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    在高速公路高边坡防护中锚杆(索)的施工方法

    1、前言

    在高边坡防护工程施工中,应用锚杆(索)进行边坡的加固处理是一种有效的技术措施和重要的施工手段,通过福建省武邵高速公路第二标段锚杆在高边坡防护工程中的具体应用,总结其施工工艺和施工注意事项。

    2、工法特点

    采用锚杆(索)加固高边坡,是岩土锚固技术在高边坡工程中的应用,它是利用锚杆(索)周围地层岩土的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面的自身稳定,由于锚杆、锚索的使用,使锚固地层产生压应力区并对加固地层起到加筋作用;可以增强地层的强度,改善地层的力学性能;可以使结构与地层连锁在一起,形成一种共同工作的复合体,使其能有效地承受拉力和剪力,并能提高潜在滑移面上的抗剪强度,有效地阻止坡体位移。这是一般支挡结构所不具备的力学作用。在岩土锚固中通常将锚杆和锚索统称为锚杆。

    由于应用锚杆技术能极大地减轻结构物的自重、节约工程材料并确保工程的安全和稳定,具有显著的经济效益和社会效益,因而目前在工程中得到极其广泛的应用。

    3、锚杆(索)加固边坡的应用

    锚杆在边坡加固中通常与其它支挡结构联合使用,例如:

    ① 锚杆与钢筋混凝土桩联合使用,构成钢筋砼排桩式锚杆挡墙。排桩可以是钻孔桩、挖孔桩或劲性砼桩,锚杆可以是预应力或非预应力锚杆,预应力锚杆材料多采用刚绞线(预应力锚索)、四级精轧螺纹钢

    (预应力锚杆)。锚杆的数量根据边坡的高度及推力荷载可采用桩顶单锚点作法和桩身多锚点作法。

    ② 锚杆与钢筋混凝土格架联合使用形成钢筋砼格架式锚杆挡墙,锚杆锚点设在格架结点上,锚杆可以是预应力锚杆(索)或非预应力锚杆(索)。这种支挡结构主要用于高陡岩石边坡或直立岩石切坡,以阻止岩石边坡因卸荷而失稳。

    ③ 锚杆与钢筋混凝土板肋联合使用形成钢筋砼板肋式锚杆挡墙,这种结构主要用于直立开挖的Ⅲ、Ⅳ类岩石边坡或土质边坡支护,一般采用自上而下的逆作法施工。

    ④ 锚杆与钢筋混凝土板肋、锚定板联合使用形成锚定板挡墙,这种结构主要用锚杆与钢筋砼面板联合使用形成锚板支护结构,适用于岩石边坡。锚杆在边坡支护中主要承担岩石压力,限制边坡侧向位移,而面板则用于限制岩石单块塌落并保护岩体表面防止风化。锚板可根据岩石类别采用现浇板或挂网喷射混凝土层。

    ⑤ 锚钉加固边坡,在边坡中埋入段长而密的抗拉构件与坡体形成复合体系,增强边坡的稳定性。这种方法主要用于土质边坡和松散的岩石边坡,加固高度较小,多用于临时边坡加固。

    4、工程实例施工工艺和注意事项

    4.1 工程概况

    武邵二标段里程桩号为K12+440~K19+430,线路总长6.99km,本标段地势起伏较大,有多处高边坡开挖及防护工程。锚杆(索)工程在本标段有较多的运用。

    ① K12+770~K12+950线路右侧边破,路面至坡顶最高距离为27m,岩石破碎,多裂隙,有土石夹层。防护形式:在边坡第一阶设置非预应力锚杆框架进行加固,单片框架设9孔非预应力锚杆,框架宽9米,高8米,锚孔采用¢90钻孔,其中,上、中、下各排非预应力锚杆长分别为16米、14米、12米。框架内土工格室植草。

    ② K13+115~K13+180段右侧边坡第一阶设置非预应力锚杆框架进行加固,单片框架设9孔非预应力锚杆。框架宽9米,高8米,锚孔采用Ф90钻孔,锚杆采用Ф32钢筋,其中,上、中、下排非预应力锚杆长分别为16米、14米、12米。

    ③ K13+128~K13+152段右侧边坡第二阶设置三片预应力锚索框架加固,预应力锚索为孔径Ф130㎜,4束钢绞线锚索,框架宽8米,设6孔锚索。框架上排锚索长26米,中排锚索长24米,下排锚索长24米。锚固段长均为12米,设计拉力为500KN,框架内三维网植草防护。

    ④ K15+370~K15+530右侧高边坡,在第一阶设置非预应力锚杆,在第二阶设置预应力锚索框架加固、在第三阶设置交错预应力锚索框架加固。

    ⑤ K19+028~K19+168左侧边坡,坡率设计最高为4级,各级边坡设计坡率及防护加固措施为:第一阶1:1.0,非预应力锚杆框架;第二阶1;1.0, 预应力锚杆框架。第三阶1:1.0,预应力锚索框架及拱形骨架植草;第四阶1:1.25,三维网植草。

    4.2 施工前的准备工作

    施工前的准备工作包括施工前的调查和施工组织设计两部分。施工前的调查是为施工组织设计提供必要资料,其内容有:

    ① 锚固工程计划、设计图、边坡岩土性状等资料是否齐全;

    ② 施工场地调查,施工对交通的影响情况;

    ③ 施工用水、用电条件调查;

    ④ 边坡工程周边可能对施工造成影响的各种状态调查;

    ⑤ 掌握作业限制、环保法规或地方法令对施工造成的影响;

    ⑥ 其他条件的调查,如施工用便道、气象、安全等条件。

    4.3 施工工艺

    4.3.1钻孔

    ① 施工测量:由全站仪放测路堑坡脚线及图纸设计桩号。

    ② 清理平整边坡:清除坡面淤积物、浮石,打掉突出的岩石,使坡面尽可能平整。

    ③ 按照设计桩号采用拉线尺量,结合水准测量进行放线,并用铁钎和油漆标记准确定位锚孔位置。

    ④ 钻机严格按照设计孔位、倾角和方位角准确就位,采用测角量具控制角度,钻机导轨倾角误差不超过±1°,方位误差不超过±2°。锚杆成孔应根据地层选用相应的锚杆钻机,且钻进过程中严禁开水冲钻及冲洗孔壁,同时应严格控制钻进速度,防止钻孔偏斜、扭曲或变径。在钻进过程中要认真做好施工记录,如钻压、钻速、地层和地下水情况等。

    ⑤ 钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值(Ф130),并超钻部分≥200mm,钻进达到设计深度后,不能立即停钻,要求稳钻3~5分钟,防止孔底尖灭,同时,及时进行锚孔清理。

    ⑥ 钻进过程中若遇到塌孔,应立即停钻,并通知监理工程师后采用注浆固壁处理,24小时后重新钻进,或采用跟管钻进工艺。

    ⑦ 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,方可进行锚筋体安装。

    4.3.2锚杆制作与安装

    锚杆是一种将拉力传至稳定岩层或土层的结构体系,主要由锚头、自由段和锚固段组成。为了保证锚杆受力合理、施工方便而设置的部件,如定位支架、导向帽、架线环、束线环、注浆塞等。按是否预先施加应力分为预应力锚杆和非预应力锚杆:非预应力锚杆是指锚杆锚固后不施加外力,锚杆处于被动受载状态;非预应力锚杆通常采用Ⅱ、Ⅲ级螺纹钢筋,锚头较简单。预应力锚杆是指锚杆锚固后施加一定的外力,使锚杆处于主动受载状态;预应力锚杆在锚固工程中占有重要地位。预应力锚杆的设计与施工比非预应力锚杆复杂,其锚筋一般采用精轧螺纹钢筋(φ25~32)或钢绞线,目前在公路滑坡处治中广泛采用预应力锚索加固技术。

    4.3.3注浆施工

    注浆材料为水泥浆,要求锚固段和张力段注浆压力均不小于

    2.5MPa,浆体强度不低于30MPa。注浆材料加入聚丙烯腈纤维(PAN),掺入量为每方1.8~2.0㎏(纤维抗拉强度不小于700Mpa)。

    锚杆注浆采用水灰比0.4~0.5的纯水泥浆,其中锚固段遇土质或砂土状强风化岩层且富水时应采用二次高压劈裂注浆法来提高地层锚固力。

    注浆材料要求严格按照经试验合格的配比备料,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40MPa。锚孔注浆必须采用孔底返浆方法(注浆压力一般为2.0MPa左右),直至孔口溢出新鲜浆液,严禁抽拔注浆管或孔口注浆;如发现孔口浆面回落,应在30分钟内进行孔底压注补浆2~3次,确保孔口浆体充满。在注浆作业开始和中途停止较长时间再作业时,应用水或水泥稀浆润滑注浆泵及注浆管路。注浆过程应认真做好现场施工注浆记录,每批次注浆都应进行浆体强度试验,试件不得小于两组。浆体未达到设计强度的70%时,不得在锚筋体端头悬挂重物和拉绑碰撞。

    5、效益分析

    在山区高速公路设计中,尤其是在少占良田、耕地的设计思想指导下,采用锚杆(索)技术加固边坡在高速公路中的应用越来越多,锚杆(索)技术加固边坡一般采用动态设计,这一设计方法最贴近现场地形、地质等实际的自然条件,适应我国现行绿色覆盖、美化环境的环保目标;锚杆(索)技术工程量小,施工方便,它具有加固效果好、减少开挖量、降低对环境的破坏、与地形结合好及施工方便灵活等优点;但是,这一技术也具有造价较高、施工工期较长、有一定的人为景观等缺点。因此在设计和施工中,要对锚杆(索)加固技术与其它加固技术详细比较,综合考虑,确定合理的加固方案,有时,也可以采用多种防护相结合的方法。



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