重庆市巴岳建筑安装工程有限公司 重庆 400000
一、简介
目前，我国国民经济呈跃进式整体提升，对基础建设提出了节能、环保、降耗的大目标，市政工程中传统的重力式、石砌式挡墙已不能完全满足建设需求，轻型、预制、机械装配式挡土墙将成为支护（挡）结构的主要发展方向。框架预应力锚索挡墙作为其中的典型代表，是一种由传统的钢筋混凝土框架构筑物结合后期开发的预应力锚索形成的复合支护技术，具备施工材料需求量少、地基承载力要求低、自身稳定性高、施工简便快速、建造成本低等优点。更为重要的是，在现目前全国各地推行整体城市规划中，预应力锚索挡墙更容易与市政景观园林配合造型，共同营造城市绿化地带和公共区域效果，更受人民群众所欢迎。
本文结合笔者所任施工项目经理的重庆市忠县环城西路工程实例，对预应力锚索挡墙的设计与施工做系统阐述，以期为各位同仁今后的工程实际提供参考。
二、工程应用概括
重庆市忠县环城西路工程全长6.319KM，设计等级为城市次干道，设计标准为双向四车道，设计车速40KM/H，总投资4.62亿元，工期30个月。
根据现场工地质情况，拟整体开挖区段K2+139.64~K2+233.38段地貌单元为基岩区较硬岩断层重叠区，设计路面绝对标高H=333m，西侧为原始高边坡，坡顶绝对标高H=353m，区段内地质和水文情况较简单，无地层断裂及构造运动趋势等不良条件，整体稳定性较好。为尽可能保证满足设计人行道宽度，同时减少对坡上农耕地的占用，传统的重力式或扶壁式挡墙都无法达到理想效果。为此，设计人员将此段设计为预应力锚索挡墙，既减少了施工过程中对坡上、坡下土地的侵占，也减少了大体积混凝土方量，缩短了工期，设计详图如下：
桩板挡墙立面图 剖面图
1、设计作用原理
框架预应力锚索挡墙是利用钻机在岩（土）体中成孔，将锚索按一定角度放入稳定岩（土）体中，灌入水泥（砂）浆，终凝后施加预应力，形成支挡+锚索的综合受力体系。锚索受力传递给握裹的水泥（砂）浆，水泥（砂）浆受力后分散到岩体中，以预应力产生的拉力来维持挡土墙的平衡。其中岩体因收到施加的预应力而一直处于紧压状态，相对减弱了结构面对岩体变形的影响。同时也克服了岩层在应力作用下的塑形变形，抑制了徐变效应。核心设计原则是通过提高土体的稳定性和破裂面的抗滑阻力来稳固岩体。特别适合30M以上稳定黏土地段的边坡抗滑支护。
2、施工工艺控制
预应力锚索挡墙在设计原理上有较大的先天优势，但是设计意图能否得到全部的发挥，很大程度上还是以施工质量做导向。特别是预应力锚索挡墙中的锚索张拉环节，直接影响挡墙稳定性和耐久性效果，稍有控制不当的地方，就可能造成无法挽救的损失。
预应力锚索挡墙施工流程为：索孔测量定位→钻孔机就位→校正孔位和角度→钻孔→复核角度、深度→插入锚索→孔内压浆→张拉锚索→切断多余锚索绳→封锚→墙背回填。
2.1、钻孔
按设计图纸现场测量放线，做定位标识。钻机进场后安排试运行，了解其性能是否满足施工需求，熟悉操作方法，钻机的定位采用紧固器与钢管架的配合。钻孔过程中要反复提插钻杆，每次接长钻杆钻进到底部后，要用水清理底部沉渣后再接续钻杆，施工中每次成孔后，立即测量深度，保证满足最小设计深度后，立即用清水冲洗清孔，确保孔底无异物。钻孔完应一次性提起钻杆，避免对孔内造成二次扰动，引起孔截面变小，同时立即安排插入锚索，防治泥浆流砂涌入孔内，造成孔道堵塞。
2.2、锚索制作
锚索制作有钢绞线下料、锚索线编织、穿索套锚具三个步骤；
钢绞线一般以圆盘捆方式到货，进场后应安排材料检验，保证各项物理性能满足设计要求，同时检查有无短丝、漏油、套管破裂等问题。下料前应根据测量孔深及设计结构图，准确计算每孔下料保证性长度：
保证性长度L=L1+L2+L3+L4
L1：测量孔深 L2：锚具+锚墩的厚度
L3：千斤顶顶长 L4：钢绞线预留长度
钢绞线按计算长度下料切断后，应检查每根完整性，并根据钻孔自编号，将钢绞线按孔号分组设置，放置时应保证每根钢绞线顺直。可将每孔编号钢绞线用无铅钢丝绑扎成束，以方便搬运和穿索，穿索时不得破坏压浆管和护套管。
2.3、安装锚索
将每组按孔编号组装完成的锚索用吊车抬至孔口位置，再次检查孔内清孔情况，将注浆管与锚索组一起缓慢推送至孔内，特别注意注浆管口与孔底应保留50公分左右的间距，以保证注浆液的顺利压入。同时，锚索全部插入后的孔顶预留段长度应满足安装张拉锁具和张拉后封锚的需求。
2.4、压浆
压浆前需确定浆液水灰比、外加剂、压浆机械参数，并进行试孔试压。压浆时自孔底一次性向下压入，边压浆边提升管口，但必须保持压降管口不得露出浆液面，直至孔口溢浆为止。通常情况下，注浆量为理论计算值的1.5倍左右，若实施过程中发现注浆量超出理论计算值2倍以上，则初步判断为孔内存在裂隙，应多次反复注浆，使水泥浆缓慢沉淀堵住裂隙，若仍不能注满孔口，可考虑掺入适量HEA外加剂或改为压入M35水泥砂浆。
2.5、张拉与封锚
张拉前需计算每孔钢绞线的理论伸长值，并且在锚固体强度达到设计强度75%以上时方可进行，因每孔内锚索为几组钢绞线缠绕编织组成，宜选用穿孔夹片套油压千斤顶张拉机。张拉前应对外露钢绞线进行清理，除去夹杂的泥沙、铁锈等杂物，然后在依次套入定位钢板→紧固锚具→穿孔夹片→千斤顶套盘，分4等级施加荷载（设计荷载的10%、20%、50%、100%），每一级荷载稳固时间不得少于5min，最后一级荷载施加后稳固时间不得少于30min，检查无问题后，切断多余的钢绞线，用C30混凝土进行包封。、
2.6、质量检验
锚索验收的目的是检验后期释放的预应力能否达到设计要求，按相关设计及验收规范要求，验收试验的锚索数量不少于锚索总数的5%，且同时满足不少于5根，试验锚索采取随机抽样决定。
试验荷载应分级施加，前三级初步起始值应为试验核定荷载的20%，缓慢达到后观测时间不少于10分钟，再放松逐步放松荷载，待恒定为0.1倍恒定荷载后，分三次测量锚头位移（每次间隔10分钟），取平均值为代表值。
根据锚索验收规范，锚索验收合格条件为：锚索按验收要求分级施加、释放荷载后变形稳定，其自身弹性变形要求大于自由段长度的80%，并且小于自由段长度与锚固段一半长度只和，即为合格。
三、总结
框架预应力锚索挡墙是将刚性框架结构与预应力锚索相组合，是锚索穿过边坡滑动面，释放自身预应力，使岩（土）体紧压结构面，同时将压力传递到正面板框架结构上，形成系统支护体系。与传统工法相比较，具有缩短工期、降低施工成本、设备简易、场地要求不高等有点，可在各建设领域做大范围推广。
论文作者:张力文
论文发表刊物:《防护工程》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/19
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