锚杆挡土墙施工技术及在公路边坡防护中的应用

　　
　　图3 锚杆结构详图(单位：mm)

　　
　　B-B截面图(单位：mm)

　　
　　图4 面板钢筋结构图（断面）

　　

3.2.1施工准备
　　⑴配合比及材料要求
　　①锚杆注浆用M30水泥砂浆。配合比为水泥：砂：水：膨胀剂=1：0.98：0.53:0.11。水泥：用P.O32.5#水泥；砂为特细砂，细度模数0.7～1.5。
　　②锚肋及面板C20喷射混凝土配合比为水泥：砂：碎石：水：速凝剂=1：1.36：4.0：0.41:0.03。水泥：用P.O32.5#水泥；砂：采用坚硬耐久的简阳中粗砂，细度模数2.2～3.0；粗骨料：粒径不大于15mm的碎石，不得使用含有活性二氧化硅的石材；级配应满足表1要求：

　　外加剂：选用符合质量要求的速凝剂，掺速凝剂后的喷射混凝土性能必须满足设计要求；水：用饮用水，不得使用污水及PH值小于4的酸性水和含硫酸盐量按硫酸根计算超过水重1%的水。
　　⑵搭设钢管架操作平台，清理坡面杂物，清除浮石及松动岩石，对边坡局部不稳定处进行清刷或支补加固，对较大的裂缝进行灌浆或勾缝处理，再进行测量放样，在岩面上确定锚杆孔位并用油漆标注。
　　3.2.2锚杆施工
　　⑴钻孔
　　按设计要求，锚孔为2×2m 方型布置，孔径为10cm。在孔位确定后，用XK300液压钻机进行钻孔，钻机就位后，应保持平稳，导杆或立轴与钻杆倾角一致（保持与水平20°角），并在同一轴线上。在钻进过程中，应精心操作，精神集中，合理掌握钻进参数和钻进速度，不能损伤岩体结构，以避免岩层裂隙扩大，防止埋钻、卡钻等。孔深、孔径、倾角均应符合图纸要求。孔口位置偏差±50mm；钻孔轴线与设计轴线偏差应小于3%孔深；孔深偏差不大于+100mm；相领锚孔间距应符合要求。成孔后，应将孔内岩粉、碎屑等杂物清除干净，保持孔内干燥及孔壁干净粗糙，并及时用塑料塞堵住孔口。
　　⑵锚杆制作与安放
　　按设计要求，将3根φ20螺纹钢点焊成束，在锚杆杆体上每隔2m安设锚杆固定支架，杆体应平顺，除油除锈，自由段用塑料布包扎。在安放锚杆时，应防止杆体扭曲、压弯；注浆管随锚杆一同放入孔内，管端距孔底距离为50～100mm，杆体放入角度与钻孔倾角保持一致，锚杆安好后杆体始终处于钻孔中心。
　　⑶注浆
　　以一个孔为工作单元，锚孔的钻孔、安放锚杆、注浆应连续完成。注浆的施工工艺将影响锚杆的锚固能力。注浆前应用水冲洗孔壁，在孔口50cm范围内先用1：3的水泥砂浆封闭。浆液应搅拌均匀，过筛，随搅随用，在初凝前用完，如在浆液硬化后不能充满锚固体时，应进行补浆，注浆量不得小于计算量，其充盈系数为1.1～1.3。注浆时，应随时注意排气孔不被堵塞，宜边灌注边拔出注浆管，但应注意管口应始终处于浆面以下，并随时活动注浆管，待浆液益出孔口时全部拔出。注浆完毕后应将外露的钢筋清洗干净并保护好。
　　3.2.3锚肋和喷射混凝土面板施工
　　在锚杆注浆完成后，再次将松散的浮石和岩渣清除干净。处理好光滑岩面，用浆砌片石补砌空洞。对边坡局部不稳定处进行清刷或支补加固，对较大的裂缝进行灌浆或勾缝处理。在锚肋处按图纸尺寸划线，人工采用手持式风镐清凿肋柱基槽，基槽应满足35×40cm的设计尺寸。
　　按图纸要求制作绑扎肋柱钢筋和混凝土面板钢筋网，钢筋网与锚杆交接处必须焊接，以保证喷射混凝土时钢筋网不晃动，并要紧贴设计为10cm的喷射混凝土表面，以保证钢筋网保护层厚度。
　　按图纸要求设置泄水孔，长度为10cm，孔口紧贴坡面，防止混凝土喷射时堵塞泄水孔。
　　喷射混凝土前用高压水冲洗受喷面，保证受喷面新鲜潮湿。
　　混凝土喷射前，先进行试喷，调整回弹量，并确定施工操作程序。严禁雨天喷射混凝土。混凝土喷射施工时，严格按照C20的施工配合比制作混凝土，分段、分片从下到上分段喷射。施工时，先送风，后开机，再给料；向喷射机供料必须连续均匀，机器正常运转时，料斗内应保持足够的存料；喷射机的工作风压，应满足喷头处的压力在0.1MPa左右；喷射时，喷头与受喷面应保持垂直，宜保持0.6～1.0m的距离，以保证喷层厚度均匀及混凝土的密实度；并每隔10～12m设一道伸缩缝（避开肋柱位置）。同时应满足其边坡坡比不能陡于1：0.5，整体平顺、美观，符合公路边坡坡面的质量要求。
　　3.2.4养护
　　喷射混凝土终凝2小时后，立即喷水养护，喷水次数视气温而定（当气温低于+5℃时，不得喷水养护），一般不得少于4次，养护时间不得少于7天。
　　在养护过程中如果发现剥落、外鼓、裂纹、局部潮湿、色泽不均匀等不良现象，应分析原因，采取措施进行修补，以防后患。
4 施工资源配置
　　 4.1人员配置
　　现场负责人、现场技术负责人、现场技术员、现场质检负责人、现场试验员和现场测量员。
　　 4.2施工机具、测量和质检仪器配置
　　主要施工机具、测量和质检仪器如下表：

　　 5 现场质量控制与检测
　　 5.1现场质量控制
　　⑴现场严把钢筋、水泥、骨料、速凝剂、膨胀剂等材料质量关，并严格按照配合比和规范要求施工。
　　⑵施工人员在施工前要认真地进行技术交底，熟悉并掌握操作规程和技术要求。按设计正确制作锚杆和钢筋网，安插锚杆并仔细验孔，并作好混凝土的抽检工作，以确保锚杆挡墙的质量。
　　 5.2现场质量检测
　　⑴锚杆抗拔力试验。
　　由前述可知，锚杆挡土墙后的侧向土压力通过面板、肋柱最终将转给锚杆，所以锚杆的质量控制是整个锚杆挡土墙的关键。该段锚杆挡土墙共计锚杆648根，锚杆设计锚固力50KN，按每300根锚杆抽样一组，每组3根，共做了3组共10根锚杆的抗拔力试验，长度从3m到16m不等。每根锚杆的抗拔力均大于50KN，满足规范要求。
　　⑵强度检测
　　喷射混凝土必须做抗压强度试验，试块在工程施工中抽样制取，在喷射作业面附近，将模具敞开一侧朝下，以80°角（与水平面的夹角）左右置于墙脚：先在模具外的边墙上喷射，待操作正常后，将喷头移至模具位置，由下而上，逐层向模具内喷满混凝土。将喷满混凝土的模具移至安全地方，用三角抹刀刮平混凝土表面。在标准养护条件下养护7天后，将混凝土加工成边长为100 mm的立方体试块。继续在标准条件下养护至28天龄期后，进行抗压强度试验。本工程共取试件42组，经测试，结果如下：
　　平均值Rn = 24.5 MPa；标准差Sn = 1.2 MPa；最小值Rmin = 21.8 MPa
　　由《公路工程质量检验评定标准》根据公式Rn–K1Sn≥0.9R 得 24.5–1.6×1.2=22.58＞0.9×20 = 18
　　根据公式Rmin≥K2R 得21.8＞0.85×20 = 17 满足规范要求。
　　⑶厚度检测
　　用凿孔法检测。根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》，“每个断面上，全部检查孔处的喷层厚度60％以上不应小于设计厚度；最小值不应小于设计厚度的50％；同时，检查孔处厚度的平均值，不应小于设计厚度值。”本工程共检测50点，结果如下：
　　平均值X＝10．6cm＞10cm，最小值Xmin＝7．2cm＞0．5×１0＝5cm，符合规范要求。
　　⑶其它检测项目特别是锚孔直径应符合设计及规范要求。
　　 6 施工体会
　　綦万高速公路A合同段母家湾互通式立交C匝道CK0+410～CK0+520右侧边坡由于受地形限制，设计坡度较陡，在施工过程中已经有局部产生顺层滑动，后该处经锚杆挡土墙防护处理后，边坡稳定，坡面直顺美观。达到了经济合理、安全适用、确保质量的要求。通过对该段挡土墙的施工，笔者体会到以下6个环节必须要把握。
　　⑴锚杆挡土墙支护与传统支护不同，其主要作用在于主动加固围岩，发挥围岩的自支承能力。因此在施工中，要熟悉图纸，理解设计意图，加强对围岩的地质调查，为修改设计和指导施工提供信息。
　　⑵通过对锚杆抗拔力试验得出，钻孔较小的锚杆其抗拔力值较高。这是摩擦型锚杆的特点，孔径较小的锚杆所获得的锚固效果要好于孔径大的。所以要求在摩擦型锚杆钻孔施工中，一定要注意孔径不要大于设计值。
　　⑶锚杆注浆应尽量采用二次注浆的方法，在一次注浆后，如发现有问题，可及时采取补救措施，并减少砂浆的含气量。
　　⑷喷射作业前，受喷面一定要清洗干净（土层受喷面可不清洗），以保证喷射混凝土与受喷面粘结牢固，使喷射混凝土和地层良好的共同工作。
　　⑸喷射作业时，使喷头处的工作风压保持在0.1MPa左右；并让喷头与受喷面垂直，距离保持在0.6～1.0m范围；同时严格控制材料和配合比；从而可使喷射混凝土回弹率较小、粉尘浓度低、强度增高。
　　⑹喷射混凝土中砂率较高，水泥用量大，并掺有速凝剂，因此其收缩变形较大。施工中要注意伸缩缝的预留，并保证2cm的宽度；施工后要对其保持较长时间的养护。