浅谈高边坡锚杆框架梁施工技术应用

浅谈高边坡锚杆框架梁施工技术应用

弓恩慧

中铁六局集团路桥建设有限公司 湖南 长沙 410007

摘 要：在路堑开挖施工过程中，因地理条件制限和地质条件各方面因素影响，不可避免地会遇到边坡加固和防护形式选取的问题。施工中路堑开挖边坡后，其边坡防护的及时性和稳定性问题尤为突出，成为至关重要的环节。从有利于节约成本，加快施工进度缩短工期，结合工程特点，针对土、岩极易风化、崩解、受水冲蚀、遇水软化，甚至可能形成大面积滑动的特征，作为一种较为新颖的高边坡支护方法为锚杆框架梁，主要以在边坡加固的区域内用锚杆和框架梁形成防护体系，使该体系与岩层的滑动层和稳定岩体形成强有力的复合体，应力得到改善，增加了有效地剪力和受拉力，滑移面上的抗剪强度得到提高，有效地阻止坡体位移，极大的保证了高路堑边坡的稳定性。本文结合项目实施中的工程实例，简述了锚杆框架梁在高路堑边坡加固中的施工应用

关键词：边坡防护 锚杆 框架梁 

一、锚杆框架梁加固原理

锚杆框架梁是在需要防护的路堑边坡范围内安设锚杆，通过注浆使锚杆和路堑粘结为一个整体，然后在加固边坡的坡面上支模、绑扎钢筋、浇筑混凝土框架梁也可将提前预制好的成品铺设安装在需加固的坡面形成框架梁，以达到加固边坡的目的。它同人字形截水骨架护坡类似，但是因为锚杆的楔入岩、土体使得锚杆框架梁的钢筋混凝土框架对开挖边坡的支护及加固作用更明显。锚杆框架梁的支护形式主要用于地质为土层、软弱岩层和节理裂隙发育的硬质岩路堑防护。

二、工程概况

（一）工程概述

昆明枢纽改扩建工程新站前Ⅱ标段，施工起讫里程为DK0+000～DK39+300，线路总长度为39.3km，其中桃花村车站为新建车站，位于DK5+150～DK6+550段，其中DK5+350～DK5+650左侧为路堑，支护形式为挡墙顶三级边坡作为框架锚杆边坡防护。

本段锚杆孔径110mm，锚杆长8m；锚杆框架采用C35钢筋混凝土现浇，截面尺寸0.4×0.3m，锚杆安设时与水平面形成的夹角为15～20°，框架梁净间距3m。锚杆的孔内注浆采用孔底返浆且一次注浆法，设计采用灌注M40水泥砂浆。

（二）地质概况

根据钻探揭露，结合区域地质资料对比分析.该锚杆处地质如下：（4）-3-3岩性主要为泥质砂岩、砾砂岩、砾岩，厚度约0.4～19.7m。岩层产状305～350°，∠10～40°，岩层走向与线位走向夹角49～86°，横断面视倾角4～29°。

三、锚杆框架梁的施工

（一）施工准备

1.管理人员和作业人员经培训合格方可上岗，特殊工种须持有效期内的操作证书。

2.主材及辅材经试验检测合格进入现场。

3.施工机具设备经检测鉴定合格进入现场。

4.“三通一平”符合施工组织设计的要求。

（二）施工工艺

1.测量放样

按设计图要求，将锚杆框架梁的起止点用全站仪测设定位，安设固定桩，并在适当位置做出防护或恢复桩，保证在施工期间桩不受到破坏，有利于施工和检验。其余施工范围内，中间视条件加密，其余孔位的定位可通过人工用钢尺丈量，按照间距上下，左右相交叉的方法，逐一放样，确定每个锚杆的孔位，孔位的允许偏差为不得大于50mm。测定好的孔位，做好固定标志，以便施工时检验校核。锚杆的位置需按等分坡面的长度进行放样，其间距可适当调整。如孔位正好位于坡面有较大的裂缝或严重凹凸地段时，为保证施工时结构安全和坡体稳定的前提下，和设计、监理单位现场确认，适当调整锚孔定位。

2.钻机就位及调整角度

钻孔的平台采用Φ50钢管脚手架搭设，平台与坡面用临时锚杆和钢丝绳连接固定，钻机用三角支架或吊车提升到平台上。脚手架的搭设应满足稳固条件和相应的基底承载能力，根据孔位在坡面的位置，调整钻机位置，精准调试安装稳定钻机，最终保证开钻与孔位的纵横偏差不得超过±50mm，钻孔倾角、方向均符合规范和设计要求：倾角允许误差为±1.0°，方位允许误差为±2.0°。锚杆与水平面交角不大于45°，设计为15°～20°之间。钻机从安装、稳固、开钻过程中应由专人负责随时检查。

3.造孔

根据施工图规定的孔位、孔径、长度与倾斜度，空压机供风，采用潜孔钻造孔，造孔采用干钻，禁止采用水钻，为了保证锚杆施工时导致边坡岩体工程地质条件的恶化以及造成孔壁粘结性能降低。造孔速度根据施工机械的性能和锚固地层地质情况严格控制，防止过程中钻孔出现变径和扭曲，使得下锚时困难或引起别的意外事故。钻孔时，自上而下逐层施工，遇到岩层接近土层、岩层风化严重时，可使用加装套管钻进的方式，以确保钻孔的质量。钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值。为确保锚杆孔直径，使用的钻头直径不得小于设计孔径。为确保锚杆孔深度，实际钻孔深度大于设计深度15cm以上。

4.清孔

锚孔钻进达到设计要求的深度时，钻机不能停钻，继续稳钻1～2分钟，保证孔底达到设计孔径要求。同时孔壁必须清理干净，不得留有沉渣和水体粘滞，在完成钻孔之后，使用风压为0.2～0.4Mpa高压风将孔内的岩粉、水体清除至孔外，有利于注浆时，水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度增加。如遇有坚硬且相对完整的岩体情况时，可采用高压水冲洗孔。如遇钻孔中有承压水出现时，等水压、水流变小后方可下安锚筋与注浆，必要时在周围适当部位设置排水孔处理。清孔完成后及时堵塞孔口，防止异物进入孔内。

5.锚杆孔检验

锚杆孔钻孔完成后，经自检合格报现场监理检验，符合要求后，方可进行下一道工序。孔径、孔深的检验应按照设计要求的孔径、实钻的钻头、钻杆在现场监理工程师旁站的前提下验孔，验孔过程中，钻头在钻进过程中不产生冲击和抖动，保证平顺推进，钻具验送长度应满足设计要求锚杆孔的深度，保证退钻时顺畅，用高压风对孔吹没有出现明显的岩土尘渣和水体流出的现象。还应对锚杆孔位、方位和倾角的复验，所有的锚孔钻孔、验孔工作合格后，方可认为锚孔钻造达到检验标准。

6.锚杆制作与安装

6.1锚杆的类型、规格及性能应与设计相符合，严格按照施工图尺寸加工，并保证钢筋表面无锈，无油污。锚杆钢筋在制作完成后，报监理工程师检查验收，合格后，钢筋存放应注意下垫上盖，保持通风、干燥。锚杆钢筋在运输过程中，应做好防止钢筋弯折、定位器的松动的措施。

6.2锚杆钢筋在插入孔内时要顺直，锚杆在孔内的锚固段可用涂刷水泥砂浆防护起到防锈作用；锚杆在孔外外露部分，在钢筋表面涂抹防锈底漆，同时可用塑料套管或包裹两层沥青麻布及化学涂料进行防锈。如局部防锈层遭到破坏，应及时加以处理。

6.3锚杆放入孔内应居中，可沿锚杆长度每隔1.5m左右焊接一个对中支架，锚固端应设锚托、锚垫板，通过螺帽将锚杆连接固定后用混凝土封端。

6.4清孔完成后应及时施做锚杆的安装，安放时注意将制作好的锚杆钢筋送入钻孔内时缓慢进行，且锚杆下部的定位支架用来支撑孔壁，插入锚杆钢筋的同时将灌浆管一并同时放入到钻孔的底部。全过程中应保证制作的锚杆钢筋应保持顺直。

7.砂浆灌注

7.1按施工配合比采用搅拌机拌制砂浆，砂浆采用M40水泥砂浆，随拌随用，经过2.5mm×2.5mm的滤网集中到砂浆储存桶内，为保证砂浆的和易性，防止离析，采用低速搅拌的方法使桶内水泥砂浆一直处于拌和状态。施工中必须保证一次灌浆到位，灌浆压力不低于0.2MPa。

7.2注浆过程中，在压浆的同时应保证泵料仓内要留有一定数量的砂浆，避免孔内形成气垫。

7.3灌浆采用重力与压力相结合的形式。将锚杆钢筋与5cm内径的胶管一并送至距孔底10cm处，用灌浆泵使砂浆自孔底向外充满。砂浆在灌注的同时，将灌浆管匀速缓慢地从孔底向孔口拔出，但必须保证出管口始终砂浆1.5～2.0m范围。当砂浆灌至孔口时立即减压为零，以免在孔口形成喷浆。灌浆管拔出孔口后立即将制作好的封口板塞进孔口，灌浆结束。

7.4砂浆锚杆安装后，不得敲击、摇动，普通砂浆7d内不得触碰和悬挂重物在杆体上。待孔内水泥砂浆强度达到设计强度的70%后，进入框架梁施工工序。

8、框架梁施工

框架采用C35混凝土浇筑，框架采用全断面嵌入式，用人工开挖，石质地段利用风镐开挖。钢筋集中加工，现场绑扎。模板采用木模和钢模相结合。框架分片施工，每隔10～15m设伸缩缝一道，缝宽2cm，以沥青麻筋填塞。锚头应埋于框架中，锚头钢筋与纵梁钢筋焊接相连，与纵梁钢筋同时浇筑。

8.1测量放样：开挖后的断面经复测满足要求，边坡开挖后若有坡度未满足设计要求的地段，采用人工修整的方法，根据图纸起始里程，用钢尺排间距挂线依次放出框架的纵梁和横梁位置。

8.2基础开挖：框架梁的纵横梁采用人工开挖，硬土或石质地段可使用风镐凿除开挖，当局部出现凹陷、超挖时，采用浆砌片石填充，当出现凸出坡面的情况时，将多余部分凿除找平，尽量控制梁顶面在同一坡度。纵梁、横梁基底采用2-5cm厚的水泥砂浆找平，开挖成型的轮廓尺寸应满足纵梁、横梁尺寸及模板支立的要求。

8.3钢筋制安：安装时先进行纵梁钢筋，和横梁钢筋交汇的节点处留出位置，待纵梁绑扎完成后，再安装横梁。钢筋的布置应符合要求，钢筋接头应交错开分，同一截面钢筋接头数量不得超过钢筋总根数的1/2，焊接接头的截面之间的距离应满足35d的距离，且不得小于0.5m。钢筋主筋采用HRB400Φ22mm钢筋，分布筋采用HRB400Φ10mm钢筋，在支立模板的外边缘，用短钢筋锚钉固定在坡面上，用保护层厚度垫块一并绑在钢筋处。

8.4模板安装：模板采用木模和定型钢模按设计尺寸进行拼装。用短锚杆固定在坡面上，并放控制点挂线施工，保证线形顺畅。符合施工要求；模板支立前，现场请监理工程师检查纵横梁钢筋的安装质量，全部合格后，做好记录，方可开始模板安装的工序。模板需打磨后涂刷脱模剂，模板的拼装要满足刚度、平整度、轮廓尺寸，符合设计要求并美观。再用脚手架钢管支撑加固模板，模板底部要与基础紧密接触，以防跑浆、胀模。检查立模质量，并做好校模检测记录。

8.5混凝土浇筑：混凝土浇筑前，检查框架模板的截面尺寸，要严格检查钢筋规格、型号、数量及布置情况。框架梁钢筋的保护层一定要满足设计和规范要求。 混凝土采用拌合站集中搅拌，混凝土罐车运输，泵车输送的方式，插入式振动器振捣，每次振捣插入的间距在振捣器作用半径的1.5倍内，不得碰撞模板，振动器操作时掌握“快插慢提”的原理，直至混凝土不下沉，不冒气泡，表面平坦泛浆表示混凝土达到密实状态。混凝土浇筑应连续作业，边浇筑边振捣，因故中断，时间不能超过混凝土的初凝时间。否则应在混凝土接缝处凿毛。浇筑完成后，及时对混凝土面整修、抹平、压光。同时，在混凝土表面用塑料薄膜覆盖，安排专人定期洒水养生。

9、边坡修整

框架梁混凝土强度达到设计要求后，将多余的土运至框架内，按照坡度摊铺、修整，最终成型坡度满足设计坡度要求。

四、施工注意事项

1.施工现场按照整体平面图布置，道路平整，施工机具安置稳固、材料堆码整齐、用电达到安全标准，在醒目的地方做好安全标语和安全标示牌的提示，为文明施工、安全生产创造有利条件。

2.平台要支撑于稳固的地基上，钻机平台采用脚手架搭设，钻机应固定牢固、稳定，防止跌落。钻孔前，根据设计要求和底层条件，定出孔位，作出标记。

3.当出现坍孔时，应及时处理，处理方法是：取出钻头，用细粘土加少量水泥用水拌和成泥浆，干稀适中，将其灌入孔中达坍孔部位，开动钻头，让钻杆在坍孔部位只转动而不前进，这样泥浆就会填满坍空部位，将坍孔补好后继续进行钻孔施工。锚孔钻进过程中，若发生卡钻的情况时，应适当增大空气压力，将孔内的岩粉杂质吹出，钻具减压提升和下降、慢转，反复活动后就可以取出被卡钻头重新钻进。如果出现钻头断在孔内无法取出，则需要重钻新孔，注意新钻孔的倾角不宜有大的改变量，注意以实钻时不遇到原钻头为主。依据锚杆的位置等同于框架梁节点的位置，所有过程中从放样、钻孔、锚杆注浆均应保证锚杆与框架梁节点位置的吻合，确保受力。

4.注浆施工时，专人对高压设备、压力表和管路系统进行检查，压力表需试验室委外鉴定合格，流量应符合设计要求。泵体灌浆管内不得有杂物，管道连接的密封圈无泄漏现象。安全阀中的安全销需压力容器检验所鉴定后现场进行试压检验合格方可使用。注浆必须指定专人操作，压力表应定期检修检定，保证设备正常使用。

5.严格按照“三检制” （自检、复检、专检）执行和控制。及时、真实填写检查记录，按时报检。

五、结束语

通过对已经施工成型的锚杆框架梁加固工点的观测，框架梁的整体和边坡坡体未见开裂、变形迹象，坡顶未见边坡滑移痕迹，边坡较为稳定，施工工期比较发现进度较快，达到了预期的效果，具有经济合理、优质高效、美观实用等特点。根据不同的土质边坡特征锚杆框架梁可以结合人字形、菱形、拱形组合其他形式，还可采用预应力锚索与框架梁的组合方式等等。

参考文献 

1.昆明枢纽改建扩能改造工程施工图路基设计专用图

2.锚杆喷射混凝土支护技术规范2001

3.铁路工程施工质量验收标准2004

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