高边坡土方及支护工程施工方法

高边坡土方及支护工程施工方法

蒋俊峰

海安市水利局雅周水利服务站 江苏南通 226642

一、背景技术

目前在进行山体高大边坡土方开挖支护工程、高速公路边坡支护工程、大型公用场地土石方挖填及边坡支护工程的施工时，由于往往地形起伏较大，地质条件复杂，开挖时经常遇到边坡变形和破坏的问题，目前尚缺乏一种能够有效保证边坡开挖后稳定性的高边坡土方及支护工程施工方法。

二、技术方案

目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种高边坡土方及支护工程施工方法，实现了一种能够有效保证边坡开挖后稳定性的高边坡土方及支护工程施工方法，具有施工后岩土体结构稳定，工艺简便、施工安全，减少大型机械设备投入，节约成本的特点。

一种高边坡土方及支护工程施工方法，包括以下步骤：

S1：施工测量放线定位；S2：清表并开挖临时排水沟；S3:当前级坡第一层土方开挖；S4：当前级坡边坡修整；S5：在当前级坡根据预设锚索安装位置钻孔，形成锚索安装孔；S6：当前级坡锚索制作与锚索安装；S7：当前级坡锚索安装孔注浆；S8：当前级坡下层土方开挖；S9：当前级坡腰梁施工；S10：当前级坡预应力锚索张拉及锁定；S11：当前级坡封锚；S12：重复步骤S3至S11完成后续级坡施工；S13：边坡监测。

三、具体实施方式

高边坡土方及支护工程施工方法，包括以下步骤：

S1：施工测量放线定位；

利用全站仪极坐标放样法在现场测定征地红线，用以指导施工；

并将准确计算出的开挖边坡坡顶及平台线在现场放样作为土石方开挖的控制线。

S2：清表并开挖临时排水沟；

场内大规模开挖前必须将作业面不少于30cm深度内的根植土和植被清除干净，保证场内回填土料满足设计及规范要求。

临时排水沟的设置必须按照中长期施工总平面布置图统一规划。排水沟的规格应经过汇水面积及按照该地区的年均降水量进行计算，必须满足防洪要求。且与整个场地排水系统联通，保证雨水排放畅通。

S3:当前级坡第一层土方开挖；

边坡土方开挖使用履带式反铲挖掘机，根据现场测定的边坡开挖边线及设计坡率值自上而下分层刷坡，刷坡过程中随时使用工具式坡率架自检开挖坡率，保证坡面坡率值满足设计及规范允许误差要求。

S4：当前级坡边坡修整；

根据每排锚索高度对土石方开挖进行分层，直接利用全站仪极坐标法或水准观测法将锚索控制线在现场测定，用以修整边坡。

S5：在当前级坡根据预设锚索安装位置钻孔，形成锚索安装孔；

锚索土层成孔采用三叶钻头直接钻进成孔;岩石部分成孔采用潜孔锤与空压机联合成孔方式，既利用空压机产生的风压传递到潜孔锤，通过潜孔锤锤头来冲击岩石，并将其击碎后形成粉末状，再通过风压从锚索安装孔内吹出。具体操作要点如下：

S6：当前级坡锚索制作与锚索安装；

锚索制作包括：自由段制作，锚固段制作和二次注浆管制作；

按设计施工图纸要求的尺寸或实际钻孔深度下料，采用砂轮片切割机对钢铰线切割下料，实际切割下料长度=实际孔深+锚具厚度+张拉设备工作长度+千斤顶以外的外露长度+锚墩厚度。

选料：锚索体选用表面无损伤、锈污的钢绞线,不得使用表面有焊痕的钢绞线。

下料：锚索下料长度为设计长度和孔外预留长度之和，以保证锚索张拉锁定时的要求。

自由段制作包括步骤：

在每一钢绞线的自由段进行防锈处理，将锚索自由段涂三遍防锈漆，涂抹要均匀、厚实，不得有漏点，待风干后，再涂黄油；

在钢绞线的自由段外套软胶管，其下料长度与自由段的设计长度相等，将其从钢绞线端部沿轴线方向套至5米，并用细铁丝将软胶管的两端扎紧；

将钢绞线平直排列好后，每间隔2米设置一个定位支架，将钢绞线依次放入定位支架的凹槽内，再用16#铁丝将其与支架扎紧。

锚固段制作包括步骤：

将钢绞线平直放好后，每间隔1.5米设置一个定位支架，将钢绞线依次放入定位支架的凹槽内，再用16#铁丝将其与支架扎紧。锚固段底部用铁丝将三股或二股钢绞线捆在一起，不得有分叉现象，防止下锚时将锚索插入土体内。

二次注浆管制作包括步骤：

将二次注浆管轴向穿设于钢绞线之间；

在二次注浆管底部三分之一范围内形成复数个出浆孔；

用胶布将出浆孔密封；

将二次注浆管与外围钢绞线捆扎在一起。

二次注浆管采用聚氯乙烯（PVC）管制作，待锚索绑扎完成后，先将 PVC管沿锚索轴线方向从定位支架的中间孔洞从自由段开始向底端穿进，穿完后在锚索底部三分之一范围内用手电钻在PVC管上打孔，孔径Φ5，用作二次注浆时出浆孔眼，再用胶布将孔眼密封，以防止一次注浆时，水泥浆通过孔眼进入二次注浆管内，最后将二次注浆管与钢绞线捆扎在一起，以防止下锚时脱落，锚索制作完成后进行编号、登记后，报请监理单位进行查验。

锚索的防腐：对于预应力锚索的锚固段1需要进行除锈，水泥浆固结体中锚材的保护层不小于25毫米；自由段2套管两端20厘米长范围内用 黄油充填，外绕扎工程胶布固定；锚头3除锈后涂防腐漆三度后采用钢筋网罩喷射混凝土封闭，保护层不小于5厘米。

请参阅图1，S7：当前级坡锚索安装孔注浆；

锚索灌浆宜采用压力活塞式注浆泵，注浆水泥宜采用普通硅酸盐水泥，标号为42.5R。注浆液配合（重量）比根据设计要求确定，水灰比0.5的水泥浆，水泥浆配合比要准确、均匀。

锚索注浆采用二次注浆工艺，一次注浆压力，二次注浆压力为1.0～ 1.5MPa，一次注浆完成2个小时内，进行二次压力注浆。

一次注浆的目的是将锚索安装孔注满，一次注浆管随着注浆慢慢拔出，直至将锚索安装孔注满后停止注浆，并将孔口封住；

二次注浆，在一次注浆完成2个小时内，这时第一次注到锚索安装孔内的水泥浆还未初凝，但锚索安装孔内已有部分浮水。从二次注浆管高压 注入水泥，水泥将出浆孔的胶布挤裂后，从二次注浆管的出浆孔向外部的原水泥浆体和土体高压渗透，以达到密实注浆体的效果，同时将一次注浆时在锚索安装孔上方形成的浮水从孔口挤出，使得原注浆体更加饱满。S8：当前级坡下层土方开挖；

S9：当前级坡腰梁施工；

本工程边坡设计共分六级，每级高差12米，边坡坡面多为三维弧面，保证边坡锚索的精确定位，直接影响到边坡腰梁、格构梁施工质量及观感效果。

根据锚索的安装位置开挖腰梁基槽；

将钢筋放入腰梁基槽内；

在腰梁基槽周围固定模板并在模板内浇筑混凝土；

对混凝土振捣密实。单级坡边坡腰梁施工完成后效果如图3所示。

腰梁施工宜在锚杆注浆完成7天后开始，同时采用加设套管措施对锚杆进行保护。

S10：当前级坡预应力锚索张拉及锁定；

正式张拉前进行预张拉，张拉力为设计拉力的10%～20%；

正式张拉荷载要分级逐步施加，

锚索张拉锁定后的预设时间段内，若锚索应力下降到设计值以下，进行补偿张拉，直至满足设计值；

且在张拉过程中，当每级拉力下持荷稳定时，量测钢铰线的伸长值，以用于校核调整张拉力。

四、有益效果

锚索与土体结合在一起，使得岩土体结构稳定，通过锚索的张拉施加预应力，可以有效的控制边坡的变形量。施工所需钻孔孔径小，不用大型机械，机具轻便简单、灵活。基本采用机械化作业，工艺简便、施工安全。土方开挖采取分层开挖，开挖厚度为一级锚杆锚索的设计高度，在开挖完成一层边坡土方后，进行本排的锚杆锚索定位放线，进行锚杆锚索钻孔及下锚施工。边坡支护采用分排预应力锚索、锚杆与岩层与外部格构梁锚固，使外部格构梁与岩层中锚索锚杆形成一整体结构，通过锚索锚杆与深层岩体的抗拔来抵抗边坡岩土可能产生的不良剪力。在混凝土格构梁达到设计强度后，进行预应力张拉锚固，避免混凝土强度不够，过早张拉引起开裂。张拉锚固后对锚 固端使用混凝土进行封锚，避免锚固端锈蚀。腰梁和预应力锚索的配合采用，可以使支护结构与山体结构连锁在一起，形成一种共同工作的复合体，利用深入岩层的锚索与土体、岩层的摩擦力有效地承受拉力和剪力，并能提高潜在滑移面上的抗剪强度，有效地阻止坡体位移。