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预应力锚索桩板墙防护高填方施工技术研究

日期：2016-3-24 13:55:58　来源：转载　浏览数：
　

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1· 工程概况及施工特点分析
广东省大( 庆) 广( 州) 高速公路广东连平－从化段主线按照双向六车道高速公路标准设计，路基宽度33. 50m，设计车速100km/h。S16 施工合同段主线起讫桩号为K96 + 650 ～ K103 + 200，路线长6. 55km，其中桥梁9 座，共2. 79km，路基全长3. 76km，项目合同工期20 个月。本合同段高填深挖路基多，平均填土高度约25m，其中K99 + 330 ～ +520 段最大填土高度51. 5m，路基沿冲沟失稳变形的可能性较大，设计在路基左侧85 米左右的冲沟出口设置预应力锚索桩板墙，以防止路基沿冲沟沟底发生大规模横向滑移，确保路基的稳定性。预应力锚索桩板墙设置横断面见图1 所示。

     气象条件: 项目区属南亚热带季节风气候，干湿季节明显，春夏温和多雨水。该区全年平均降雨量1779. 2 ～ 2200mm，主要集中在4 ～ 9 月，以6 月达到最高值，年降水量最大值达2728. 3mm，常年平均降雨157d，是我国多雨区之一。
    工程特点: 高填深挖路基多，且被9 座大桥分为10 段，工期紧，任务重，施工组织难度大; 广东4 ～9 月为雨季，雨季时间长，基本无法进行填方施工;考虑沿线征地费用和隧道布设，线路布设偏高，沿线基本呈“桥接挖方，挖方接桥”的状况，设计为考虑土方平衡，有多处高填方路段。因此如何保证高填方路基在雨季来临之前保质保量完成是关键。
    2· 预应力锚索桩板墙施工技术
    ( 1) 先填后锚工法: 先施工支挡体系和路基填筑，后施工预应力锚索。支挡体系施工完成后分层填土至锚索孔以上适当位置，接着进行预应力锚索分级张拉、封锚施工，照此循环直至施工完成。该种施工方法有利于路基压实，降低了锚索受意外伤害的概率，但增加了边坡在未锚固之前保持稳定的多余填土量及钻孔及注浆的工程量。
    ( 2) 先锚后填工法: 先施工支挡体系和预应力锚索初张拉，再进行填方施工，然后进行分级张拉、封锚，以此循环直至施工完成。这种施工方法减少了保持边坡稳定的多余填土量，有利于保障锚固段注浆质量并减少了注浆量的无效损耗，但预应力锚索易受意外损伤。
    ( 3) 填锚结合工法: 该工法结合了上述2 种方法的特点，先施工支挡体系并填筑至锚索孔以上，然后注浆锚固，继续填土后进行初张拉，然后再填土后进行分级张拉、封锚，如此循环，直至完工。该方法可避免锚索的意外损伤，但对填土压实度有影响，且不能平行施工，影响工程进度。
    以上3 种预应力锚索桩板墙施工工法究竟采用哪种，可根据以下情况进行选择:
    ( 1) 工期: 如果工期比较紧，则可以选择先锚后填，提前进行预应力锚索施工; 反之则可以选择其他工法。
    ( 2) 工程地质情况: 如果边坡陡峻，安装脚手架安全隐患大，不经济，且锚索钻孔施工难度较大的，可以选择先锚后填或填锚结合的工法; 反之则可选用先填后锚的工法。
    ( 3) 工程重要系数: 对于不允许出现较大挠度和弯矩工程，重要系数较高，要采用先填后锚的工法，确保工程质量。反之则可采用其余2 种工法。
    ( 4) 压实度: 由于先锚后填和填锚结合工法都会对路基填筑压实造成一定的影响，因此对于对压实度要求较高的路基工程，要选用先填后锚的工法; 反之则可采用其他工法。
    3· 预应力锚索桩板墙防护高填方施工工序选择
    本段填方最大填土高度51. 5m，雨季时间长，路基沉降变形的可能性较大。因此，在雨季来临前完成本段预应力锚索桩板墙及高填方施工尤为重要。施工时高填方路基必须早开工，路面基层尽量晚开工，以使高填方路基有充分的工期沉降时间。但桩板墙施工较慢，如果在其施工完成后再进行路基填筑，将无法保证此段路基填筑在雨季之前施工完成。
    本段预应力锚索桩板墙只设单排锚索，结合预应力锚索桩板墙各种施工工法适用情况，采用先填后锚施工工法，并在实际施工工序上进行调整，具体施工过程如下:
    路基填筑施工与桩板墙施工同步进行，在路基填筑时预留桩板墙后填方空间，待抗滑桩施工完成后，安装挡土板，进行桩板墙后填方施工。填土至高程329. 825 台阶时施工锚索，分级张拉完成后锚固、继续上部填土。施工过程见示意图2。

    锚索张拉分5 级进行，即: 设计张拉力的25%、50%、75%、100% 及110%，最后以及稳定20 ～30min，其余每级稳定2 ～ 5min。
    4· 施工质量控制
    ( 1) 高填方路基每侧超宽50cm 填筑，严格按照30cm 松铺厚度分层填筑并压实。此冲沟处下路堤长度小于100m，压实度提高1%，即不小于94%。待进行墙后填方施工时，将已填筑路基边坡从上至下挖成宽度3m、高度2m 的台阶，台阶顶面做成4%的内倾斜坡，并用小型夯实机具加以夯实，以保证路基整体压实度。
    ( 2) 墙后填方除按照一般的填方施工控制外，填筑前采用液压夯实机对基底进行夯平压实，并在每填高3m 处铺设一层土工格栅，防止路基产生严重的沉降变形。土工格栅材料采用单向拉伸高密度聚乙烯土工格栅，拉伸强度≥120kN/m; 屈服延伸率≤11. 5%。纵向5%伸长率时的拉伸强度不小于65kN/m，纵向2%伸长率时的拉伸强度不小于33kN/m，幅宽2. 0m。
    ( 3) 沉降稳定观测: 施工前，在离路基沉降区范围以外的稳定区域埋设2 至3 个观测基点，用全站仪及水准仪精确定出基点的标高及基线的方位; 在路堤坡脚处、坡脚以外2m 和4m 处分别埋置3 个测点，测点用15 × 15 × 150cm 的钢筋混凝土桩制成; 同时在桩板墙墙顶设置沉降及位移观测钉，对路堤施工实行动态监控。在路基填筑前根据基点的标高及基线的方位用全站仪观测定出测点的初始位置，并作好记录;在路基填筑过程中，每天对测点进行一次观测( 测点位移变化不大时，可3 天一次或7 天一次) ，并记录观测数据。当观测到地基沉降处于不稳定状态时，必须立即停止填筑，并采取相关措施进行处理，待路基稳定后方可继续填筑。
    ( 4) 挡土板后设置碎石滤水层，回填砂砾和一定量的挖方石渣，使渗入路基中的雨水可以顺利的从挡土板泄水孔排出，以保证锚索桩板墙长久不受雨水的侵蚀，从而保证路基的工程质量。
    ( 5) 锚索拉力监控: 采用振弦式锚索测力计对锚索拉力进行测试。测力计安装在工作锚具和承压台之间，对锚索在各工况下的拉力变化情况进行监测。锚索测力计安装前将承压台打磨光滑、平整，使测力计轴心与锚索中心线对齐，承压台在锚索张拉前要具有足够的抗压强度。测力计与承压台紧密接触，以确保锚索测力计受力均匀。
    5 ·结语
    对于工期紧、填方高度大、经历雨季时间长的高填方路基，完工后产生严重沉降变形的可能性较大。本文结合工程特点及预应力锚索桩板墙施工工法，对高填方路基施工技术进行了优化调整，有效地缩短了工序衔接时间，保证高填方路基有充分的工期沉降时间。通过合理调控施工工序，通过控制每道工序的施工质量，2 使路基的稳定性和后期公路运营的安全性都得到了保证，达到了预期的目标，对于其他相类似的高填方施工有一定的借鉴作用。