锚索加固岩石路堑边坡施工技术总结

预应力锚索加固岩石路堑边坡施工技术总结——中铁二十局西南铁路指挥部王武高、丁大有、朱峰、朱昆玉【摘要】西南铁路铁峪铺车站预应力锚索挡墙施工方案等方面进行了总结，对提高类似工程项目有借鉴作用。【关键词】岩石路堑预应力锚固施工技术1、工程概况西南铁路DK213+490~DK213+579段路堑长89m，位于铁峪铺车站东端。基岩裸露，地势较陡。其中左侧设预应力锚索挡土墙，边坡为1：0.3；锚固136孔，九排分布，折合12773延米。右侧设浆砌片石护墙，边坡为1：0.7。其中心最大挖方高度达36m，下口最大宽度为14.02m，下口最小宽度为8.77m，开挖方量为3.4万方左右，以Ⅱ、Ⅲ类围岩为主。该段路堑为一独立山头，山顶距自然地面约80m，在距左侧堑顶开挖线不到10m有高压电线塔，有侧山坡脚有民居，地形复杂，施工便道不通，难度大，技术含量高。2、施工方案：在满足施工规范的情况下，吃透设计原理，优化方案，编制工艺流程图（图1）2．1施工准备（1）依据图纸设计要求，定购OVM15-5型锚具、张拉千斤顶、油压表（柳州锚具厂）、钢绞线（江西新余新华金属制品有限公司）。对钢绞线进行张拉试验，对千斤顶、油压表进行标定，标定时绘出千斤顶出力（KN）和油压表指示的压强（MPa）曲线，作为施工过程中预应力锚索张拉的依 据，且注明油压表标号。（2）选择试孔位置，试孔数量为总锚索孔5%，试验孔张拉吨位为锚索设计吨位的2倍。2.2分层开挖路堑、预制十字面板由于此山体石质风化较快，图纸设计要求由上至下分层开挖，分层锚固，不允许待坡面全部开挖后再上锚索。因面板中心间距不小于4m，故每层下挖深度为4m锚固一层，坡面开挖采用挖掘机、光爆相配合，严禁超挖，欠挖现象，分层开挖的同时，可以预制十字面板。十字面板属于受压构件，底面一定要同坡面贴紧，避免集中荷载，所以预制底板一定要找平。预制时，将锚具垫板、弹簧、吊装环预埋到位，预制面板顶面边缘预留自由段注浆管孔。2.3锚索制作在预制面板的同时于现场进行编制锚索，锚索长度从钻孔孔口算起，钢绞线下料长度为锚头高度、限位器厚度、千斤顶长度、工具锚的厚度以及张拉操作余量的总和。本工程锚具垫板外锚索长度不小于80cm，将截好的钢绞线平行放在作业平台上，清除污油、锈斑，每一根钢绞线始终均匀排列、平直、不扭不叉，量出自由段，锚固段长度，锚固段端头至孔底长为30cm。由锚固段端头方向每50cm间隔设置扩展环、紧箍环。自由段每延米扎紧箍环，用无氯石油沥青涂刷，等沥青硬化后，再涂黄油套塑料螺旋套管，制好的锚索不能直接放在泥土上，不得粘泥土、油污等杂物。锚固端头套上导向尖锥，按孔号编号整齐堆放。（图2）2.4喷砼、挂网对开挖好的边坡进行检查，边坡合格后安装挂网锚杆，喷5cm后C20砼，将镀锌网平整牢固地固定在边坡上。 2.5钻孔正确测量锚固面的高度，严格按照锚孔净间距放洋，并且排出各孔坐标，垂直方向与水平方向的距离误差应小于5cm，设计文件显示锚索同坡面垂直。在钻机侧面弹出钻杆轴线，将制作好的方向架固定其上，调整钻机角度，使其弹线同16.7°线重合（见图5）。固定好钻机，严禁钻孔过程中钻机移位，保证钻孔稳定和钻孔方向，使钻孔的倾角及水平面误差控制在1度以下，孔斜率小于1/50。若钻孔中间遇到坍孔，应立即停钻，进行固壁注浆，24小时后重新钻孔。钻孔结束，逐根拔出钻杆和钻具，用一根硬质塑料管复核孔深，并以高压风吹孔，待孔内粉尘吹干净且孔深不小于锚索设计长度时，拔出塑料管，用水泥袋纸塞好孔口待用。2.6锚索安装，锚固段注浆 锚索安装前，再用高压吹锚孔一次，按照对应的坐标将制作好的锚索平顺的放入锚孔，安装注浆管开始锚固段注浆。注浆管插入孔底，砂浆由孔底注入，空气由锚索孔排出，边注浆边提升注浆管。注浆时应缓慢搅拌砂浆，直到注满锚固段。砂浆灌注须饱满密实，用砂浆体积换算锚固段是否注满。注浆材料固化前，不得移动锚索，同时可以用塑料管检查锚固段是否注浆到位。2.7锚具安装安装工艺： 2.8锚索的张拉锚索张拉分两次。第一次张拉等孔内的砂浆强度达到其设计强度的80%之后进行，进行整体张拉，且逐级张拉，每次为各自张拉吨位的20%。第二次张拉锁定吨位的60%~70%，两次张拉的时间隔不小于5天，张拉中应对锚索伸长及受力作记录，核实是否同标定试验相符。每级补偿张拉稳定时间为5分钟，最后一级补偿张拉稳定时间为10分钟。2.9自由段封闭注浆、C20砼封闭张拉结束后，将已配制好的塑料管插入面板预埋孔，由塑料管孔自由端注浆，边注浆边提升塑料管，待砂浆由锚具头漫出1-2分钟，证明自由段注浆饱满。将长出的钢绞线切断，剩余5cm，然后用C20砼包裹锚具。3、优化分项施工方案及其经济效益的比较原图纸设计的注浆管为Φ35无缝钢管，总长需要1975米，因存在：（1）由于锚孔最深为18.3米，在注浆过程中，注浆管不能随时拔出，加大了注浆压力，且容易堵塞注浆管；（2）注浆管长度为18米，由于锚孔上倾16.7°，随着注浆管的向外位移，同时向上位移，这样加大了注浆机自带注浆管的长度，也增大了注浆压力，且容易形成堵塞。随着注浆管的拔出，将其分段切割，容易造成浪费，同时延误工期。鉴于以上原因，我们及时向设计院提出利用Φ35橡胶管替代注浆钢管，且循环利用的变更要求得到设计院的认可，这样降低了施工的难度，节约成本（1975m×8元/m+18.3m×2元/m）15836.60元。4、质量、安全控制措施（1）质量控制措施 成立质检小组，以施工规范、设计标准为依据，对整个施工过程进行全方位的技术指导、质量监控。对原材料、设备进场的质量控制，钻孔深度、坡面开挖光爆控制，锚索制作、十字面板质量控制以及张拉吨位，钻机就位和钻头方向的控制，并且跟班做好现场记录，做好工序交接，预防质量通病，争取全面创优。（2）安全措施施工前务必进行安全技术交底，执行上岗，分工明确，统一指挥。特别是高空作业，确保脚手架绝对安全、稳定，注浆管路应畅通，不得有堵塞现象，避免浆液突然喷出伤人伤人。因施工现场距民房较近，光爆时应做好现场的警戒，避免意外事故的发生。张拉时千斤顶前不得站人，以防锚索断裂造成事故。各项工种人员固定，尽量不调换，事事做到万无一失，争创文明工地。5、结语本工程岩石路堑边坡加固的实践表明，预应力锚索加固的方法具有工艺简单，工序单一，安全可靠，效果明显等特点，只要精心组织，合理安排，加强过程控制，用于各种岩石边坡加固是可行的。 高填方路堤路肩宽度控制工法——中铁二十局西南铁路指挥部丁大有、王武高、刘左翼一、前言随着铁路建设迅速发展，质量保证体系逐渐完善，人们对路基的施工质量上的要求越来越高，将它等同于桥涵、隧道施工质量来控制，要求内实外美。路肩宽度直接影响路堤边坡密实度及路基外观质量。为了满足要求，在近几年路基施工过程中，经过反复摸索实践总结出一套行之有效的路肩宽度的控制工法。二、工法特点1、施工简便，工艺程序清晰易懂，操作人员容易掌握。2、路肩宽度，边坡一次成型，避免路堤超、欠填现象。3、保证了路肩边坡密实度。4、减少填料浪费、降低了不工程成本。三、适用范围本工程适用于公路、铁路路堤施工路肩边线控制，同时，也适应于各种对外边缘尺寸、边坡密实度要求较严的项目。如：坝堤填筑工程。四、工艺原理本工法根据填层标高控制边线宽度。按先边线后中央顺序填料，根据填层厚度，挖掘机型号确定刷坡层数。五、施工工艺（一）测量防线：根据设计施工图断面边线加宽30-40cm放出施工断面边线，用白灰线做为标记。 （二）填料距边线距离测定：按照施工要求厚度，用推土机顺路基方向摊铺填料，测出填料堆体中心至侧面边缘距离，L作为以后控制填料位置的依据（图1）。（三）填料方法：断面施工时先沿两侧边线填料，填料堆体中心到白灰线距离以L控制，两边填完后，再填中央，对现场施工人员必须有书面性技术交底。（四）填料整平：用堆土机摊铺填料时，尽量平行路基轴线方向作业避免填料摊出路面。（五）挖掘机刷坡，控制路肩的宽度。挖掘机刷坡高度民根据挖掘机型号确定，在一般情况下，每填高2.4m，放出路肩设计边线，开始刷坡。边刷坡边用挖掘机斗面夯拍坡面，使坡面平顺密实。 六、施工机具、劳动力及组织情况（一）施工机具：挖掘机1台，推土机1台，测量仪器。（二）施工人员1、班长负责现场机械、人员协调工作。2、技术员负责技术管理，技术交底工作并负责质量控制。3、测工厂负责测量放线。4、技工厂负责摊铺、刷坡具体机械操作。（三）劳动力组织七、主要经济效益采用本工法后，均收到较好的经济效益和社会效益。根据现场测算，采用本工法每周期（2.4m高为一周期）1000延米减少填料浪费2184m3，又节约了施工时间，避免了路肩填料不足，造成路肩及边坡密实度不够的后患，达到了内实外美的效果，受到建设单位的好评。八、工程实例我局承建西安南京铁路A土-12标段铁峪铺车站全长1.3公里，填筑中心最大高度为39m，采取本工法施工。1、路肩宽度、密实度，边坡密实度均达到优良。2、减少填料浪费3万方，折合人民币25万元，扣除本工法利用机械台班费、人工费等，最终节约人民币21.2万元，节省工期60天。3、多次受到西南总指、监理单位的赞扬，认为此工法值得推广。 寺底铺铁河特大桥桩基施工若干问题处理——中铁二十局西南铁路指挥部梁天祥、李向晖寺底铺铁河特大桥，全长673.56m，为20个墩2个台，其中实心墩10个，空心墩10个。空心墩基础为钻孔桩，共有44根桩，直径1.5m，总桩长430m，其中水中墩2个，经过5个月的施工，全部顺利完成。现将所遇到的问题及处理方法总结如下：1、护筒脚漏浆，贯通或塌孔护筒脚是桩长方向上的最薄弱地方，它位于护筒与泥岩层相接处，从地质发生变化处，所以钻孔过程中易发生问题。其产生漏浆、塌孔原因如下：1-1护筒原因护筒下沉深度大小，往往导致护筒脚漏浆。护筒进入稳定的粉土层的深度，原则上不小于钻孔时必须的水头高度。一般情况下：a、护筒埋设时顶面应高出岛面或原地面0.3m左右，护筒底在砂性土中不小于2m，粘性土不小于1m，当地表为淤泥等松软土层，应穿过淤泥将筒底设置在较密实的土层中至少0.5m；b、在岸滩或水中筑捣埋设护筒，其底部埋置在地下水位或河床面0.5m以下。水深小于3m的浅水软土或砂土，应将护筒底深入河底土层内，其深度在粘性土中不小于2m，砂性土中不少于3m。护筒位置在钻孔过程中需要固定，其目的是防止水流往复运动，使护筒外壁与土体产生空隙导致漏浆，当对地层条件没有把握时，应对护筒竖直方向也给予约束，以免发生护筒在钻孔过程中突然下沉事故。1-2水头或护筒内与护筒外水位或地下水位的压力差，并不是单纯的护筒内水泥浆面比外面水面高多少米，一般情况下，应保持孔内水位高出地下水位或施工水位差1.0-1.5m（地质较好）或1.5-2.0m（地质较差）。 泥浆也是钻孔施工的一个决定因素，在反循环钻孔施工中，泥浆容重不宜大于1.3g/cm3。如果泥浆容重过大，钻机负荷就会增大进尺会放慢，正循环钻孔施工，泥浆容重宜大于1.39g/cm3，这是因为在正循环钻孔施工中，泥浆悬浮钻碴的作用特别重要。综合各种因素，施工中只要护筒达到必要的入土深度，配置高质量的泥浆，在钻孔施工过程中，保持适当的水头高度，施工就有了基本的保证，漏浆或塌孔将极少发生。1-3发生漏浆、塌孔的处理方法1-3-1漏浆的处理漏浆是钻孔施工中的常见事故，水力学上称管涌，指的是泥浆自护筒脚向外泄露，是因为水头过高或护筒脚有严重缺陷造成的。轻微的漏浆将导致泥浆容重下降。严重的漏浆会夹带泥沙颗粒，导致护筒脚处土体结构破坏，以致塌孔，当见到护筒外有浑水，护筒壁与所填粘土有空隙，这意味着漏浆的发生，如果漏浆轻微，一般情况下，可以加入适量的水泥或其他的外加剂，改善泥浆质量，继续钻进，如果漏浆严重，特别是在河面内施工，最好是停止钻进，加振护筒或填粘土静置等待处理，如果离终孔标高已经不远，或回填土量太大，可再加入大量水泥或其他的外加剂，在尽量保持泥浆质量的同时，密切注意护筒内外自然形成的水位差，尽可能消除护筒脚处动水压力，特大桥梁17#墩06桩施工中,就出现了漏浆现象，当时距离终孔有2m就到设计标高，我们先是用重锤振压护筒，效果不太理想，后加入十包水泥，提高泥浆质量，泥浆容重为1.29g/cm3，采用1.5m的小冲程，临尽终孔时，漏浆情况并无发展，灌注筒也比较顺利，说明处理方法成功。1-3-2塌孔的处理 塌孔可以说是钻井桩施工中最严重的事故，应随时加以提防。当排碴量异常增加，钻机负荷突然加大，进尺无明显标志，或护筒内泥浆面内有大量细密气泡产生等现象出现时极有可能已发生塌孔，此时应马上停止钻进，提出钻头，防止钻头被埋入。因为塌孔后，被破坏土体的环拱作用突然消失，孔壁进入极不稳定的状态，不宜再对桩孔造成任何干扰，据多方经验，这时候回填土静置才是最有效地办法。2卡钻的处理2-1卡钻的原因：卡钻是钻头被埋在孔内，不能提起，原因有以下几个方面：①通过粘土层时，泥浆稠度过大；②在施工过程中，因听电、机械故障或在孔内静置时间过长，悬浮碴沉淀而致；③孔径不圆遇有孤石嵌入孔内；④钻头磨损后，加补过多。2-2卡钻的预防及处理：对于卡钻，要分析原因，不能盲从，①确认卡钻的位置，用泥浆比重仪测一下泥浆的比重，看一看是不是泥浆比重过大，再测一下泥浆稠度，如果稠度超过20s，就应该向孔内注入清水；②因停电、机械故障等原因引起的，可以用压风管伸入孔底，用压缩气搅动孔底泥浆，降低钻头顶部压力，慢慢提出钻头，或者用大吨位吊车提起；③因补焊钻头过多嵌入孔内壁，阻力加大，因此，在钻孔过程中，补焊后钻头直径不得大于孔径；④遇到孤石卡钻，一般情况下，放低钻头，然后快速提起，用冲击力打落孤石，或用超过钻头重量2倍以上的一对千斤顶，反压枕木上提钻头钢丝绳，此办法在14#墩03桩得到验证。3导管跌落、断桩处理灌注砼时导管跌落、断桩是常见事故。 在换导管时，不慎将导管掉入孔内，或在灌注过程中，由于时间过长，砼质量不好等原因，造成导管内砼不下降，在提升导管过程中，导管底拔出砼面，形成断桩，如果灌注不深，可拆除导管提出钢筋笼，重新开钻。如果在中途断桩，就需要有一种操作简便，快速有效地处理方法，经常用二次灌注法实施简单，效果也比较好。在别的施工文献也做过介绍，具体方法如下：发生断桩时，可将导管提出距离砼面约30cm，挂上一个新的阻水球（或砂袋），进行二次剪球。剪球后无疑有沉淀稀泥被冲入砼中，形成一段夹泥层，但此时根据砼下冲高度将导管再次降低1-2m，继续灌注，将使夹泥减少到最小程度。灌注结束时，将砼面灌高2-3m，清除夹泥混凝土及浮浆即可，此办法看似冒险，但与各种其他办法相比较，却可在极短时间内完成，避免了其它处理办法手续繁琐，断桩风险大的特点，如果导管二次不能插入原砼1-2m，此办法即为失败。要求在完成此过程中，动作要迅速，配合紧密，尽可能在最短的时间内完成。4结束语在寺底铺铁河特大桥44根桩的施工过程中，还出现过有钢筋笼上浮，偏孔等问题，通过我们的努力，都顺利地完成了成桩施工，在对所有桩无破损测试后，都达到优良，说明对钻孔桩可能出现的问题多端考虑、多学一点办法，多采取一些积极的预防措施，一定会做到有备无患。