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预应力锚索钢筋混凝土薄壁挡土的墙施工工艺研究

2017-12-09  GXF360


刘世鹏,高艳飞,张 朋

(济南汇通联合市政工程有限责任公司,山东 济南 250000)

摘 要:文章主要通过对拉式预应力锚索薄壁挡土墙施工方法研究,揭示其受力机理,通过监测墙体位移、所受土压力、墙底应力变化及锚索受力等,对拉式预应力锚索薄壁挡土墙的受力及安全均满足要求。通过对拉式预应力锚索将道路两侧悬臂式挡土墙连接成整体,避免挡土墙出现失稳现象。

关键词:预应力锚索;薄壁挡土墙;混凝土;失温现象

1 前景

市政工程及高速公路项目中,受地形地势的限制,不可避免的对高填方进行设计,为减少路基填方数量,减少占地,一般选用挡土墙作为路基边坡防护。挡土墙具有结构简单、占地少、施工方便、造价低等优点,但其在投入使用一段时间以后,随着时间的推移,都会出现不同程度的失稳现象。

2 工艺特点及原理

2.1 工艺特点

受地形限制的较高路堤可采用预应力锚索钢筋混凝土薄壁挡土墙施工,减少圬工数量,降低工程造价。高填方挡土墙施工过程中,采用预应力锚索对挡土墙进行张拉并注浆锚固,可增强挡土墙的抗滑移能力。施加预应力,对路基两侧挡土墙承载力具有显著作用,可有效减少墙体外倾。可对锚索进行定期监测,进行更换,保证了挡土墙的稳定性及安全性。

2.2 工艺原理

对于路基两侧均设置挡土墙的地段,采用无粘结的预应力锚索贯通路基宽度将路基两侧悬臂式挡墙连接在一起。该类型挡土墙可通过预应力锚索提供的张拉力维持挡土墙的平衡,在一定范围内锚索的预应力可使路基范围内土体处于压紧状态,改善土体的力学特性,并且对预应力锚索进行张拉后再进行二次张拉,对土体进行压密,控制土体的徐变效应,避免挡土墙随着时间的推移出现的失稳现象(见图1)。

图1 断面图

2.3 施工工艺操作要点

施工工艺流程如图2所示,具体介绍如下:

(1)挡土墙沟槽土方开挖。测量、放线、定位、开挖及槽底处理均按照设计要求进行。确认地基承载力符合要求后,按图纸要求先施工薄壁挡土墙;对挡土墙进行养护并在墙体混凝土强度达到设计强度的75%时,进行路基回填;保证路基压实度。

(2)对墙体锚索位置进行钻圆孔,采用定向钻进行钻孔施工,要求开孔位置符合设计要求;对上锚索进行锚索穿束,锚索外侧需要包裹双层HDPE防护,并且将锚索做成定尺锚索,利于锚索的防腐控制,并对钢绞线进行环氧喷涂;对下锚索位置使用水平定向钻机进行镀锌管线穿越施工,分为两个阶段:第一阶段是按照设计位置准确的钻一个导向孔;第二阶段是将导向孔进行扩孔完成管线穿越工作。

(3)锚索张拉:当填土高度大悬臂挡土墙顶部时,开始对锚索进行张拉,虽然锚索均一样,但挡墙高度不一致,所以要求先对墙高超过3m的挡墙预应力下锚索进行张拉,后对墙高超过3.0m的上锚索进行张拉,然后对墙高低于3.0m的锚索进行张拉。①张拉方法采用单束张拉,按照后张拉张拉程序分级加载到预应力值;②张拉端位置:由于路基宽度为45m,锚索张拉采用双端张拉;③张拉吨位控制:设计张拉荷载为0.45fpk;④张拉顺序为先张拉下锚索,后张拉上锚索,并两端同时张拉,锚索张拉时,应逐级测量锚索伸长量。采用应力控制张拉,伸长值校核的双控操作方法综合控制锚索应力,并对挡墙位移进行监测。锚索张拉实测伸长值与理论值偏差超过10%,或小于-5%时,应停机检查,待查明原因并采取相应措施后,方可恢复张拉;⑤根据现场监测数据决定是否进行二次张拉;⑥张拉端安设钢垫板(30×30×5cm),放在锚具外侧(挡墙外侧),放置前现将钢垫板进行加工成孔径及热镀锌处理;⑦锚具的安装必须与锚索的轴线垂直;⑧千斤顶安装:千斤顶就位要准确,确保出力与锚索在同一直线上。

(4)注浆:锚索采用全长注浆,注浆材料采用水泥

与压浆剂配制成的压浆料,注浆压力为0.2~0.5MPa;封锚及立柱浇筑,切割锚索应留有10cm的外露钢绞线,压浆料注满钢板及锚头各部分空隙,封闭锚头,以防止锈蚀。

(5)监测:预应力锚索施工过程中,需要做好事前控制,边监测边施工,防止路面、挡土墙发生变化。在施工过程中全面观测路基沉降情况,及时采取有效预防措施。

2.4 材料

挡土墙:挡土墙采用C30钢筋混凝土浇筑。锚索体:锚索体中相关部件和材料说明如下:①无粘结钢绞线:钢绞线采用强度级别为1860MPa的高强度、低松弛钢绞线,直径为15.24mm,每束钢绞线由7根5mm钢丝组成,其中上锚索为2束钢绞线组成,下锚索由3束钢绞线组成;②锚具:选用M15-2、M15-3型,其中将锚垫板换成热镀锌的钢板,钢板厚度为5cm;③注浆材料:镀锌管内注浆采用425号水泥与压浆剂配制而成的灌浆料,上锚索镀锌管外采用C20素混凝土作为垫层,镀锌管以上采用水泥石屑回填。

图2 施工工艺流程图

2.5 质量控制

锚索采用无粘结体系,钢绞线需要环氧喷涂,外设双层HDPE防护;锚索外采用热镀锌钢管,壁厚不低于4mm。预应力锚下张拉控制力为0.45fpk,fpk=1860MPa,采用双端张拉,先张拉下锚索,再张拉上锚索,根据监测数据,在3~5d左右进行二次张拉;张拉完毕后应及时对锚固区进行保护处理,应采用防腐油脂通过灌浆孔将张拉形成的空腔全部关注密实。

3 结束语

通过在挡土墙之间加设预应力锚索对拉挡土墙,相比于传统的薄壁挡土墙施工成本稍有增加,但是其挡土墙的抗剪切能力却又大幅度提高,几乎可以和重力式挡土墙媲美,相比于重力式挡土墙其优势在:对地基承载能力要求低、大量节约圬工材料,后期挡土墙位移及侧倾几乎为零。通过单价分析表发现相比于传统的薄壁挡土墙施工方法此方法工程成本增加甚微,相比于具有相同效果的重力式挡土墙其可省去处理地基和大量的圬工材料等费用。

参考文献:

[1]宋修广,吴建清,张宏博,等.对拉式挡土墙受力特性试验研究[J].铁道建筑,2014,(9):79-83.

[2]王洪庆,严译强,马健.云阳县滨江大道路基挡土墙变形分析与加固[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2012,39(2):70-73+84.

[3]夏金良.预应力锚索框架在加固路堑挡墙中的应用[J].工程技术研究,2017,(6):130-131.

[4]刘洋.路基悬锚式挡土墙现场测试与修筑技术研究[D].长安大学,2013.

[5]杜光远.锚筋桩与预应力锚索在滑坡治理中的综合应用——以某公路K66滑坡治理工程为例[J].工程技术研究,2017,(8):8-9.

中图分类号:TU528.571

文献标志码:A

文章编号:2096-2789(2017)09-0048-02

作者简介:刘世鹏(1984-),男,工程师,研究方向:市政工程施工管理。

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