■涂鏵欽

（福州川達(dá)公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司，福州 350001）

淺談龍泉大橋橋下高邊坡加固施工技術(shù)

■涂鏵欽

（福州川達(dá)公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司，福州 350001）

通過(guò)福銀高速龍泉大橋高邊坡加固處理實(shí)踐，從工藝流程及技術(shù)措施等方面，闡述在已有錨固工程錨索預(yù)應(yīng)力損失的情況下,利用鋼管樁與預(yù)應(yīng)力錨索框架梁相結(jié)合的綜合加固方法，結(jié)合施工過(guò)程中所產(chǎn)生的問(wèn)題，總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，為同類高邊坡加固工程提供借鑒參考。

高速公路 邊坡 鋼管樁 錨索 防護(hù)加固

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)日益增長(zhǎng)和人民生活水平的不斷提高，高速公路在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活中起著舉足輕重的作用，高速公路的順暢通行倍受社會(huì)各界廣泛關(guān)注。福建山區(qū)氣候雨季長(zhǎng)且暴雨頻發(fā)，高速公路路基邊坡開(kāi)裂、滑塌的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，如何確保高速公路路基邊坡穩(wěn)定問(wèn)題顯得非常重要，也是我們要引起高度重視的問(wèn)題。高邊坡病害的處治方案，是一門(mén)具有一定難度的技術(shù)課題，方案是否科學(xué)合理直接影響到運(yùn)營(yíng)高速公路行車順暢和安全。

1 工程概況

龍泉大橋位于福銀高速公路K169+721m（南平市境內(nèi)），屬低山丘陵斜坡間山谷地貌，其福州臺(tái)沿線路方向自然坡較緩，坡度大致為6～20°，下部原地表為水稻田。2005年下半年，因施工時(shí)在坡體中上部大面積堆填棄土，于2006年橋下邊坡發(fā)生變形，從而引起福州臺(tái)發(fā)生拉脫及多處橋墩變形開(kāi)裂；為此，原設(shè)計(jì)在卸除橋臺(tái)周圍棄土減載的基礎(chǔ)上，采用預(yù)應(yīng)力錨索框架對(duì)橋下邊坡進(jìn)行加固，同時(shí)結(jié)合急流槽、平臺(tái)排水溝、截水天溝進(jìn)行地表排水以防雨水滲入土體，該方法有效地控制了坡體變形、保證橋臺(tái)及橋墩的安全。

2014年9月在對(duì)龍泉大橋外觀的定期檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)龍泉大橋存在以下病害：①福州臺(tái)支座縱向剪切變形1cm（圖1）；②背墻開(kāi)裂，形成錯(cuò)臺(tái)2mm，縫長(zhǎng)1.3m，縫寬0.3mm （圖2）；③福州臺(tái)背墻與防震擋塊處開(kāi)裂（圖3）；④橋墩及橫梁發(fā)展有多條環(huán)向裂縫及縱向裂縫（圖 4）。

圖1 支座變形

圖2 背墻開(kāi)裂

圖3 擋塊開(kāi)裂

圖4 環(huán)向裂縫

對(duì)龍泉大橋橋下邊坡進(jìn)行動(dòng)態(tài)變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)及邊坡錨索預(yù)應(yīng)力當(dāng)前應(yīng)力工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：①各監(jiān)測(cè)孔未發(fā)現(xiàn)明顯變形活動(dòng)情況，但是ZK3監(jiān)測(cè)孔在埋深11m位置存在活動(dòng)變形跡象；②所檢測(cè)的錨索當(dāng)前預(yù)應(yīng)力均未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其中錨索最大的當(dāng)前錨下預(yù)應(yīng)力值為580kN，為設(shè)計(jì)值的82.9%，錨索最小當(dāng)前錨下預(yù)應(yīng)力值為288kN，僅為設(shè)計(jì)值的38.6%，錨索當(dāng)前預(yù)應(yīng)力平均值為408kN，預(yù)應(yīng)力工作狀態(tài)為設(shè)計(jì)值的58%，錨索錨固力損失比較嚴(yán)重。結(jié)合橋梁外觀檢測(cè)報(bào)告、邊坡動(dòng)態(tài)變形檢測(cè)及錨索預(yù)應(yīng)力當(dāng)前應(yīng)力工作狀態(tài)檢測(cè)結(jié)果，推測(cè)橋下邊坡處于蠕動(dòng)變形狀態(tài)。

根據(jù) 《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/TH21-2011）,經(jīng)檢測(cè)單位綜合考慮檢測(cè)結(jié)果，評(píng)定龍泉大橋左幅、右幅技術(shù)狀況為三類橋。

2 龍泉大橋橋下邊坡加固方法

對(duì)邊坡進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘后，結(jié)合橋梁外觀檢測(cè)報(bào)告、邊坡動(dòng)態(tài)變形檢測(cè)及錨索預(yù)應(yīng)力當(dāng)前應(yīng)力工作狀態(tài)檢測(cè)結(jié)果，鑒于龍泉大橋高邊坡地質(zhì)復(fù)雜,不良地質(zhì)比較多,容易產(chǎn)生邊坡推移和滑塌,為了確保邊坡穩(wěn)定和交通安全,本項(xiàng)目決定采用鋼管樁、預(yù)應(yīng)力錨索框架、預(yù)應(yīng)力錨索十字梁、小導(dǎo)管注漿及消壓孔等措施相結(jié)合的綜合加固措施。

（1）施工總體流程

因該邊坡地形變化大，且目前已有錨固工程，故采用清除表層浮土后原位加固的方法進(jìn)行處理，具體施工工序如下:清除坡面浮土虛方→施做墩前消壓孔→施做橋臺(tái)邊坡小導(dǎo)管注漿→施打鋼管樁→澆筑鋼管樁壓頂梁→坡面預(yù)應(yīng)力錨索注漿→澆筑錨索框架、錨索墩墊、錨索十字梁。

（2）施工準(zhǔn)備工作

①根據(jù)施工場(chǎng)地情況準(zhǔn)備好施工所需要的鋼管支架及其它配套材料,張拉設(shè)備及有關(guān)機(jī)具必須由具備相關(guān)資質(zhì)的單位進(jìn)行標(biāo)定,合格后方可使用于本項(xiàng)目。

② 采購(gòu)所需要的無(wú)縫鋼管、鋼絞線等材料,所有進(jìn)場(chǎng)的材料都必須要有出廠合格證等質(zhì)量保證資料,并根據(jù)規(guī)范要求由具備相關(guān)資質(zhì)的檢測(cè)單位進(jìn)行抽檢,抽檢合格后方可使用于本項(xiàng)目。

③ 為了工程能夠順利,提前做好路通、水通、電通和場(chǎng)地平整的“三通一平”工作。

3 施工方法及工藝要點(diǎn)

3.1 錨固工程（預(yù)應(yīng)力錨索）

錨固工程主體為地下隱蔽工程，嚴(yán)格按照有關(guān)錨固工程施工與驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，確保邊坡穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全。錨索布置詳見(jiàn)圖5。

首先對(duì)邊坡已進(jìn)行中線、水平、橫斷面復(fù)測(cè)的邊坡，按設(shè)計(jì)圖紙確定并標(biāo)示預(yù)應(yīng)力錨索的位置，并依據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行編號(hào)，施工完成后將編號(hào)用紅色油漆統(tǒng)一印模標(biāo)示于混凝土框架上。錨固工程施工前，錨索集中制作。

邊坡開(kāi)挖施工過(guò)程中，結(jié)合邊坡穩(wěn)定情況，對(duì)錨索進(jìn)行預(yù)張拉。錨索的預(yù)張拉采用槽鋼等構(gòu)件作為坡面反力抑制結(jié)構(gòu)，預(yù)張拉在錨孔注漿施工完成7d后進(jìn)行，預(yù)張拉力值不超過(guò)設(shè)計(jì)拉力值的30%。框架和地梁砼施工時(shí)，間隔解除預(yù)張拉，逐片澆灌混凝土，并進(jìn)行張拉鎖定，嚴(yán)禁大面積一次性解除預(yù)張拉。

（1）施工工序

錨索施工的內(nèi)容包括施工準(zhǔn)備、造孔、錨索制作與安裝、注漿、砼結(jié)構(gòu)鋼筋制安、錨索張拉鎖定、驗(yàn)收、封錨等7個(gè)環(huán)節(jié)。其中有兩個(gè)主要環(huán)節(jié)，一是錨孔成孔，二是錨孔注漿。錨孔成孔的技術(shù)關(guān)鍵是如何防止孔壁坍塌、卡鉆；注漿的技術(shù)關(guān)鍵是如何將孔底的空氣、沉渣和地下水體排出孔外，保證注漿飽滿密實(shí)。

（2）施工準(zhǔn)備 首先進(jìn)行錨索抗拔拉破壞試驗(yàn)。在試驗(yàn)錨孔施工完成后，在錨固漿體達(dá)到28d齡期且錨墩砼強(qiáng)度達(dá)到80%后進(jìn)行試驗(yàn)。

圖5 預(yù)應(yīng)力錨索布置示意圖

（3）錨孔鉆造

根據(jù)錨固地層的類別、錨孔孔徑、錨孔深度、以及施工場(chǎng)地條件等選擇采用潛孔鉆機(jī)進(jìn)行施工。按照錨固工程施工設(shè)計(jì)圖要求，將錨孔位置準(zhǔn)確放樣于坡面，孔位縱橫誤差不超過(guò)50mm;錨孔鉆進(jìn)施工前，搭設(shè)滿足相應(yīng)承載能力和穩(wěn)固條件的腳手架，根據(jù)坡面放樣孔位準(zhǔn)確安裝固定鉆機(jī)，并嚴(yán)格認(rèn)真進(jìn)行機(jī)位調(diào)整，確保鉆孔縱橫誤差不得超過(guò)50mm，高程誤差不得超100mm，鉆孔傾角和水平方向角均符合設(shè)計(jì)要求。

錨孔鉆進(jìn)采用無(wú)水干鉆，嚴(yán)禁帶水鉆進(jìn)；鉆孔速度根據(jù)鉆機(jī)性能和錨固地層嚴(yán)格控制，防止鉆孔扭曲和變徑，造成下錨困難或其它意外事故。遇到塌孔、縮孔等不良鉆進(jìn)現(xiàn)象時(shí)，立即停鉆，并及時(shí)進(jìn)行固壁灌漿處理，待水泥砂漿初凝后，重新掃孔鉆進(jìn)。鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，穩(wěn)鉆1～2min。鉆孔結(jié)束后，使用高壓空氣將孔內(nèi)巖粉及雜質(zhì)全部清除出孔外。

錨孔檢驗(yàn) 孔徑、孔深檢查采用設(shè)計(jì)孔徑的鉆頭和標(biāo)準(zhǔn)鉆桿，驗(yàn)孔過(guò)程中鉆頭平順推進(jìn)，不產(chǎn)生沖擊或抖動(dòng)，鉆具驗(yàn)送長(zhǎng)度滿足設(shè)計(jì)錨孔深度，退鉆要求順暢，用高壓空氣吹驗(yàn)不存在明顯飛濺塵碴及水體現(xiàn)象。

（4）錨索制作與安裝

本工程預(yù)應(yīng)力錨索采用壓力分散型錨索，錨筋材料采用無(wú)粘結(jié)高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，對(duì)鋼絞線不同單元和鋼筋錨接頭進(jìn)行醒目可靠的標(biāo)記。鋼絞線一律采用機(jī)械切割下料。錨筋下料整齊準(zhǔn)確，誤差不大于±50mm，預(yù)留張拉段鋼絞線長(zhǎng)度1.5m，鋼筋錨桿0.5m。

擠壓頭的組裝，擠壓套、擠壓簧安裝準(zhǔn)確，擠壓頂推進(jìn)均勻充分，施工過(guò)程中嚴(yán)格控制鋼絞線擠壓套擠壓工藝，并抽樣3%進(jìn)行檢測(cè)，確保單根擠壓強(qiáng)度不低于200kN。

組裝承載體時(shí)定位準(zhǔn)確，擠壓套通過(guò)螺栓在承載體和限位片之間栓接牢固。架線環(huán)間距為1.0～1.5m，準(zhǔn)確定位、綁接牢固，錨孔孔口位置設(shè)置一個(gè)架線環(huán)。注漿管穿索安裝準(zhǔn)確定位，綁扎結(jié)實(shí)牢固，深入導(dǎo)向帽5～10cm。導(dǎo)向帽點(diǎn)焊固定于最前端承載板上，并留有溢漿孔，保證孔底返漿。所有的鋼質(zhì)部分均均勻涂刷防腐油漆。

（5）錨孔注漿

選用水灰比0.45～0.5的純水泥漿,注漿漿液嚴(yán)格按照配合比攪拌均勻，隨拌隨用，漿體強(qiáng)度不低于40MPa。錨孔注漿采用孔底返漿方法直至孔口溢出新鮮漿液，嚴(yán)禁抽拔注漿管或孔口注漿；如發(fā)現(xiàn)孔口漿面回落，在30分鐘內(nèi)進(jìn)行孔底壓注補(bǔ)漿2～3次，確?？卓跐{體充滿。錨孔鉆造完成后及時(shí)進(jìn)行錨筋體安裝和錨孔注漿。

3.2 鋼管樁施工

（1）為了對(duì)坡體提供一定的剛性支撐，在左幅2#墩（即右幅1#墩）前方施做4排鋼管樁,樁長(zhǎng)24m；左幅2#墩（即右幅1#墩）后方施做3排鋼管樁,樁長(zhǎng)15m（圖6）。

圖6 鋼管樁布置示意圖

（2）施工工藝流程

① 施工準(zhǔn)備：平整和清理場(chǎng)地；測(cè)量定位放線；標(biāo)出樁心位置，并用石灰撒圈標(biāo)出樁徑大小和位置；標(biāo)出打樁順序和樁機(jī)開(kāi)行路線，并在樁機(jī)開(kāi)行部位上鋪墊碎石。

②鉆孔:因鋼管樁孔徑較大，本項(xiàng)目采用地質(zhì)鉆機(jī)成孔,將鉆機(jī)安放在指定位置，水平放置，防止傾斜；水管與鉆桿接在一起，緩慢鉆進(jìn)；進(jìn)深2m時(shí),需要接一次鉆桿，直至鉆深到設(shè)計(jì)有效深度。并用濃水泥漿護(hù)壁，清孔后下鋼管再灌注水泥漿。

③下管:本工程鋼管樁采用外徑 Φ203mm內(nèi)徑Φ187mm的無(wú)縫鋼管,鋼管樁在工廠分段制作后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼接,搭接部位采用套筒搭接焊，套筒高度不小于鋼管樁直徑兩倍，套筒壁厚不小于鋼管樁的壁厚，在套筒四周進(jìn)行焊接，焊縫飽滿 。并在鋼管樁上鉆出漿口，直徑10mm，間距100mm，出漿孔呈梅花型交錯(cuò)布置。

④清管:樁孔清洗后及時(shí)將預(yù)先制作好的鋼管放入孔內(nèi)，鋼管露出地面200mm。便于接入注漿管。

⑤注漿:本工程注漿材料采用水灰比為0.45的純水泥漿，水泥選用普通42.5硅酸水泥；為提高漿體的早期強(qiáng)度，水泥漿中加入適量的早強(qiáng)劑。水泥漿采用專用機(jī)械拌制，把拌制的水泥漿放入灰槽內(nèi)，然后由注漿機(jī)注漿。注漿自孔底至孔口灌漿，在灌至孔時(shí)，進(jìn)行封孔灌注，保證鋼管壁與孔壁的膠結(jié)。

⑥壓頂梁施工:綁扎壓頂梁鋼筋→鋼筋自檢后報(bào)驗(yàn)支設(shè)壓頂梁側(cè)模并加固→檢查、驗(yàn)收→壓頂梁砼澆筑→砼養(yǎng)護(hù)→模板拆除。

4 施工過(guò)程中的異常情況處理

（1）由于本工程地質(zhì)情況復(fù)雜,在錨孔鉆造的過(guò)程中多次出現(xiàn)塌孔、縮孔等異常情況,為保證錨孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度,在部分錨孔鉆造中采用了套管跟進(jìn)的施工技術(shù)，保證了錨索能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（2）本項(xiàng)目錨索較長(zhǎng)，注漿時(shí)容易發(fā)生進(jìn)漿管堵塞的情況,可通過(guò)對(duì)進(jìn)漿管堵塞的錨索采取補(bǔ)設(shè)回漿管、利用原回漿管灌漿、并提高灌漿壓力等方式進(jìn)行處理。

（3）為了限制坡體在錨索作用下的變形過(guò)大甚至破壞,進(jìn)而導(dǎo)致錨索損失部分預(yù)應(yīng)力,可適當(dāng)增大錨墩面積,提高錨墩與坡面的有效接觸面積,達(dá)到加固的目標(biāo)。

（4）鋼管樁在下管過(guò)程中,由于鋼管自重大,焊接后總長(zhǎng)度較長(zhǎng),容易發(fā)生傾斜、卡管等異常情況,為保證鋼管樁的有效長(zhǎng)度和垂直度,施工過(guò)種中采用了挖掘機(jī)配合鉆機(jī)、加以人工輔助的方式進(jìn)行下管。

5 加固效果

通過(guò)采用鋼管樁與預(yù)應(yīng)力錨索框架梁相結(jié)合的綜合治理方式對(duì)龍泉大橋橋下高邊坡進(jìn)行加固施工,彌補(bǔ)原錨固工程的錨索預(yù)應(yīng)力損失,為坡體增加了一定的鋼性支撐,有效地減緩了邊坡土體的蠕動(dòng)變形,對(duì)防止地基土體剪切破壞和喪失穩(wěn)定性方面起到了積極的作用。本工程在施工期間，對(duì)橋臺(tái)與邊坡進(jìn)行了裂縫與沉降的觀測(cè)，從2015年8月的觀測(cè)結(jié)果看出，施工期間橋臺(tái)與邊坡的裂縫和沉降沒(méi)有明顯的變化；項(xiàng)目完工后，檢測(cè)單位后期對(duì)橋梁進(jìn)行監(jiān)測(cè)，橋梁病害沒(méi)有繼續(xù)發(fā)展，運(yùn)行情況良好，實(shí)踐證明,該加固方法對(duì)于類似的高邊坡加固施工是可行有效的。

6 結(jié)語(yǔ)

高速公路邊坡防護(hù)與加固是一項(xiàng)復(fù)雜的長(zhǎng)期的工程，對(duì)于高速公路的正常運(yùn)行以及自然生態(tài)環(huán)境有重要影響。所以，一定要重視高速公路的邊坡防護(hù)與加固工作。在高速公路工程建設(shè)中，應(yīng)該綜合分析影響邊坡穩(wěn)定的因素，并根據(jù)工程所在地的地質(zhì)情況等實(shí)際工程狀況，來(lái)選擇采用經(jīng)濟(jì)實(shí)用，合理有效的邊坡加固措施，從而保證高速公路的安全可靠。

[1]JTGT523-2008，公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JGJ85-2002，預(yù)應(yīng)力筋用錨具技術(shù)規(guī)程[S].

[3]賈躍斌，蘇桂萍.高速公路邊坡防護(hù)探討[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2012（6）.

[4]福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院.福銀高速公路南平段龍泉大橋橋下邊坡加固工程設(shè)計(jì).