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锚杆挡土墙在公路岩石边坡中的应用

2019-12-06张鑫

中国科技纵横 2019年19期
关键词:公路

张鑫

摘 要:锚杆挡土墙指的是利用锚杆技术,使其形成挡土墙结构物,从而增加边坡的稳定性。锚杆是一种受拉构件,锚杆与挡土墙结构联合使用所起到的效果十分理想,在施工中,将锚杆的一端设置在工程结构物中,再将另一端锚固在地层中,这种利用锚杆和地层的锚固力的方式增加了边坡的稳定性。因此在岩土工程中,锚杆挡土墙得到了极为广泛的应用。基于此,文章对锚杆挡土墙的特性及作用进行了总结,对岩土工程中锚杆挡土墙的应用要点分析,概述了施工流程,从而更好的确保公路岩石边坡的稳定性。

关键词:锚杆挡土墙;公路;岩石边坡

中图分类号:U417.11 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2019)19-0093-02

0 引言

在公路工程修建过程当中,经常会遇到一些比较特殊的地形和地质,在这些比较复杂地质条件下,通常选用比较稳固与承载能力比较强的质量均匀的锚杆挡土墙施工,通常情况下可以抵抗侧面方向上的土体产生的压力,主要用在支撑路基填土、防止产生填土坍塌问题,同时又可以防止公路路基受到周围水体的冲刷;其还是一种是方便施工与快速施工的有效方式,也是增加墙体使用寿命和减少以后运营维修工作量和维修成本,主要是对锚杆挡土墙施工工艺和施工进度加以提升,保证工程施工可以更加高效和保证施工很高的施工质量,提升对锚杆挡土墙施工前期准备工作、施工过程中的安全监理,充分保证挡土墙施工质量安全,對工程有着重要的影响。同时在锚杆挡土墙施工过程中,对堆石混凝土的运用非常普遍,可以在一定程度上提升了工程施工的稳定性,当然在锚杆挡土墙挡墙的使用中还得结合工程成本和公路等级综合考虑。某高速公路岩土边坡,坡度较陡,为了确保边坡的稳定性,采用锚杆挡土墙对其进行处理。

1 锚杆挡土墙的特性及作用

1.1 特性

很多工程设计都会遇到建筑高差大、施工场地不平等问题,这些状况都增加了施工难度,因此在施工过程中既要考虑减少工作量又要顾及建筑场地的实用性及美观性,有效的降低工程成本及缩短工期。针对这些问题,建筑工作者对岩土工程中挡土结构进行了深入研究,同时取得了较大的进展,经过多次的对比分析可知,锚杆挡土墙是一种新型支挡结构,它具有体积小、施工简单、安全性高、牢固性好等特点,从而使其在高边坡防护工程中得到了广泛的应用。

1.2 作用

锚杆结合挡土墙结构能够提高地基的承载力,锚杆与挡土墙对地基的承载力都有提升作用,同时降低地面建筑的压力;随着我国工程建设的快速发展,很多工程建设项目的设计缺乏科学性及合理性,从而使得滑坡、泥石流等地质灾害时间频繁发生。在传统施工中,锚杆与重力挡土墙都是分开型结构,但是受到锚杆与挡土墙结构及稳定性的影响使其也存在一些缺陷;对于这两种结构,一些单位依然无法做出精准的计算,因此我国一些地区仍然因为挡土墙出现缺陷而使地基出现问题,而锚杆联合挡土墙会在很大程度上提升地基承载力,从而有效降低事故的发生率,在新时期的建筑工程建设施工中的高边坡防护方面发挥了极大的作用。

2 岩土工程中锚杆挡土墙的应用要点分析

2.1 计算岩土压力

在设计锚杆挡土墙时,必须开展土压力计算。挡土墙的侧向压力值大小与墙基岩土力学的性质、墙体高度、墙体支护结构特点及支护结构的位移大小及方向等因素有关,而锚杆挡土墙的构造较为特殊,侧向压力值受到的影响因素更为复杂;现阶段,理论上还缺少精确的计算方式来真实的反应出不良影响因素。现在一些执行规范中通常采用土压力系数来反映出锚杆挡土墙的侧向作用力;在增大或减小系数时都是凭着工作经验来决定,因此在实际中还需要深入的研究。

2.2 岩土工程中锚杆挡土墙的设计方案

首先确定好锚杆挡土墙的设计方案。锚杆所选择的钢绞线强度等级为1960MPa,间距为3m(垂直)*3m(水平);锚杆成孔直径为130mm,倾角为25°,锚固段长度6-10米,锚固地层为基岩。第二、本文中所设计的方案采用C20混凝土,例如在面层施工中采用浇灌C20混凝土,将钢筋网设置在边坡的上下层,其厚度设定为300mm。对锚杆端部施工时采取现浇C20混凝土,同时对锚杆底墩给予防腐处理,从而确保锚杆底墩的质量;在实施框架柱施工时,也要浇筑C20混凝土,框架柱梁截面尺寸为400mm*400mm,同时在水平、竖向框架梁的交叉点布置锚杆。第三、对于竖向框架梁的施工,要对坡顶悬臂部分进行设计,当坡顶悬臂高度超过2.5米时,在构造上设置一排土钉,目的是为了防止变形的发生;所使用的土钉为1φ25钢筋钉,间距为3米,直径为100mm,长度为12米;此外,为了确保框架梁的质量,可在框架梁方格中设置排水管。

2.3 锚杆结构物的计算

(1)计算面层及框架梁时,可采取弹性理论进行计算,分析面板上的实际荷载情况,设置对应的系数;永久荷载以土压力为主,分项系数取值1.2;在计算对测压力时,要对地面荷载加以分析,取值1.4。(2)确定锚杆后,必须合理选择锚杆材料及长度。这是由于锚杆的作用非常关键,因此一旦出现问题,就会严重影响工程质量,存在安全隐患。按照相关规定将锚杆的安全系数设定为K=2.2。选择钢筋材料时,既要考虑安全系数、质量等问题,还要全面考虑锚杆的锈蚀问题。(3)上文所选的案例为公路边坡,因此设计重点应放在安全性上,必须做好防震处理。原定防裂度为7°,通过研究后将其提高到9°。此外,还要计算偶然荷载系数,再充分考虑水平及垂直荷载的系数值。

3 锚杆挡土墙的施工流程

锚杆挡土墙具体施工流程为:土方开挖、钻孔、制作锚杆、安装并灌浆、安装钢筋网片及泄水管、喷射混凝土;并且需要从上至下分层逆作施工。土方开挖前要放样并核实原始地面数据,避免超挖或欠挖。土方开挖要按照先上后下的顺序进行,同时需根据岩土层的情况来确定分层开挖的深度,在完成机械挖掘后再由人工对坡面实施修整,以便将平整度控制在规定范围内。钻孔:钻孔施工前在边坡表面铺设3cm厚度的混凝土,当钻机送达预订机位后,逐步调整钻杆、钻头的位置,确保钻头运行轨迹满足设计要求,同时做好钻进深度记录工作;当钻孔完工后,还需使用空压机对孔中碎屑进行清理。锚杆的制作、安装及灌浆:制作锚杆的全部材料都要在现场检验,在得到监理确认后方能使用,要集中制作锚杆,妥当存放,切忌直接放置在地面上,以免生锈;锚杆制作进度要与钻孔和锚杆安装进度相一致;最后锚杆制作完成后必须测量、检验锚杆的长度、直径及套丝情况,确认符合要求后才能进行安装。锚杆的安装:进场的锚杆材料必须经过监理验收合格并签字后使用,为了确保锚杆的准确度,在安装前应预先安装对中支架。成孔后,组织施工人员立即安装锚杆,安装的锚杆需漏出地面部分不低于12cm并且超过喷射混凝土面5cm以上。注浆施工:注浆前必须对材料实施配试,严格控制材料水灰比及减水剂的使用量,同时确保管路的畅通性;一般情况注浆分为主体和辅助两个阶段;首次注浆时,必须使用细筛网过滤浆液,将大颗粒去掉后使用;注浆时使用注浆泵及管路将注浆液输送到孔底,注浆与拔管要同时进行,当孔口益浆或排气管无气体排出后停止注浆。第一次注浆硬化后,检查所有注浆孔,如有未注满的孔道应给予二次补浆。安装钢筋网片、泄水管及喷射混凝土:钢筋网片的安装要牢固可靠,实际施工时可采取固定插入土中的钢筋,并将架立钢筋作为支架,保护层厚度要大于3cm。利用钢筋将泄水孔固定在边坡上,按照施工图纸将泄水管坡度控制在7%以内;在喷射混凝土施工时要将裸露在外的管口临时堵塞,以防混凝土进入管道造成堵塞。喷射混凝土:混凝土从喷头中出来后垂直喷射到作业面上,速度非常快,喷射过程伴随水泥骨料的撞击、挤压,无需振捣也会使其密实度良好。

4 结语

本文对锚杆挡土墙在公路施工挡土墙的运用分析,从中可以总结出在当前工程施工中,锚杆挡土墙的有效运用,对工程施工的质量与效率方面都有着非常明显的提升,这项施工工艺在未来的发展历程中有着非常广阔的前景。相关的施工单位和管理部门,必须要对锚杆挡土墙施工技术加以重视,不断的进行研究和开发,这对推动我国建筑行业发展以及保证社会经济长远发展都有着至关重要的意义。总之将锚杆挡土墙应用于岩土工程中,能够解除地形与高边坡的限制,提高工程质量,还能节约工程造价,安全性高,因此被广泛的应用于各种工程中,使用前景极其广阔。

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