高速公路高边坡防护中预应力锚索施工技术.pdf
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1、总658期2023年第28期(10月 上)1 工程概况1.1 项目介绍汕(头)湛(江)高速公路清远清新至云浮新兴段土建工程施工第TJ2合同段位于广东省清远市清新区三坑镇和太平镇,线路全长15.439 km(K8+700K24+000,含长链138.882 m);公路等级为双向四车道高速公路,设计时速V=100 km/h,沥青混凝土路面;有互通式立交 2处;大中桥 9座,计长 2 331.8 m;隧道 1座,计长791 m以及其他构造物工程等。YK21+570YK21+865.32 右侧深挖方边坡位于太平镇排涝村附近,线路从山坡中部平行地形等高线通过,经过处地形陡峻,自然地面坡角较陡,该段右侧边
2、坡的最大开挖高度约为65 m1。1.2 地形地貌场区属于低山丘陵地貌,山体较高大,形态复杂,山坡陡峭,山体底部为残坡积阶地沟谷。线路切割的山体呈陡坡状,山坡自然坡度 2025,倾向 128,山坡植被较为发育,主要为灌木、杂草等;山坡底部零星散落村庄,有乡村公路通过,交通条件较便利。1.3 地层岩性根据场区内钻探揭露和现场工程地质调查,场区内地层揭露上覆第四系全新统残积层(Q4el)粉质黏土;泥盆系中下统桂头群(D1-2gt)石英砂岩。根据地勘钻孔资料,粉质黏土容重19.5 kN/m3、黏聚力20 kPa、内摩擦角22;强风化花岗岩容重21.5 kN/m3、黏聚力26 kPa、内摩擦角28。2
3、预应力锚索加固特点、受力机理及关键技术问题分析2.1 预应力锚索加固特点预应力锚索在加固公路高边坡时通常是和框架梁结合在一起,其加固特点主要有以下几方面2:实现工程和自然环境的协调。预应力锚索锚固于边坡岩体中提高了潜在滑动体的抗滑力,而框架梁内放入植生袋或植草能对边坡表层岩土起到防护作用,可防止坡面冲刷、风化剥落,美化自然环境;变被动防护为主动防护,锚索施加预应力后能部分恢复开挖坡体所失去的侧向支撑力,使边坡岩土体处于“三向受压状态”,减缓岩体松弛,防止边坡病害条件恶化;减小边坡开挖量。预应力锚索适用于加固自然斜坡较陡的高边坡,能大幅减少开挖工程量,降低边坡开挖对自然生态环境的破坏,避免了大面
4、积开挖引起的各种边坡病害。2.2 预应力锚索受力机理单独使用预应力锚索对高边坡进行加固,锚索拉力过大会导致边坡表层变形。同时,边坡表层变形过大也会导致锚索预应力损失。由图1可知,预应力锚索的理论承载力来源于三部分:钢绞线的抗拉强度、钢绞线与注浆体的黏结力、锚固体与周围岩土体的黏结力。但在高速公路项目中,预应力锚索的受力更加复杂,主要原因在于:钢筋混凝土框架梁与边坡接触面积大,会起到传力和锚墩作用,可以约束坡体在锚索拉力作用下的变形,确保锚索更好地发挥锚固作用3。图1 预应力锚索受力分析收稿日期:2023-03-02作者简介:戴湘波(1988),男,湖南武冈人,工程师,从事路桥施工工作。高速公路
5、高边坡防护中预应力锚索施工技术戴湘波(广东冠粤路桥有限公司,广东 广州 511400)摘要:为保证公路高边坡施工质量,以汕(头)湛(江)高速公路YK21+570YK21+865.32右侧深挖方边坡为研究对象,重点分析了预应力锚索加固特点、受力机理及关键技术问题,对预应力锚索施工中的钻孔、注浆、锚索张拉锁定、框架梁施工等工序质量控制方法进行探讨,利用钢弦式锚索应力计对锚索锁定后的应力损失规律进行分析。关键词:高速公路;高边坡;预应力锚索中图分类号:U416文献标识码:B118交通世界TRANSPOWORLD高边坡的坡体一旦产生变形,土体下滑会产生平行于潜在滑移面的滑坡推力,锚索上拉力随坡体变形而
6、不断变化。同时,框架梁也会在一定程度上阻止滑动体下滑,框架梁上内力也随之改变。为便于分析框架梁对预应力锚索受力的影响,假设框架梁为弹性纂,将锚索拉力视为作用在框架梁节点集中荷载。锚索预应力是主动施加的,坡面变形可利用“弹性地基梁理论”进行计算,见式(1):k=pts(1)式(1)中:k为边坡岩土体变形系数;pt为预应力锚索拉力;s为边坡坡面变形。2.3 预应力锚索关键技术问题1)荷载外力确定高速公路高边坡的地质情况决定边坡病害类型、破坏模式等,故预应力锚索的外力主要取决于边坡地质条件。对于已发生病害的高边坡,结合其破坏特征,可利用数值计算软件反算出破坏时的岩土体参数、破坏力大小,并据此开展边坡
7、工程治理;对未破坏的高边坡,需要将其作为工点单独设计,通过钻探等手段获取详细的地勘参数,结合现场外业调查,预测边坡可能出现病害的类型、规模、破坏力等。2)刚度匹配为确保框架梁对边坡岩土体框箍作用的充分发挥,钢筋混凝土框架的整体刚度应与边坡坡面刚度相匹配。如果高边坡地质条件好(坡面岩体坚硬、完整),则坡面刚度较大,抗变形能力强,此时框架间距可取大值,框架梁截面尺寸可取小值;如果高边坡地质条件差(坡面岩体软弱、破碎),则坡面刚度小,抗变形能力差,此时应减小框架间距,加大框架梁截面尺寸。需注意,预应力锚索布置较密,还要考虑群锚效应。3)长期工作效应高速公路运营时间长,必须保证预应力锚索在长期工作期间
8、不能失效,否则可能造成严重的交通事故。高边坡预应力锚索的长期工作效应可从两方面考虑:一方面,锚索预应力的损失。锚头夹具回缩、张拉顺序等引起的预应力损失,可通过超张拉补偿。而钢绞线松弛、地层徐变、混凝土收缩等引起的预应力损失,要进行二次补张拉4;另一方面,锚索防腐处理。预应力锚索体的腐蚀问题十分复杂,影响因素也较多。国内外工程案例均表明,锚索体如不采取防腐措施,510年后将因腐蚀损失一大部分预应力,导致锚索失去加固效力。3 预应力锚索施工要点探讨3.1 施工原则为保证高速公路高边坡施工安全,边坡土石方开挖前施工单位应依据公路路基施工技术规范(JTG/T 36102019),制定“分层分块开挖顺序
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