黄土地区公路隧道古滑坡体预应力锚索抗滑桩加固施工工法0621

黄土地区公路隧道古滑坡体预应力锚索

抗滑桩加固施工工法

一、前言

中国是世界上黄土分布最广的国家，黄土的面积为655300km2，占全国陆地面积的6.63％，尤其集中分布在被称为中央黄土高原的陕西，甘肃、山西及宁夏等省区。由于黄土具有孔隙大、松散、遇水易变形的特点，公(铁)路沿线的黄土滑坡、振(震)陷等地质灾害频繁发生，危害严重，极大地阻碍了交通事业的快速发展，并对黄土地区的经济建设和社会发展造成巨大的影响。在我国，铁路和公路沿线滑坡、崩塌、坍塌等地质灾害分布广泛，全国铁路沿线的滑坡有千余处，每年发生崩塌、落石数千处，造成巨大的经济损失。

卧牛山隧道是连霍国道主干线宝（鸡）天（水）高速公路天水过境段中的一座上、下行分离的四车道高速公路长隧道，卧牛山隧道进口段处存在一古滑坡体，对隧道上行线东侧洞口段的安全施工和运营产生了巨大的威胁。预应力锚索抗滑桩加固边坡技术具有抗滑能力大，减少对边坡的挠动，能够较充分的利用边坡土体的自身强度“自稳”等特点。预应力锚索结构由于其合理的受力机理，在软弱土体中能更有效的发挥土体承载力，提供了较大锚固力，用于隧道滑坡体治理中显著的缩短了工期，节约了投资，显现出良好的技术经济效益。通过施工过程经验总结，形成黄土地区公路隧道古滑坡体预应力锚索抗滑桩加固施工工法，为以后相似滑坡体治理提供依据。

二、工法特点

1.针对滑坡土为风积黄土、强风化泥岩采用MD-50型双管同步液压水平钻机，能有效的预防塌孔，保证水泥浆与孔壁岩体的粘结强度。

2.锚索材料选用低松弛环氧喷涂无粘结钢绞线（ASTMT416-88a标准270级，强度R b y=1860Kpa，松弛率为

3.5%，Φj=15.24mm），配套OVM15型锚具，钢绞线强度高，性能好，可以在张拉结束后有效的进行放张或补偿张拉且弥补了钢绞线在特殊环境下中长久防腐的问题。

3.该体系能主动提供抗滑力，有效的控制岩体的位移，在锚索的锚固范围内产生亚应力带，从而从根本上改善岩体的力学性能。对滑坡体进行彻底的治理后，保证了隧道在运营期的安全，减少了后期维修费用。

4.根据现场实际地质情况，大吨位锚索主要锚于泥质砾岩、砂岩中，鉴于土体破碎，抗剪强度低，在锚索结构上，选择有较突出优点的分散压缩型锚索结构。

5.减小抗滑桩施工扰动，保护环境。抗滑桩采用间隔施工。先施工前四个桩身，待其混凝土达到设计强度70%后再施工剩余的三个，减小对环境的扰动。

三、适用范围

本工法适用于公路、铁路、水利、城市建设等相关领域的浅、中、深层土石混合滑坡、土滑坡、岩石滑坡的防治工程。

四、工艺原理

预应力锚索抗滑桩具有“主动支护、柔性支护、概念明确、经济合理"的特点，其结构主要由抗滑桩、预应力锚索、锚具等组成。锚索与抗滑桩联合形成“锚索抗滑桩”，其受力状态是在抗滑桩顶部加锚索，以改变一般抗滑桩的悬臂受力条件，即将一部分下滑力转移到锚索上，由锚索承担，减小了埋于滑床中桩传递作用于桩周岩体的滑坡推力，桩埋入滑床中的深度相对减短，并使原来的悬臂抗滑桩，变成了一端近似铰支另一端近似弹性固端的一种梁式结构。同时施加预应力使桩由原来的被动受力状态改变为主动受力状态。穿过边坡滑动面的预应力锚索，外端固定于抗滑桩上，另一端锚固在稳定整体岩体土石混合体中。锚索的预应力使不稳定岩体处于较高围压的三向应力状态，岩体强度和变形比在单轴压力及低围压条件下好的多，结构面处于压紧状态，使结构面对岩体变形消极影响减弱，显著提高了岩体的整体性，锚索的锚固力直接改变了滑动面上的应力状态和滑动稳定条件。经比较分析，分散压缩型锚索较拉力型锚索具有沿锚固长度分布均匀，粘结摩阻应力小，粘结强度大，承载力岁锚固段长度增加而增加，灌浆体受压，不易开裂，预应力筋外有油脂、PVC涂层及水泥浆体多层防腐，耐久性好等显著优点，因此选择采用分散压缩性锚索结构。

五、施工工艺

（一）施工工艺流程

预应力锚索抗滑桩的主要施工工艺流程(见图1)：施工准备→跳桩开挖桩身及护壁阶梯支护→桩身钢筋笼制作、安装→钢筋笼吊装→桩身混凝土浇筑、养护→锚孔钻进成孔、清孔→锚索制作、安装→孔内注浆→锚索张拉锁定→封锚

图1 预应力锚索抗滑桩施工工艺流程图

（二）施工操作要点

（1）施工准备

施工准备应做到“三通一平”，即确保现场通电、通水、通路，施工场地平，包括①整平孔口地面。作好桩区地表截、排水及防渗工作。在有雨季施工时，孔口应搭雨棚。②准备好各工序的机具器材和井下

排水、通风、照明设施；落实人员调配、施工组织计划工作。③设置好对滑坡变形、移动的观测监控设施。

④作好井下作业和撤出人员的安全防护技术措施。

（2）跳桩开挖及阶梯支护

①护壁形式为分段施工的连续护壁。即应分节开挖，节高度1.5m，挖一节立即支护一节。孔壁土层较松散、围岩破碎或有水时，分节缩短，不应在土石层变化处和滑面处分节。②用就地灌注混凝土护壁支护。护壁混凝土应紧帖孔壁灌注，厚度为200mm；灌注前应清除孔壁上的松动石块、浮土，滑动面处的护壁应加强；承受推力较大的护壁和孔口加强衬砌的混凝土中按设计图纸布筋。③护壁混凝土模板的支架可于灌注后24h拆除，开挖应在上一节护壁混凝土终凝以后进行。在松散土层、围岩松软破碎和有滑动面的节段，应在护壁内顺滑坡方向用临时横撑加强支护，并注意观察其受力情况，及时进行加固。当横撑受力变形、破损而失效时，孔下施工人员应立即撤离。

（3）桩身钢筋制作、安装

钢筋制作在井桩外一次性加工成型，一次性吊装入孔。钢筋笼加工场地硬化并且要求布置合理，由于场地限制，布置钢筋笼位置要考虑到吊车起吊范围及桩底、桩顶方向。

钢筋的下料前应熟悉设计施工图，明确各部位的钢筋位置和型号，钢筋的下料长度应根据主体结构配筋施工图考虑钢筋净保护层厚度和弯钩增加长度，同时对其加以编号，以便在钢筋安装时不混乱。

在此次抗滑桩钢筋制安施工中，钢筋连接设计为闪光对焊。由于Φ36钢筋重量及长度很大，桩身截面为矩形2.0m*2.5m方桩，钢筋制安过程中有很大的难度，为确保施工质量，减少施工难度，加快施工进度，项目部采用了新材料、新的施工工艺，在下料时对Φ36钢筋接头处过丝，钢筋连接采用滚轧直螺纹机械连接原理，使用长度为20cm 的双Φ36丝套连接Φ36钢筋，强度代换闪光对焊，其接头处强度经试验人员检测大于对焊接头强度。

钢筋笼制作加工顺序结合吊桩方案及钢筋笼自重，以束筋自下而上分层安装，并沿桩长方向每隔2m 增加框架，框架采用一半的I18工字钢焊接加工而成，将主筋焊接于框架上，防止钢筋自重引起的变形。

（4）钢筋笼吊装

钢筋笼吊装前，首先对吊装场地进行勘查，然后根据桩身偏重设计重量，准确计算出吊点，保证钢筋笼直立下孔就位。因钢筋笼自重最大达26.5T，且长度为25~27m，钢筋笼吊装采用130T吊车和50T吊车各一辆就位安装。考虑吊装时减少钢筋笼变形和吊车重量合理分配，大吊车吊点设计在桩顶向下2.5m处，小吊车吊点设计在桩底方向1/3处，吊装过程中由专人指挥，先将钢筋笼慢慢提起离开地面，然后大吊车承受80%重量将钢筋笼慢慢立起，小吊车负责保证钢筋笼方向，始终保持钢筋笼不能接触地面，配合大吊车使钢筋笼直立，最终顺利下笼，钢筋笼安装完毕后要四周固定,防止偏移、下沉。

（5）桩身混凝土浇注、养护

桩身混凝土标号为C30，在施工中按照下面的方法进行控制：