张启学

(中国水电建设集团十五工程局有限公司，陕西 西安 710065)

1 工程概况

某高速公路工程AK0+690～LK30+850段路基属陡坡路基深挖路堑，场区地处侵蚀中山区斜坡地带，覆盖层主要为残坡积灰黄色砂质黏土夹碎、砾石，下层岩性为全～强风化石英砂岩，岩体碎裂，结构松散。该段右侧深挖路堑边坡最大开挖高度46.5 m，边坡防护形式第一、二级边坡为锚杆框架梁，第三级边坡为预应力锚索桩板墙，第四级与第五级边坡为预应力锚索框架梁。其中第三级边坡预应力锚索桩板墙抗滑桩桩中心间距5 m，桩长24 m(锚固段长14 m，外露段10 m)，矩形抗滑桩尺寸2.0 m×3.0 m。预应力锚索长38 m(锚固段长10 m)，挡土板墙顶部至底部厚32 cm～40 cm渐变。

2 预应力锚索桩板墙施工工艺

通常预应力锚索桩板墙施工在开挖本级边坡土石方后先施工抗滑桩下部锚固段，后施工上部外露段，然后施工挡土板墙，挡土板墙施工完成并达到强度要求后进行墙后填土，最后进行预应力锚索施工。该方法工序复杂，且边坡开挖后不能及时防护，由于边坡岩体破碎，长时间裸露存在很高的安全隐患，也给下方抗滑桩施工带来较大的安全风险。本工程施工对其工序进行了优化调整，在预应力锚索桩板墙上级边坡开挖防护后，先不开挖本级边坡，而是先将抗滑桩外露段和锚固段一起施工，后开挖外露段外侧边坡土石方，然后进行护面挡土板墙的现浇施工，最后施工预应力锚索。这样既减少了开挖边坡的裸露时间，又大大降低了抗滑桩施工时的安全风险，同时省去了墙后填土工序，简化了工序流程，保证了施工安全和质量。

2.1 施工工艺流程

总体施工工艺流程为：施工准备→抗滑桩开挖→混凝土护壁→桩孔验收→钢筋制安→桩身混凝土浇筑→开挖外露段外侧边坡土体→挡土板墙现浇→预应力锚索施工。

2.2 施工工艺

2.2.1 抗滑桩施工

1)桩身开挖的准备工作。

施工前在靠近桩位边坡上设置边坡变形观测点，平整场地，修筑和硬化作业平台并在场地四周做好临时截排水沟截排外来流水。

2)测量放样。

依据设计图纸，进行桩位的现场施工放样，并在桩位四周放样出4个护桩，便于孔桩作业人员能够自行复核校对。

3)抗滑桩孔口部分处理。

按照现场放样，进行抗滑桩孔口施工。按照抗滑桩尺寸开挖桩内土体，下挖至1 m时，采用与桩身同等级混凝土施作锁口和护壁。锁口比护壁超厚30 cm，并和护壁混凝土一起浇筑，顶面高出地面30 cm以上，用来防止桩孔开挖时井口沉陷和截挡雨水倒灌。

4)设备安装。

锁口护壁施工完成后在孔口平台上安装卷扬机提升设施，用来提升吊桶出渣及下送护壁混凝土。卷扬机配重应进行计算配置，保证最大起吊重量时无倾覆。

5)桩孔节段循环开挖、支护。

a.掘进：抗滑桩掘进依据现场岩性，采用人工或风镐开挖，遇到岩质较硬段时，需浅眼爆破开挖，爆破钻孔及用药量参数要现场试验确定，并及时根据开挖岩体情况动态调整。当开挖遇到较大渗水或不良地质情况时，须调整开挖进尺和护壁参数，并立即进行护壁施工以防塌孔。

b.出渣：桩基开挖采用提升吊桶出渣，提升设备必须安装限位装置，每次装渣量不超过吊桶的2/3；孔口采用人工小斗车运输。

c.护壁：桩孔护壁根据围岩情况配置护壁钢筋，钢筋一般采用12 mm或14 mm的螺纹钢筋，钢筋间距25 cm。护壁模板采用定制钢模板，每仓护壁模板顶搭设水平向混凝土存料平台，便于存料及人工入仓混凝土。护壁厚一般为20 cm，混凝土使用C25混凝土，采用吊桶下放至存料平台上，人工铁锹入仓，采用小型插入式振捣棒振捣。护壁每节按1 m控制，不良地质段按30 cm～50 cm控制，做到随挖随护，防止塌孔和确保施工安全。挖孔与护壁施工尽量连续作业，不得中途停顿及长时间停放。桩底2 m范围内须人工开挖，保证桩底基岩的完整性。

d.抗滑桩临时支撑系统：由于抗滑桩为方形截面，不利于结构稳定，尤其是遇到严重渗水、突水、涌泥、流沙等不良地段，护壁更容易破坏坍塌，故在这些地段需进行护壁的临时支撑。在四周护壁混凝土中心预埋U型钢筋，紧贴护壁四周用Ⅰ12工字钢与预埋钢筋焊接形成围檩，然后用制作好的十字形Ⅰ12工字钢十字居中直角对撑，视现场情况每50 cm～100 cm一道。桩基终孔后从上至下依次拆除支撑工字钢，并对孔底采用混凝土封底。

6)钢筋制安。

抗滑桩钢筋在孔内绑扎，纵向主筋采用直螺纹套筒连接，逐根下放入孔内。主筋与箍筋按图纸定位绑扎，间距均匀，绑扎牢固，一次成形。

钢筋制作安装时在箍筋内侧预埋设4根φ 57 mm×3 mm超声波检测钢管，钢管长度与桩等长，后期用于检测桩身完整性。检测管底部采用钢板焊接密封，管内注入清水，顶端口加盖封闭，以防落入杂物造成孔管堵塞。

7)桩身混凝土灌注。

桩身混凝土通过导管下料，出料口距混凝土浇筑面不宜超过1 m，混凝土采用φ 70 mm插入式振动棒振捣，振捣时尽量避免碰撞钢筋，混凝土水平分层浇筑厚度不宜超过30 cm，振捣棒插入下层混凝土5 cm以上，确保层间结合良好，防止产生断桩。振捣要快插慢提，均匀密实，桩基混凝土应一次性浇筑完毕。

8)桩基检测。

待桩基施工完毕达到14 d龄期后进行100%的完整性检测。

2.2.2 挡土板墙施工

抗滑桩施工完成后，按设计进行桩身外露段边坡土方石开挖施工。开挖采用挖掘机分层开挖，开挖时以抗滑桩护壁混凝土为分界，确保不破坏护壁混凝土，尽量保证开挖后断面齐整。土方石开挖至设计断面后，在抗滑桩身进行连接筋钻孔，钻孔直径39 mm～42 mm，孔深深入抗滑桩内1 m，孔内注入化学胶封孔。连接筋采用32 mm螺纹钢筋，外露段设直角弯钩，伸入挡土板墙横向钢筋内侧，每根抗滑桩连接筋横向设置两排，纵向间距25 cm。

桩身连接筋植入施工完成后，进行挡土板墙钢筋施工，钢筋现场绑扎，横向钢筋与连接筋焊接牢固。挡土板墙模板采用钢模，从下往上立模浇筑，每3 m分仓，10 m分缝，泵送入仓，振捣密实。

在抗滑桩及挡土板墙施工时按设计图纸位置提前预留锚索孔。

2.2.3 预应力锚索施工

在挡土板墙混凝土强度达到设计强度后，方可施工预应力锚索。

1)钻孔：用钢管搭设脚手架及锚索施工作业平台，在已施工挡土板墙上找出预留的锚索孔，钻机采用潜孔冲击钻，钻孔直径为130 mm，钻机就位后按设计角度进行钻孔，钻孔深度为锚索设计长度另加0.5 m以上，严格控制钻孔角度和钻孔方向。钻进过程中若出现不回风、塌孔、卡钻等现象或因地质岩层破碎、裂隙发育等复杂地质条件，应进行孔道固结灌浆处理。

2)制索及安装：钢绞线采用无粘结钢绞线，按设计长度采用切割机切割满足锚索设计及张拉操作要求(一般为0.8 m)的长度，切口整齐无散头，锚固段除去油污，用扩张环、紧箍环把已处理好的钢绞线按设计图要求组合在一起制成锚索，锚索上应有一根通至底部的灌浆管。锚固段每隔1 m将钢绞线用φ 65紧箍环和φ 100扩张环固定，以使其成枣核状，在锚索端头套上φ 78钢管导向帽。预应力锚索验收合格后采用人工安装人工推入。

3)注浆：锚索安装完成后用M30水泥砂浆进行注浆，砂浆用搅拌机拌和。注浆用量一般为设计用浆量的120%，不良地质段要超灌处理，注浆至孔口返浆并浆面稳定后停止。

4)锚头斜托混凝土浇筑：锚头斜托采用定制模具，混凝土浇筑时保证斜托顶面与锚孔轴线垂直，混凝土浇筑结束后将承压钢板固定在斜托顶面上。

5)锚索张拉：锚孔注浆体强度达到设计要求后即可进行张拉，先进行初值预拉，后预应力张拉。张拉时预应力值分成3级～5级进行循环张拉，每级的张拉荷载为设计张拉力的1/3～1/5。每次循环间隔时间，岩石地层1 h为宜，土质地层24 h为宜，分级张拉时每次加载需稳定20 min左右。张拉预应力采用引伸量与张拉力双控，以引伸量为主，引伸量误差±6%范围。张拉结束后观察3 d，若预应力损失过大则进行补张拉。

6)自由段封孔注浆及封锚：预应力张拉完成后在自由段立即注入M30水泥砂浆封孔，注浆管从预留孔插入至锚固段，边拉边注浆，注浆至锚索孔饱满密实。自由段封孔注浆完毕后，进行锚索承载能力检测，合格后用砂轮切割机切除多余的钢绞线(保留不小于5 cm的防滑段)，最后用C30细石混凝土封锚。

3 施工安全及质量控制

1)抗滑桩隔桩分节开挖，开挖一节防护一节，并在开挖过程中随时复核校正垂直度和截面尺寸。

2)抗滑桩孔口四周必须设置不低于1.2 m的安全防护围栏，围栏须牢固可靠，并用密目网进行封闭，安设安全标识标牌。未进行挖孔作业时，孔口要用钢筋网片或特制井盖进行覆盖。

3)工作人员上下桩孔时采用爬梯，不得乘坐吊桶上下。孔口地面作业人员必须佩戴有防坠器的安全带和扣好保险扣，安全带的另一端应固定在孔口周边可靠装置上。

4)孔口要清理干净，2 m范围内严禁堆放杂物及工具物品，防止其坠落伤人；孔口10 m内不得弃渣及存放大堆材料。

5)桩身灌注混凝土必须有备用发电机，以防止意外中止。混凝土应边灌注边振捣，要一次性灌注至孔口设计标高。

6)挡土板墙主筋必须采用焊接形式接长，不得绑扎。不良地质段锚索钻孔要求干钻，严禁采用水钻，以防止水钻施工恶化边坡岩体和降低孔壁的粘结性能。

4 结语

通过工程施工实例，总结和实践出了一种比较新的应对复杂地质条件下的预应力锚索桩板墙施工工艺技术，该施工技术简化了原施工工序流程，不仅提高了施工安全性，也加快了施工进度，方法简便，工艺清晰，更利于现场施工操作和施工管理，为我国类似复杂地质条件下的预应力锚索桩板墙施工提供了新经验、新方法、新技术。