計算。 3.3.3預(yù)應(yīng)力錨索 布置原則 錨索按壓力分散型錨索進行設(shè)計，每根錨索均向下與水平夾角為15°，錨索間距為4米，按肋柱高度，分別確定錨索鋼絞線的根數(shù)和預(yù)應(yīng)力張拉力。預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用一端張拉的方式進行張拉。錨索鋼絞線材料應(yīng)選用高強度、低松弛環(huán)氧噴涂無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，（ASTM A416-88a標準270級，R=1860Kpa，松弛率為3.5%，j=15.24mm），共計設(shè)置錨索231根，其中上排樁設(shè)置101根；下排樁設(shè)置130根。 計算分析 計算假定：假定錨固段傳遞給巖體的應(yīng)力沿錨固段

11、全長均勻分布；假定鉆孔直徑和錨固段注漿體直徑相同（即注漿時地層無被壓縮現(xiàn)象）；假定巖石與注漿體界面產(chǎn)生剪切破壞。 計算錨固段長度：錨索的錨固段長度按公式： L=(SfNt)/(Dqr) 和 L=(SfNt)/(ndqr) 分別計算，取最大值。 抗拉拔試驗 為取得現(xiàn)場資料與數(shù)據(jù)，確定土體的極限承載力，以及為設(shè)計提供合理的參數(shù)，在2001年7月至9月在工地現(xiàn)場進行肋錨索抗拉拔試驗。試驗錨索共6束。分別為750KN、1200KN、1600KN級錨索各2束。試驗結(jié)果見下表 編號 地層情況 鉆孔直徑 錨固長度 設(shè)計應(yīng)力 試驗荷載 最大檢驗荷載鋼絞線理論伸長值最大檢驗荷載鋼絞線實際伸長值 mm m KN

12、KN mm mm 1 前12.2米為碎石土，后為板巖 前12.2米為168,后為150 24 1600 2288 60 65 2 前13.3米為碎石土，后為板巖 152 18 1200 1664 71 72.5 3 前10.7米為碎石土，后為板巖 前8.4米為168,后為150 12 750 1040 71 69 4 碎石土 153 24 1600 2288 60 64 5 前13米為碎石土，后為板巖 151 12 750 1040 71 73 6 前16米為碎石土，后為板巖 152 18 1200 1920 71 70 注：試驗中6號錨索超規(guī)范拉至0.923Afptk，未見破壞，其余錨索都按

13、規(guī)范拉至0.8Afptk，未見破壞；表中鋼絞線伸長量系指基準鋼絞線長度反映到大千斤頂上的值。 3.3.4 其他處治措施 由于場區(qū)分布的碎石土、亞粘土（粉質(zhì)粘土）抗剪性能較差，加之位于高角度邊坡之上，邊坡穩(wěn)定性差，對段落進行削坡和在河岸邊設(shè)置擋墻，擋墻高度均大于最大洪峰線位。 根據(jù)自然坡體的特點，上坡體采用錨桿框格梁進行防護，地梁之間暴露部分為防止坡面風(fēng)化、剝蝕，采用種草進行處理。 為排除地下水，提高巖土的抗剪強度，對于富水的高邊坡，在坡腳及回填土處，設(shè)置仰斜排水孔，孔間距57m，孔徑100，仰斜510°，并采用特殊的透水型排水軟管。 對于工程地質(zhì)條件較差，有傾向于臨空面的不利結(jié)構(gòu)面的

14、高邊坡，其坡腳應(yīng)力集中，有滑塌可能，根據(jù)推力計算，在各級設(shè)置支擋工程，工程措施既要滿足坡體的整體穩(wěn)定，又要滿足局部穩(wěn)定的要求，同時要保證施工過程中的臨時穩(wěn)定。 轉(zhuǎn)貼于 中國論文下載中心 4.1 施工工藝要求 4.1.1肋柱及護壁 采用挖孔灌注樁結(jié)合護壁施工，挖掘及支撐護壁兩個工序應(yīng)連續(xù)作業(yè)，護壁每1米為一節(jié)，鎖口與護壁，護壁與護壁間上、下節(jié)帶彎鉤的縱向鋼筋搭接綁扎。施工期間應(yīng)認真觀測井壁變形，在巖質(zhì)松軟或可能滑動的層面應(yīng)加密鋼筋，并適當加厚護壁。 終孔并清理孔底后，吊入鋼筋籠，應(yīng)將其調(diào)正，準確就位；地面以上的主筋應(yīng)預(yù)留一定的焊接長度接頭間隔錯開，在同一斷面內(nèi)接頭鋼筋面積不應(yīng)超過鋼筋總面積的50

15、%。終孔后清孔后必須干凈，孔底沉淀土層厚度應(yīng)滿足施工規(guī)范要求。 肋柱柱身混凝土應(yīng)連續(xù)澆注，不留施工縫，如必須間歇而又超過下層混凝土凝結(jié)時間時，應(yīng)停止?jié)沧?，以施工縫處理。柱身較高時可采取分段澆筑的方式，分段位置不得低于錨索標高以上1.0米，柱身連接處必須焊接主筋時，焊接長度不得小于30cm。所有鋼筋的加工、安裝和質(zhì)量驗收等均應(yīng)按照施工規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進行。 在肋柱的施工全過程中必須對肋柱進行位移監(jiān)測，加強預(yù)警預(yù)報工作，保證施工安全。 肋柱施工應(yīng)隔樁進行。 4.1.2 擋土板 擋土板為預(yù)制鋼筋混凝土矩形板，預(yù)制時于板兩端1/4板長處預(yù)留吊裝孔，同時作為泄水孔，孔內(nèi)壁涂抹瀝青，預(yù)制場設(shè)置的規(guī)模和配備應(yīng)

16、結(jié)合實際情況而定。 擋土板宜平面堆放，其堆積高度不宜超過5塊，板塊間宜用木材支墊，并應(yīng)置于設(shè)計支點位置，運輸過程中應(yīng)輕搬輕放。 擋土板安裝時，應(yīng)豎向起吊，二頭掛有繩索，以手牽引，對準柱兩側(cè)劃好的放樣線，將擋土板正確就位，應(yīng)防止與柱相撞，必要時，在兩側(cè)和中間設(shè)斜模支承，確保擋土板的穩(wěn)定。 擋土板采取直接搭接柱身的形式，柱、板連接處的間隙用瀝青麻絮填塞。擋土板之間的上下安裝縫宜小于10mm，較大時可用砂漿填塞或瀝青軟木板襯墊。要求板面平整，外形輪廓清晰，線條順直，各部尺寸應(yīng)符合要求。 安裝擋土板時應(yīng)做好防排水設(shè)施及填筑墻背填料；當土板頂面不齊時，可用砂漿或現(xiàn)澆小石子混凝土作頂面調(diào)整層；對于土質(zhì)松軟

17、，地表水豐富地段，擋土板應(yīng)老慮埋入原地面下1.0米左右。 4.1.2預(yù)應(yīng)力錨索 根據(jù)錨索的設(shè)計圖紙，按設(shè)計要求，將錨孔位置準確測放在坡面上，孔位誤差不得超過±5cm。 鉆孔 錨索鉆孔要求干鉆，禁止開水鉆，以確保錨索施工不致于惡化邊坡巖體的工程地質(zhì)條件和保證孔壁的粘結(jié)性能。為清除鉆孔及孔壁上附著的粉塵、泥屑，鉆孔完成后必須使用高壓空氣（風(fēng)壓0.20.4pa）將孔中巖粉及水全部清除出孔外，以免降低水泥砂漿與孔壁巖體的粘結(jié)強度，保證孔內(nèi)干燥和孔壁的干凈粗糙；鉆孔完成并清洗干凈后，應(yīng)對孔口進行暫時封堵，不得使碎屑、雜物進入孔口。 錨孔下傾與水平夾角為15°，允許誤差±1&

18、#176;，為確保錨孔深度，實際鉆孔深度不小于設(shè)計長度且不大于設(shè)計長度的1，當有不可排出的松散物時，應(yīng)考慮松散物所占據(jù)孔的深度。 鉆進過程中應(yīng)對每個孔的地層變化，鉆進狀態(tài)（鉆壓、鉆速），地下水及一些特殊情況作現(xiàn)場記錄，如遇地層松散，破碎時，應(yīng)采用跟套管鉆進技術(shù)，以使鉆孔完整不坍。如有地下水從孔口溢出時，應(yīng)采用固結(jié)注漿，以免錨固段注漿體流失或強度降低；如遇坍孔，應(yīng)立即停鉆，進行固壁灌漿處理（灌漿壓力0.10.2Mpa），待水泥砂漿初凝后，重新掃孔鉆進。 鉆孔的精度應(yīng)滿足以下要要求： a.鉆孔的孔徑不小于設(shè)計要求； b.錨索鉆孔在任何一個方向上的入口誤差不得大于2.5° c.鉆孔在鉆進長

19、度方向上的孔斜偏差不宜大于鉆孔長度的1/30; d.鉆孔水平方向的誤差不應(yīng)大于50mm，垂直方向的誤差不應(yīng)大于100mm。 此邊坡表層巖體破碎，錨孔傾角較小，坡體又很陡峻，建議采用潛孔沖擊鉆或旋轉(zhuǎn)鉆鉆進，同時須備帶套管。 壓水實驗： 為了保證在錨索注漿時注漿不從孔內(nèi)的的裂縫中流失，就要對鉆孔的滲漏情況進行確定，為此，在第一次成孔后和錨索推送前，應(yīng)對鉆孔進行壓水實驗。壓水實驗的水壓力一般不大于0.3Mpa。 進行壓水實驗時應(yīng)按巖層的不同特性劃分實驗段，實驗段長度宜510m; 實驗的起始壓力、最大壓力和壓力級數(shù)按需要和現(xiàn)場情況確定； 應(yīng)在每10分鐘的間隔記錄一次壓入水量，當連續(xù)四次讀數(shù)的最大值或最

20、小值與最終值之差小于最終值的5%時，該值即為該壓力下的最終壓入水量； 壓力應(yīng)由小到大逐級進行，達到最大壓力后再由大到小逐級減少到起始壓力，并及時繪制壓力與壓入水量的相關(guān)圖； 當測得鉆孔在0.1Mpa的壓力下10min內(nèi)平均漏水量超過5L/min時，應(yīng)對鉆孔進行預(yù)注漿；待注漿體固化后再進行鉆孔并重復(fù)壓水實驗，直到漏水量滿足要求為止； 當有水從鉆孔滲出，且在鄰近巖體區(qū)域內(nèi)的節(jié)理裂隙中可看到滲水時，可不做壓水實驗而直接進行預(yù)注漿。 錨索制作 錨索制作前應(yīng)對鉆孔實際長度進行測量，并按孔號截取錨索體長度；鋼鉸線宜使用機械切割，不得用電弧切割，制作好的錨索應(yīng)按對應(yīng)孔號進行編號；編束前，要確保每根鋼絞線順直

21、，不扭不叉，排列均勻，對有死彎，機械損傷處應(yīng)剔出。無粘結(jié)絞線外套PE管不得有破損。 錨索制作應(yīng)進行防腐處理，鋼鉸線全長涂刷帶銹防銹劑，采用全長波紋套管防護； 錨索錨固段的隔離支架和束線環(huán)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場裝配情況而定，一般間距為0.61.0m；錨索自由段和錨固段外波紋套管周圍設(shè)對中支架，間距一般為1.52.0m，以保證鋼絞線順直。錨索頭部應(yīng)放有導(dǎo)向帽，以利穿索入孔。 注漿 注漿材料為普通525水泥，中細砂、砂漿強度40Mpa。 采用孔底返漿進行注漿，注漿管應(yīng)隨錨體一同送入孔底，在注漿時邊注邊拔，使注漿管始終有一段埋于注漿液中，直到注滿；當孔中存有積水時，注入的漿液會將積水全部排出，待溢出漿液的稠度與注

22、入漿液的稠度一樣后再抽出注漿管，注漿壓力0.3Mpa。 4.1.3張拉、鎖定 只有當肋柱和注漿體達到預(yù)計強度后才能進行錨索張拉，通過給錨索施加預(yù)應(yīng)力，使錨索主動受力，達到設(shè)計加固效果。采用小型千斤頂進行單根對稱和分級循環(huán)張拉，可減少錨索的受力不均勻。張拉作業(yè)前必須對張拉機具設(shè)備進行標定，張拉機具應(yīng)與錨具配套。 。張拉時，加載速率不宜太快，宜控制在設(shè)計預(yù)應(yīng)力值的0.1/min左右，達到每一級張拉應(yīng)力的預(yù)定值后，應(yīng)使張拉設(shè)備穩(wěn)定一定時間，在張拉系統(tǒng)出力值不變時，確信油壓表無壓力向下漂移后再進行鎖定。卸荷速率宜控制在設(shè)計預(yù)應(yīng)力值的0.2/min左右。 錨索超張拉力為錨索設(shè)計拉力值的1.05倍，錨索張

23、拉應(yīng)分次分級進行，按對稱張拉原則進行，必須待每根絞線張拉完一級后方可進行下一級的張拉。依次按此進行，直至張拉噸位。每次分級張拉時，除第一級需穩(wěn)定1015分鐘外，其余每一級需要穩(wěn)定25分鐘，并分別記錄每一級鋼絞線的伸長量。張拉時鋼絞線受力要均勻。并做好分級絞線的標記。錨具回縮等原因造成的預(yù)應(yīng)力損失采用超張拉的方法加以克服，超張拉值一般為設(shè)計預(yù)應(yīng)力的5%10%，其程序如下。張拉完成48小時內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失大于設(shè)計預(yù)應(yīng)力的10%時，應(yīng)進行補償張拉。 0 （105%110%）設(shè)計預(yù)應(yīng)力（105%110%）設(shè)計預(yù)應(yīng)力 穩(wěn)壓t min tmin 最小穩(wěn)壓時間，一般大于2min 在張拉時，應(yīng)采用張拉系統(tǒng)出力與錨索體伸長值來綜合控制錨索應(yīng)力，當實際伸長值與理論值差別較大時，應(yīng)暫停張拉，待查明原因并采用相應(yīng)措施后方可進行張拉； 張拉到位后，即鎖定。機械切除多余鋼絞線，嚴禁電割、氧割，并應(yīng)留10cm以防滑脫，最后用20砼封錨。 根據(jù)此邊坡工程的特殊性，下坡體的張拉應(yīng)先對錨固坡體的絞線進行張拉，等到板墻內(nèi)的填土到一定高度后再對肋柱上的錨索按從下到上的順序進行張拉、