边坡挡土墙与锚拉式抗滑桩施工技术

1、边坡挡土墙与锚拉式抗滑桩施工技术摘 要:以某别墅区工程实例为基础,介绍了厚填土质边坡采用重力式挡土墙结合锚拉式抗滑桩进行支护的应用,重点阐述了重力式挡土墙、抗滑桩和预应力锚索的构造及其施工工艺流程,同- 摘要:以某别墅区工程实例为基础,介绍了厚填土质边坡采用重力式挡土墙结合锚拉式抗滑桩进行支护的应用,重点阐述了重力式挡土墙、抗滑桩和预应力锚索的构造及其施工工艺流程,同时特别指出:预应力锚索应在挡土墙背填土大部分完成后方可施工,并应用二次注浆法,保证注浆饱满密实,并控制好注浆压力,注浆量及浆液配合比等技术要点。   关键词:边坡挡土墙;锚拉式抗滑桩;预应力

2、钢铰线锚索   文章编据边坡的工程地质勘察报告和现场的环境条件,对边坡采取支护加固,按支护结构不同的受力方式,分为重力式挡土墙、扶壁式挡土墙、锚杆(索)挡土墙以及抗滑桩等。下面以工程实例说明应用重力式挡土墙结合抗滑桩对土质边坡进行支护的施工技术。   1工程概况   1. 1工程地质概况   某别墅区位于山坡地区,边坡挡土墙所在位置的地质条件及地基土的力学指标见表1。      1. 2建筑及环境

3、概况   距离边坡顶约10m远处为3层框架结构的别墅,分别布置有13#15#楼,采用人工挖孔桩基础;边坡脚为道路或别墅建筑的后院。边坡填土层为新近劈山下来的大小不均的块石和黏土构成,部分填土尚未施工。   2挡土墙设计   2. 1挡土墙方案选择   根据边坡的填土层厚达13m,而临空面为8m多,且挡土墙前后的建筑或道路较近的现场条件,由参考文献1可知,若选择重力式挡土墙因基础底面大、体积大,影响到挡土墙前后房屋、道路的使用,且不经济。由于现场是高度较大的新填土方边

4、坡,填土层沉降变形容易造成锚杆的附加拉应力过大,故锚杆(索)挡土墙也不合适。经综合考虑最终上部采用重力式浆砌块石挡土墙、下部为锚拉式抗滑桩的挡土墙结构。   2. 2挡土墙上部结构   挡土墙上部采用重力式浆砌块石仰斜式挡墙。挡墙顶为混凝土压顶梁,挡墙脚为基础梁兼作抗滑桩桩顶的横系梁。   2. 3挡土墙下部结构   挡土墙下部采用抗滑桩,抗滑桩截面为矩形(1 500mm×2 400mm),抗滑桩顶为混凝土横系梁,抗滑桩底深入

5、中风化凝灰岩1m(下坡向)。挡土墙平面布置和剖面构造分别见图1、图2。图中所注绝对标高为各幢房屋的±0. 000。      抗滑桩承受块石挡墙的荷载和边坡土层的侧压力及滑坡力,抗滑桩桩顶横系梁中采用预应力锚索锚固于中风化凝灰岩,抗滑桩属于压弯构件。   3挡土墙的构造   3. 1仰斜式浆砌块石挡土墙   挡土墙上部采用仰斜式重力挡土墙,高度不超过8m。墙身采用M10水泥砂浆砌MU40毛石。墙顶用C20混凝土浇筑为

6、连梁,顶面抹成2%外斜护顶,厚度300mm。挡墙高度超过5m时,在挡墙腰部设置混凝土加强层腰梁一道,厚度300mm。挡墙每隔1520m距离设置伸缩缝一道,缝宽30mm,缝中填塞沥青麻丝,填塞深度150mm。挡墙上预留泄水孔,孔径80mm,间距1. 52. 0m,梅花形布置。   为防止泄水孔堵塞,墙背泄水孔进口处采用土工布封口,并设置砂夹砾石反滤层,厚300mm。   重力式挡墙底为基础梁兼作抗滑桩顶的横系梁,横系梁截面为b×h=2 800mm×7001 000mm,主筋上下

7、层各820,侧向各320,箍筋10,梁顶面作成逆坡。   3. 2抗滑桩的构造   抗滑桩桩身截面为矩形,尺寸为:b×h=1. 5m×2. 4 m,一般长度为68 m,抗滑桩间距一般为5m,局部为6m,共计16根。全部埋于地下。抗滑桩嵌岩深度应根据地质条件和地形变化,来保证抗滑桩外侧(下坡)桩身进入中风化基岩不小于1m控制。在抗滑桩头采用横系梁将抗滑桩连成整体,同时兼作上部挡墙的承台基础。为保证抗滑桩的稳定性,在桩顶设置一排预应力锚索。抗滑桩及横系梁采用C30混凝土

8、现场浇筑。箍筋采用HPB235级钢,主筋采用HRB335级钢,受力钢筋保护层厚度60mm。   3. 3锚索构造   预应力锚索采用高强度低松弛钢绞线,抗拉强度标准值fptk=1 860MPa,每根钢绞线公称直径15. 24mm,外锚具采用15-4及15-6型系列,内锚固段采用压力分散型内锚结构锚固于中风化基岩。-   锚索根据设计锚固力不同分别由6根和4根钢绞线编制而成,相应的单根锚索设计抗拔力为650 kN和450 kN,实际张拉预应力分别为250&#

9、160;kN和150 kN,超张拉10%,张拉在上部重力式挡墙完成后进行。   墙后填土应在抗滑桩和横系梁施工后、锚索施工前进行填土并夯实,避免填土下沉使锚索受弯。锚索水平间距按挡土墙的不同高度,分别为 3 0005 000mm。锚索水平倾角25°,长度以有效内锚固段长度分别不小于6m和4m控制,单根锚索总长度不小于15m。钻机成孔,孔径120mm。锚索孔注浆采用M35水泥浆。   4施工工艺流程   由于该工程边坡填土尚未全部完成,且抗滑桩所在位置的实际

10、已填土厚度不足5m,故改桩式施工为柱式施工,即基槽放坡式开挖抗滑桩所在位置的圹渣填土,按照凿岩绑筋支模浇捣混凝土的顺序施工抗滑桩。   施工工艺流程:基槽开挖凿岩施工抗滑桩施工抗滑桩周围填土施工挡墙的横系梁(基础梁)施工重力式挡墙背的填土大部分施工重力式挡墙施工锚索施工锚索注浆锚索张拉锚固继续填土。   5抗滑桩和横系梁施工要点   5. 1桩孔凿岩   (1)抗滑桩的嵌岩应用改装的挖土机带动风镐进行掘进或采用小药量爆破。   (2)嵌

11、岩的桩孔深度以进入下坡中风化基岩1m作为控制标准。   (3)嵌岩桩孔掘到设计标高后应整平,并清除干净岩石碎屑。   (4)若采用小药量爆破式挖掘,应防止桩孔周围的基岩破裂。   (5)桩孔掘进基岩工程中应及时对地下水进行处理,可采用孔内直接排水。   5. 2钢筋笼制作安装   (1)纵向主筋和箍筋预制成型为钢筋笼,竖筋的接头采用对焊,接头位置按规范要求错开。   (2)钢筋笼四周应绑扎砂浆制作的保护层垫

12、块,垫块厚度60mm。   (3)用汽车吊机将钢筋笼吊入嵌岩桩孔内,并用钢管临时固定。   5. 3模板工程和操作架   抗滑桩根据矩形截面,采用4块木模合笼,48双钢管柱箍固定。   (1)侧模制作。抗滑桩侧模采用九夹板18mm厚,九夹板外结合竖向方木楞水平间距 200 mm,侧模拼合处应直角刨边贴缝拼合,外贴方木楞骑缝。   (2)侧模箍采用扣件式双钢管。柱模板箍采用双钢管扣件结合牢固,竖向间距下部为 

13、400,上部为500,应用12对拉螺栓沿横向拉结,间距450。   (3)侧模下端应用水泥砂浆平封口,防止浇捣混凝土时跑浆。   (4)抗滑桩操作架。抗滑桩操作架采用满堂扣件式48×3. 5钢管搭设,满堂式脚手架沿抗滑桩四周并成排搭设,立杆纵横间距1 200mm左右,步距1 800mm。   5. 4桩身混凝土的灌注   C30桩身混凝土的灌注应符合以下要求:   (1)所准备的混凝土拌和料应满足

14、单桩连续灌注,单桩不留施工缝。   (2)桩身混凝土采用汽车泵泵送商品混凝土导管灌注并连续进行。   (3)桩身混凝土每灌注0. 50. 7m高时,应使用插入式振捣器振捣密实。   (4)对已浇筑完毕的抗滑桩应及时用草帘覆盖并保湿养护。   (5)抗滑桩的主筋锚入横系梁的长度按受拉设计要求预留。   5. 5横系梁和浆砌块石挡土墙施工要点抗滑桩顶混凝土横系梁和重力式浆砌块石挡墙按常规方法施工,注意横系梁合模前应预埋好

15、预应力锚索的锚具和套管,避免浇捣混凝土时移位。   6预应力锚索施工要点   6. 1锚孔施工   (1)按照设计编号测量放线,并用油漆标记。钻机严格按照设计孔位、倾角和方位准确就位,采用侧角量具控制角度,控制钻机导轨倾角和方位的误差。   (2)锚索成孔应根据地层选用相应的钻机。在钻进过程中要认真做好施工记录,如地层情况、地下水情况、进尺速度等。钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值,并超钻50 cm。钻进达到设计深度后,不能立即停钻,要求稳钻35min。&#

16、160;  (3)锚孔钻造结束后,使用高压空气将孔中岩(土)粉及水全部清除出孔外,经现场监理检验合格后,方可进行锚索(杆)安装。-   (4)锚孔钻造完成后应及时进行锚筋体安装和锚孔注浆,原则上不得超过24 h以避免长时间搁置造成塌孔。   6. 2锚索制作和安装   (1)每根钢绞线取料长度为L=L1(锚固段长度)+L2(自由段长度)+L3(垫墩厚度)+外余长度。编束前,要确保每根钢绞线顺直,不扭,不叉,排列均匀。   (2)压力分散

17、型锚索应按设计要求制作单元锚索,采用钢板承载体,并保证挤压锚固件与钢板连接可靠。各单元锚索按照设计要求组装成整体锚索。   (3)锚固段隔离环以2m间距布置,并在每个隔离环位置设置对中支架。锚固段端头束紧后设置导向帽。锚筋下料应整齐准确,误差不大于±50mm。   (4)锚索在自由段和垫墩(横系梁)处应用相应规格的镀锌钢管保护。   (5)注浆管应按设计要求安设,注浆管底端距孔底20 cm。   6. 3锚孔注浆   

18、;(1)锚索注浆采用水灰比0. 450. 5的纯水泥浆,必要时可加入一定量的外加剂或掺合料微膨胀剂增加浆体和易性和密实性及早强性。锚固段采用二次高压劈裂注浆法来提高地层锚固力。   (2)注浆浆液应严格按照配合比搅拌均匀,随拌随用,浆体强度不低于35MPa。锚孔注浆必须采用孔底返浆方法,直至孔口溢出新鲜浆液。如发现孔口浆面回落,应在30min内进行孔底压注补浆23次,确保孔口浆体充满。   (3)做好现场注浆记录,每批次注浆都应进行浆体强度试验,试件不得小于两组,每组不得小于6个试块。浆体未达到设计强度的70%时,

19、不得在锚筋体端头悬挂重物和拉绑碰撞。   (4)采用二次劈裂注浆提高地层锚固力时,以浆体强度控制开始劈注时间(一次注浆体强度为5MPa),需在二次注浆管的锚固段内设花孔和封塞。   6. 4锚索张拉锁定   (1)当注浆体强度和传力系统混凝土强度均达到设计强度的80%以上时,方可进行张拉作业。   (2)锚索的外锚结构应预埋于横系梁中,承压面与锚筋的轴向方向垂直。锚具、锚垫板和千斤顶轴线与锚孔及锚筋体处同轴一线,确保承载均匀。   (3

20、)张拉时,要对每一级荷载的应力和伸长量作好记录。张拉力分别为250 kN、150 kN,并各超张拉10%,张拉开始时,先按要求的实际张拉力对每对钢绞线采用20%T(T为单元锚索荷载值,即650 kN及450 kN)进行预张拉,使其各部位接触紧密,钢绞线完全平直,持续时间不得小于2min。正式张拉时,应由内向外两两分组张拉至设计锁定荷载的110%,张拉分3级进行,分别为50%, 75%,110%,前两级每级张拉稳定时间不小于5min,最后一级稳定时间不小于10min。   (4)观测锚索拉伸变形和压力表读数变化,若有

21、回落,继续张拉,直至读数稳定,锁定荷载。初次张拉710 d后,进行补偿张拉,补偿张拉应两两分组张拉至锁定荷载的110%。同时记录锚索拉伸变形增量,进行封锚。   (5)为减少相邻锚索张拉的相互影响,采用跳桩法张拉,并先完成桩顶650 kN锚索的张拉,再进行桩间450 kN锚索的张拉。   (6)对压力分散型锚索应按张拉设计要求先分别对单元锚索进行张拉,当各单元锚索在同等条件下因自由段长度不等而引起的弹性伸长差得以补偿后,再同时张拉各单元锚索。具体的施工顺序如下:张拉前,应计算出各单元锚索的荷载值T=Td/

22、n;式中,Td为锚索承载力设计值;T为单元锚索的荷载值;n为单元锚索的数量。按照下列公式,求得各单元锚索在加荷至设计承载力时的弹性伸长量:i=(TLi) / EsAs;式中,T为单元锚索所承受的荷载值;Li为各单元锚索能自由伸长的杆体长度;Es为各单元锚索预应力钢绞线的弹性模量;As为各单元锚索的截面积。计算各单元锚索与离孔口最近的单元锚索的伸长量差所对应的荷载值。从钻孔最底端的单元锚索开始,按(1), (1)+(2), (1)+(2)+(3)的张拉顺序施加伸长量差所对应的荷载。最后整体张拉至要求的荷载值。      6. 5锚头封锚