高速公路路基非预应力锚杆框架梁边坡加固技术 ■曾 权 （龙岩双永高速公路有限公司，龙岩 ３６４０００） 摘要非预应力锚杆框架梁作为一种较新型的高边坡加固防护方法．设计新颖． 型式独特，结构布置合理，能有效保证边坡的稳定性。本文结合工程实例介绍非预应力 锚杆框架梁在深路堑岩石边坡加固工程中的应用，研究加固原理、施工工艺，并根据实 际的施工经验总结出施工有关注意事项及处理方法。旨在引导正确的施工方法．从而达 到预期的加固效果。 关键词 锚杆框架梁 边坡加固 路堑 施工技术 对于岩质高边坡，因为要在较陡的坡面铺填客土， 态，岩体强度和变形特性比在单轴应力及低围压条件下 所以必须采取有效措施确保客土的稳定并且和母岩牢固 好得多，结构面处于拉紧状态，使结构面对岩体变形消 结合。一般的做法是在坡面现浇钢筋混凝土框架或者将 极影响减弱，显著提高了岩体的整体性；锚杆的锚固力 预制好的钢筋混凝土构件铺设在坡面上以形成框架．框 直接改变了滑动面上的应力状态和滑动稳定条件。据图 架的节点处视情况可用锚杆或预应力锚索来固定。下文 １，由锚杆的锚固力所增加的抗滑阻力增量Ｐ河由下式 将结合双永高速公路边坡加固工程，对路基高边坡非预 计算。 应力锚杆框架梁设计、施工技术进行分析探讨。 Ｐ ｆ ＰｍＸｔｇＳ＋Ｐ￣＝Ｐ ×［ｓｉｎ（ ＋Ｂ）ｔｇ￣＋ｃｏｓ（０【＋Ｂ）］ １ 加固原理及适用范围 式中，Ｐ 一锚杆设计抗拉力值； １．１ 加固原理 Ｐ～Ｐ 一Ｐ垂直于滑动方向分力和沿滑动面分力： 非预应力锚杆框架梁内植草护坡是指在路堑边坡安 一滑动面倾角： 设锚杆并注浆，然后在坡面上现浇钢筋混凝土框架或将 Ｂ一锚杆与水平方向的夹角； 预制件铺设于坡面形成钢筋混凝土框架；在框架内回填 ８一滑动面的内摩擦角。 客土并采取措施使客土固定于框架内，然后在框架内植 由上式可知，锚杆一方面可直接在滑动面上产生抗 草以达到护坡绿化的目的。它同浆砌片石骨架植草护坡 滑阻力Ｐ ，另一方面通过增大滑动面上的正应力，来增 类似，区别在于钢筋混凝土对边坡的加固作用更强。锚 大抗滑摩擦阻力以加固岩体，促其稳定。 杆的锚固力使不稳定岩体处于较高围压的三向应力状 １．２适用范围 理方案选择时应注重综合治理，在保证经济性的基础 强的有主次之分的治理方法，既有主体工程。又有辅助 上尽量选用简单的结构形式，以方便地方性施工队伍 工程，这样才能达到滑坡治理的目的。 施工。 （２）发生滑坡后首先要查明滑坡成因及其性质，对 参考文献 目前滑坡体的稳定性及其发展倾向做出基本判断。根据 ［１］杨航宇，颜志平，朱赞凌，罗志聪．公路边坡防护与治理［Ｍ】． 情况采取有效的地质勘察，结合现场踏勘测绘结果，确 北京：人民交通出版社．２００２． 定处理方案。 ［２］赵明阶，何光春，王多垠．边坡工程处治技术【Ｍ］．北京：人民 （３）在整治前，必须根据地质条件，采用自然历史 交通出版社． 分析法、工程地质比拟法和力学分析法进行滑坡稳定性 ［３】ＪＴＧ Ｄ３０—２００４，公路路基设计规范［ｓ］． 判断，为正确选择合理、有效的滑坡治理方法提供可靠 『４］ＧＢ５００８６—２００１，锚杆喷射混凝土支护技术规范． 的依据。在整治时，要抓住主要矛盾，选择具有针对性 ［５］ＤＺ／Ｔ０２１９—２００６，滑坡防治工程设计与ｇａ－ｚ：４４术规范． 固福建交通科技２０１２年第２期 ＿＿■＿皇１ ＿一ｌ■ ■Ｉ＿■■ｌ ｒｔ－ 墨－＿＿ ■ — ＼ ／ 图１ 锚杆受力图 非预应力锚杆框架梁主要应用在以下边坡加固工 程：结构相对完整、坡面较大的坡面；浅层稳定性差且 难以绿化的较陡岩坡；岩质路堑边坡中结构面发育、岩 体破碎或不良地质较浅的顺层路堑边坡；软硬质岩互层 地段路堑高边坡；个别边坡高度较大、稳定性较差的土 质边坡也可采用。 ２设计要点 非预应力锚杆框架梁根据岩石破碎程度，采取８、 １０ｍ锚杆，锚孔直径５０ｍｍ。锚杆的设计长度不含埋置 于混凝土框架梁及锚头的长度。锚杆采用１根 ｑｂ２５ＨＲＢ３３５钢筋制作而成。杆身每隔１．５ｍ设１对中支 架，支架采取 ８Ｑ２３５钢筋制成，锚头外露ｌＯｃｍ￣ｌＪ丝加 垫片上螺母并采取１０ｃｍ厚ｃ３０混凝土封闭。 锚杆孔体一般与水平面夹角采用２０。。锚杆孔内设 计为一次注浆，采用返浆法施工，灌注Ｍ３０水泥砂浆 坡面采用４０ｃｍ厚、４０ｃｍ宽Ｃ２５钢筋混凝土纵、 横梁。 锚头施工时应与框架梁同时浇筑，纵向每隔１４．９ｍ 设伸缩缝１条，缝宽２ｃｍ，采用沥青麻筋填塞。伸缩缝 图２锚杆框架梁正视图 福建交通科技２０１２年第２期 Ｉ．．．．．．．＿．＿Ｊ 位于２排节点中间。 整体效果如图２所示。 ３施工要点 ３．１ 施工方案设计要点 防护施工时，一般要求路基边开挖边进行锚杆框架 梁加固，开挖一级，防护一级，不得一次开挖到底后再 防护。但实际施工时往往工期不允许，具体可通过地质 资料核查确认地质稳定性情况，如果是顺层路堑，按此 要求施工边坡稳定性较能得到保证．不易因路基边坡未 能及时防护而出现边坡滑塌现象。 对于锚杆钻孔，在岩质地层，采取潜孔钻机械钻 进，干钻成孔，每次钻进ｌｍ自动收缩退杆；在土质地 层采用长螺旋钻机施工。锚固注浆采用孔底反浆法一次 灌注完成。 框架梁如预制则采用集中预带Ｉｊ，机械吊运人Ｔ配合 安装。框架梁若现浇则用混凝土泵车泵送或卷扬机运 送，人工配合振捣。 ３－２施工工艺 （１）锚杆孔测量放线 放线时按设计工点图及大样图要求。将锚杆孔位置 准确测量放线在坡面上。为防止放样后锚孔位置与钢筋 混凝土框架梁节点位置偏差过大，必须在边坡按照设计 刷坡到位后，采用全站仪和人工挂线相结合的方法确定 锚杆孔位置，而不能仅仅依靠全站仪放样，避免基槽开 挖后锚杆不在一条线上而导致补做锚杆。 在确保坡体稳定和结构安全的前提下。适当调整锚 孔位置，孔位误差不得超过＿＋５０ｍｍ。框架梁的具体长 度可根据实际边坡高度确定，但锚杆的位置须按等分坡 面的长度进行放样，其间距可适当调整。 （２）钻机就位 利用￣５０ｍｍ普通钢管搭设满足相应承载能力和稳 固条件的脚手架，并用钢管将平台与坡面固定。作为钻 孔平台，钻机用三脚支架提升到平台上。根据在坡面上 测放的孔位，安装、固定钻机，并进行机位调整，确保 锚孔位置准确；孔位误差不得超过＿＋５０ｍｍ，钻孔倾角 和方向符合设计要求，规范上要求倾角允许误差不超 过±１．０。，方位允许误差±２．０。。锚杆与水平面的倾角符 合设计要求，一般设计要求在１５ｏ￣２０ｏ。 （３）钻进 钻孔过程要有专人负责，对地质情况及钻进情况详 细记录，每钻进２ｍ或地质变化时取土样与设计核对， 土样应存放备查。在钻孔过程中，对每个孔的地层变 化、钻进状态、地下水及一些特殊情况，做好现场施工 记录并及时反馈给工程技术人员以采取对应措施。若遇 地层松动破碎时，应采用跟进套管的钻进技术。以确保 孔壁完整不坍；如遇坍孔、缩孔，应立即停钻，进行固 ●叠驯 壁灌浆处理（灌浆压力一般为０．１￣０．２ＭＰａ），在浆液中 可掺入适当剂量的速凝剂（初凝时间控制在３－８ｍｉｎ）， 浆液初凝后重新扫孔钻进。对于长度较大的锚杆及锚孔 深度，钻孔过程使用测斜仪检测钻孔的角度及顺直度， 及时纠偏，保证钻孔斜度控制在允许误差±１ｏ之内。 钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值。为确保锚杆 孔直径，使用的钻头直径不得小于设计孔径。为确保锚 杆孔深度，实际钻孔深度大于设计深度０．２ｍ以上。 （４）锚杆孔清理 钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻１～ ２ｍｉｎ．防止孔底处达不到设计孔径。孔底不得有沉碴及 积水，孔壁不得有黏土或粉砂粘滞，以确保水泥砂浆与 岩体的粘结。如有上述现象则必须清理干净，可在钻孔 完成后用高压空气（风压０．２￣０．４ＭＰａ）将孔内岩粉及水 体全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的 粘结强度。清孔时孔口处粉尘过大，易妨碍操作工人的 视线影响操作，宜对孔口进行喷洒水雾的除尘方法，使 岩粉与水雾同时沉积于地面，确保操作工人的健康。除 坚硬完整的岩体外。不得采用高压水冲洗。若遇锚孔中 有承压水流出。待水压、水量变小后方可安装锚杆与注 浆，必要时在周围适当部位设置排水孔处理。如果设计 要求处理锚孔内部的积聚水体，一般采用灌浆封堵锚孔 后二次钻进等方法处理。清孔完成后，采用水泥袋、废 报纸等暂时封堵孔口，避免碎屑杂物进入孔内。 （５）锚杆孔检验 锚杆孔钻造结束后需进行报检，请现场监理检验孔 径、孔深，合格后再安装锚杆。检查时，可采用不小于 设计孔径的钻头和标准钻杆在现场监理旁站的条件下验 孔，要求验孔过程中钻头平顺推进，不产生冲击或抖 动，钻具深入长度满足设计锚杆孔深度，退钻顺畅，用 高压风吹验不存明显飞溅尘碴及水体现象。同时复查锚 孔孔位、倾角和方位，全部锚孔施工分项工作合格后， 即可认为锚孔钻造检验合格。 （６）锚杆体制作及安装 非预应力锚杆杆体采用热轧螺纹钢（预应力锚杆基 本采用精轧螺纹钢），要求符合现行国家标准《钢筋混 凝土用热轧带肋钢筋》（ＧＢ１４９９）的规定。一般采用１ 根或２根并列焊接在一起（Ｉ）２０￣（Ｉ）２５螺纹钢筋，双永高速 公路设计锚杆采用ＨＲ＿Ｂ３３５级热轧钢筋，锚杆长度为 ８．０ｍ和１０．０ｍＨ＇￣．采用１根（Ｉ）２５ｍｍ钢筋制作。锚孔间距 ２．９ｍ。钻孔孔径５０ｍｍ，与水平面成２０￣施作。锚杆在框 架梁外露处１０ｃｍ￣Ｕ丝加垫片上螺母并采取１０ｃｍ厚Ｃ２５混 凝土封闭。沿锚杆轴线方向每隔１．５￣２．Ｏｍ设置１个对中 器（即定位支架。可采用ｑ￣８ｍｍ钢筋制作），以保证锚 杆与孔壁之间有足够的保护层。如设计锚杆有防腐要 求．可采用刷漆、涂油等措施处理。 安装前，要确保每根钢筋顺直无损伤，直径和锚杆 长度满足设计要求，无锈、无油污。如果采用长度不同 的锚杆。锚杆体安装前需认真核对锚孔和锚杆编号，确 认无误后用高压风二次吹孔，人工缓缓将锚杆体放入孔 内，用钢尺量出孔外露出的锚杆长度，计算孔内锚杆长 度（误差控制在＋５０ｍｍ范围内），确保锚固长度。 （７）锚固注浆 实际注浆量要大于理论的注浆量，以封堵锚孔器具 的气孔不再排气且孔口浆液溢出浓浆作为注浆结束的标 准。施工中必须保证一次注浆到位，注浆压力不低于 ０．２ＭＰａ。注浆材料宜选用水灰ｂＬｏ．４５，，－，０．５、灰砂比为１：１、 Ｍ３０以上的水泥砂浆。注浆压力、注浆数量和注浆时间 根据锚固体的体积及锚固地层情况确定。注浆结束后， 将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净，同时做好注浆 记录。 （８）框架梁模板安装 钢筋混凝土框架梁一般采用Ｃ２５－Ｃ３０混凝土浇筑， 框架梁截面尺寸多采用宽厚比为（Ｏ．４－０．５）：（０．３￣０．４）。 要求框架梁混凝土嵌入坡面不小于１５ｃｍ。施工前，先 修整边坡，用浆砌片石嵌补刷坡造成的超挖或坍塌悬 空。土质边坡采用人工开挖基槽，石质边坡采用风镐开 凿基槽。清除基坑内浮土，采用厚２￣３ｃｍ的Ｍ１０水泥砂 浆进行找平，然后进行钢筋骨架的安装。 模板采用拼装式钢模板或竹胶模板，安装时注意保 护层厚度的控制，并用（Ｉ）１６ｍｍ以上的短钢筋将模板固 定在坡面上，同时采用铁丝对拉加固；模板底部要与基 础紧密接触，以防跑浆，涨模。模板表面刷隔离剂，便 于脱模。 （９）框架梁钢筋制作及安装 钢筋在加工场加工半成品，运至现场，安装时接头 需错开．同一截面钢筋接头数不得超过钢筋总根数的１／ ２，且有焊接接头的截面之间距离不得小于ｌｍ。框架梁 骨架钢筋焊接应符合以下要求：双面焊时接头长度≥ ５ｄ、单面焊时接头长度≥１０ｄ（ｄ为钢筋直径），且焊缝 饱满、无气孔、夹渣。骨架钢筋下料绑扎时，宜整体加 工，待钢筋骨架全部绑扎成型，人工挂线确定伸缩缝的 准确位置．采用电气焊切断钢筋。 采用非预应力锚杆时，锚杆尾部不需加工丝扣、不 用螺帽和混凝土锚头封块，而是将锚杆尾部弯折不小于 １０ｃｍ后与竖梁钢筋相焊接成一整体，同时保证锚杆直 线段埋入框架粱内的深度（一般不小于框架梁的厚度减 去钢筋保护层厚度），除有特殊设计外。若锚杆与框架 梁钢筋、箍筋相干扰，可局部调整钢筋、箍筋的间距， 竖、横主筋交叉点必须绑扎牢固。 （１０）框架梁混凝土浇筑 混凝土浇筑时，采用（Ｉ）３０ｍｍ振捣棒自下而上浇筑、 团福建交通科技２０１２年第２期 振捣，尤其在锚杆孔周围的钢筋较密集处，一定要仔细 振捣，保证质量。浇筑时宜采用坍落度为３￣５ｃｍ的干硬 性混凝土，以防止混凝土在浇筑过程中流动，导致施工 困难。施工结束前采用木模子反复抹平，铁模子压光。 框架一般按１０￣１５ｍ分片施工，两相邻框架接触处留２ｃｍ 宽伸缩缝．立模时在该处夹沥青木板形成。混凝土浇筑 时应注意框架梁尺寸的控制。 ３．３施工质量控制标准 非预应力锚杆框架梁一般主要按照以下标准控制施 工质量，具体应结合设计要求和最新的路基施工规范进 行控制。 （１）锚杆抗拔力：抗拔力平均值≥设计值，最小抗 拔力≥０．９倍设计值，检验频率为抽查锚杆数量的１％， 且不少于３根，进行抗拔力试验。 （２）孔深：一１（卜＋５０ｍｍ，每２０ｍ检查５根，尺量。 （３）锚杆间距：＿＋２０ｍｍ，每２０ｍ检查５根，尺量。 （４）锚杆长度：符合设计要求，每２０ｍ检查５根， 尺量。 （５）框架梁顶部高程： ＋３０ｍｍ．每坡长２０ｍ检验３ 点，水准仪测量。 （６）框架梁断面尺寸： ＋２０ｍｍ．每坡长２０ｍ检验３ 点，尺量。 ４施工注意事项及处理方法 ４．１锚杆孔坍塌处理 在边坡岩石裂隙发育、通过断层或滑塌边坡时，锚 孔钻造时或完成后，经常会出现孔内坍塌、掉块、难以 钻进等现象。对此，可采用黏土和水泥封闭再重新钻 造；也可采用扩大一级孔径，用套管跟进的办法处理， 但此方法费钢材，成本大。 ４．２钻孔时卡钻或钻头断于孔内的处理 锚杆孔钻造时，卡钻现象经常发生，当卡钻发生 后，应加大空气压力，将岩粉吹净，钻具减压提升和下 降、慢转，一般经过反复活动后能处理好。断钻头和钻 具要尽量取出，若打捞不上来，只有重钻新孔，需注意 的是重新钻孔时倾角改变量不宜过大。经过计算不遇原 钻头处即可。 ４．３注浆过程特殊情况处理 福建交通科技２０１２年第２期田 注浆时严禁抽拔注浆管，必须从孔底返浆一次到 位。如设备、注浆管等出现故障导致注浆时间过长时， 须将锚杆拔出，重新钻造、安装锚杆；如锚杆拔不出 来，可在靠近锚杆下方，加大该锚杆孔倾角，重新钻造 新锚杆孔，安装锚杆注浆处理；若遇岩石破碎、裂缝 等，注浆量大时，可采用相邻的２孔、３孔轮流注浆。 ４．４其他注意事项 注浆用水泥砂浆的水灰比、灰砂比要通过现场试验 确定，必要时适当增加外加剂，外加剂品种和掺量也要 通过实验确定。所有锚杆应按设计要求安装在框架梁的 节点上，施工放样中一定要注意不能仅仅采用仪器对锚 孔点进行放样，必须在刷坡到位后（最好在基槽开挖 后）结合人工挂线的方法进行，保证锚杆能与框架梁的 节点位置相吻合，确保受力。如果偏差较大，应报请技 术人员和监理同意后，对框架梁的位置进行调整；如果 调整后偏差仍较大，则应补做锚杆。 ５结语 目前双永高速公路已完成非预应力锚杆钢筋混凝 土框架梁加固工程，经边坡位移、变形监测分析，均 较稳定。 非预应力锚杆框架梁是一种较为新型的路基边坡加 固形式，与传统的加固方法相比，施工进度快，能主动 提供抗滑力，有效限制岩体位移，使裂隙密闭，从而使 边坡稳定，达到良好加固效果，是一项值得推广应用的 施工技术。 参考文献 …常瑞杰．预应力锚索加固高边坡施工技术Ｕ１．铁道标准设计 ２００４（３）． 【２］刘相东，王振田．武广客运专线锚杆框架粱施工技术【Ａ】．铁道 标准设计，２００７（１２）． 【３１ ＪＴＧＦ８０／１－－２００４，公路工程质量检验评定标准． ［４１ ＧＢ１４８９，钢筋混凝土用热轧带肋钢筋［ｓ】． ［５】刘钦曙．锚杆框梁在深路堑边坡加固中的应用［Ａ】．福建建筑， ２００８（０４）． 【６】ＪＴＧ Ｆ１０－－２００６，公路路基施工技术规范．