预应力锚索抗滑桩防护桥梁支墩施工技术

摘要： 本文以安康至毛坝高速公路项目牛山大桥桩基防护工程为例，介绍了桥梁桩基位于滑坡体的工程防护方法及施工工艺。

Abstract： Taking Niushan bridge pile foundation protection engineering in Ankang to Maoba highway project as an example， this article Introduces protection technology for bridge piers when it is on landslide and construction techniques.

关键词： 预应力锚索；抗滑桩；桥梁桩基防护

Key words： prestressed anchor cable；stabilizing piles；bridge pile foundation protection

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）06-0095-02

0 引言

预应力锚索抗滑桩起源于20世纪80年代，其结构由抗滑桩和预应力锚索组成，预应力锚索一般设置在距普通抗滑桩顶部一定距离的位置，二者共同作用形成一种组合型三角锚固体系。与传统的抗滑桩相比，由于抗滑桩顶部增设锚索拉力的作用，使其稳定性能更强，锚索拉应力改善了抗滑桩的受力状态，使结构支护体系由被动支护变为主动支护，减少了抗滑桩的内力和变形，桩的截面尺寸和钢筋用量可相应降低，从而节约了工程造价和施工量。近年来被广泛应用于山体滑坡治理工程，且应用效果显著。

1 工程背景

安康至毛坝至陕川界高速公路是国家高速公路包（头）茂（名）线的重要组成部分，也是陕西省“三纵四横五辐射”高速公路网的重要组成部分。其中AME6合同段牛山大桥顺桥向左临该地区瀛湖水库，原地貌坡率1：0.6，桥址区主要地质结构为炭质板岩，表面覆盖一定的亚粘土及含碎石亚粘土层。由于工程需要整修便道，破坏了原地质结构，同时山体坡脚长年受库区蓄水侵蚀，因雨季连续降雨，引发山体滑坡。滑坡体长约55m，滑坡体顶滑坡壁高50cm。牛山大桥8#、9#墩位于滑坡范围，为防止山体滑坡对桥梁桩基造成损伤移位，确保桥梁结构安全，沿牛山大桥顺桥向左侧设置预应力锚索抗滑桩以稳固滑坡体。抗滑桩截面尺寸2.0×1.5m，桩长30m，间距8m。支护形式如图1、图2。

2 施工工艺

2.1 施工工艺流程 施工准备测量放样人工挖空（孔口防护）钢筋笼制作浇筑混凝土锚索钻孔 锚体制作安装锚固段注浆张拉锚索锁定。

2.2 抗滑桩施工

2.2.1 成孔 抗滑桩成孔采用人工挖孔。桩井开挖截面尺寸为设计桩截面尺寸加上锁口、护壁厚度，锁口厚度为25cm。孔口开挖后先做好锁口，孔口以下分节开挖，每节开挖控制在0.5m～1m，挖一节支护一节，且在岩层变化处及滑裂面处不得分节。护壁材料采用C25钢筋混凝土，厚度不小于10cm，采用钢筋插捣密实。此外，各节护壁之间采用钢筋连接，接缝处用砂浆密封，防止渗水。为减少开挖时对井壁的振动和对滑坡体的扰动，主要以风镐开挖为主。开挖过程中同时要注意准确鉴定滑裂面位置，滑裂面位置的确定对抗滑桩嵌入滑裂面下探度起着至关重要的作用，是确保抗滑桩支护性能的关键，有便于根据实际情况调整桩长以满足抗滑要求。因此挖孔施工过程中现场技术人员需要对每天的开挖进尺、地质结构做详细记录。

2.2.2 钢筋笼制作 钢筋笼制作采用孔内现场制作，成孔后先在孔内安装竖向筋，然后在孔内绑扎箍筋，再绑扎架立筋。接头可采用单面搭接焊，搭接长度不小于10d。相邻主筋接头错开距离不小于1m，且应避免土石分界处及滑裂面，且同一截面接头不超过主筋总数的50%。在混凝土浇筑前，必须预埋Φ168钢管、？准16螺纹钢筋及锚垫板（锚垫板上的排气孔朝上、注浆孔朝下）。中线方向与锚孔方向一致，摆放平整，以便锚索钻孔时钻头顺利通过。安装过程中必须准确定位，固定牢固，护壁处需钻孔以便钢管穿过。

2.2.3 混凝土浇筑 混凝土浇筑之前需安装好串筒，串筒距桩底（混凝土面）不大于2m。混凝土浇筑过程中水平分层厚度为30cm～50cm，采用插入式振捣器捣固，快插慢拔，水平移动距离不超过振捣器作业半径的1.5倍，同时与护壁应保持不小于5cm的距离，振捣过程中还需避免碰触钢筋及预埋件。振动时间不可过短或过长，振动时间以混凝土停止下沉，不再有大量气泡冒出为准。

2.3 预应力锚索施工

2.3.1 钻孔 专用锚孔钻机对准桩顶预留孔钻进，孔径Φ150cm。钻孔一般采用无水钻进，高压风清空。钻进底层情况根据钻进速度判定，一般需达到设计深度后，孔底加长0.5m左右沉渣段，并确保滑面以下孔深≥10m。

特殊情况的处理：渗水的处理。在钻孔过程中或钻孔结束后吹孔时，如孔中吹出一些小石粒和灰色或黄色团粒而无粉尘，说明孔内有渗水，岩粉多贴附于孔壁，这时，若孔深已够，则注入清水，以高压风吹净，直至吹出清水；若孔深不够，则立即停钻，拔出钻具，洗孔后再继续钻进，如此循环，直至结束。如孔内渗水量大，有积水，吹出的是泥浆和碎石，这种情况岩粉不会糊住孔壁，只要钻机工作，就可继续钻。如果渗水量太大，应拔出钻具进行压力注浆。

塌孔、卡钻的处理。当钻孔穿越强风化岩层或岩体破碎带时，往往发生塌孔。塌孔的主要标志是从孔中吹出黄色岩粉，夹杂一些原状的（非钻头碎的、非新鲜的、无光泽的）石块，这时，不管钻进深度如何，都要立即停止钻进，拔出钻具，进行固壁注浆，注浆压力采用0.4MPa，浆液为水泥砂浆和水玻璃的混合液，24小时后重新钻孔。雨季，常常顺岩体破碎带向孔内渗流泥浆，固壁注浆前，必须用水和风把泥浆洗出（塌入钻孔的石块不必清除），否则，不仅固壁注浆效果差，还容易造成假象。

2.3.2 锚体的加工和安装 锚体采用6根？准■■钢铰线制作，安装前，要确保每根钢绞线顺直，不扭不叉，排列均匀，除锈、除油污，对有死弯、机械损伤及锈坑处剔出。采用砂轮切割机切割，下料长度=锚索设计长度+锚墩高度+千斤顶长度+锚垫板厚度及张拉操作所需长度。张拉操作长度一般取150mm为宜。对于自由段，为防腐，需外涂1.2mm黄油，外套？准1.6mm聚乙烯塑料管。锚固段范围内，架线环与紧箍筋环间隔100cm设置，自由段每隔200cm设置一道架线环以确保钢绞线顺直。安装之前需在钢绞线前端焊接导向帽，安装过程一定要对准孔道，轻按慢下，以防对孔壁扰动造成塌孔。

2.3.3 锚固段注浆 注浆是锚索施工的重要环节，其好坏直接关系到锚索施工的成败。锚固段注浆材料采用1：1水泥砂浆。施工中注浆的工作压力控制在0.5～0.6MPa。注浆管插至孔底由孔底注入以排气管不再排气为准。

2.3.4 张拉 在锚索注浆和抗滑桩达到设计强度80%后就可以进行锚索张拉。张拉前张拉设备应通过有标定资质单位的标定，要对孔口的钢垫板，钢铰线清理好，承压面应平整，依次套入锚垫块、工作锚夹片、限位板，确认编号的钢铰线，而后吊装张拉机具就位，等待张拉。正式张拉前取10%设计张拉值进行预张拉，对其预张拉1～2次，使其各部位接触紧密，钢铰线完全平直，而后进行整体张拉。锚索张拉分两次逐级张拉，第一次张拉至75%设计张拉值，第一次张拉分三级进行，每级荷载分别为设计拉力的0.25、0.5、0.75倍，每级间隔5min，最后一级间隔30min。第二次张拉设计值至超张拉，以上2次逐级张拉，间隔时间不宜少于3～5d。为减少预应力损失，总张拉力应包括超张拉值，当自由段为土层时超张拉值宜为15%-25%，自由段为岩层时宜为10%-15%。预应力张拉采用“三控法”控制，即控制机械张拉力，控制锚索伸长量，同时也控制张拉时间。张拉过程中，对油泵操作要严格把关，加压速率不能过快，要求平稳，速率一般取0.1MPa/s，注意观察千斤顶活塞的运行状态，确保张拉安全进行。每次张拉要分别量测记录伸长量，当总位移量满足规定条件且未失效，证明张拉符合要求。

2.3.5 锚索锁定 为克服地层徐变等因素造成的预应力损失，一般锁定后48h内发现有明显应力松弛时，要进行补偿张拉。锚索锁定后，须用机械切割余露钢绞线，严禁电弧烧割，并应留长5～10cm外露钢筋，以防拽滑。最后用水泥净浆注满锚垫板及锚头各部分空隙，并按设计要求采用C30混凝土封锚处理，防止锈蚀和兼顾美观。对要做锚索试验的暂不封锚，待试验完成后再按要求进行封锚。

3 结语

通过应用预应力锚索抗滑桩进行防护，确保了牛山大桥的桩基施工安全。同时，为确保后续施工安全，过程中监控量测贯穿施工全过程。牛山大桥桩基施工完成后，经复测，9#、10墩桩基中心点未发生偏移，且在连续降雨条件下，滑坡体未出现滑移现象。实践证明该处理方案切实可行，对类似工程具有一定的参考价值。

参考文献：

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