低碳技术 ＬｏＷ ｃＡＲＢｏＮ ＷｏＲＬＤ ２Ｏｉ７，１ 钢筋混凝土预应力锚索挡土墙设计方法和工程实践 节昌录，徐【摘洁，宋凯（河南省航空物探遥感中心，河南郑州４５００５３） 要】就钢筋混凝土挡土墙及预应力锚索及钢筋混凝土喷护技术等方面的技术设计及施工进行了深度的研究及探讨，并以某钢铁厂运料道 路边坡加固为例，介绍钢筋混凝土预应力锚杆挡土墙在半坡上施工的技术方法。 【关键词】边坡支护；预应力锚索；锚杆；挡土墙 【中图分类号】Ｕ２１３ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】２０９５—２０６６（２０１７）０３—００７２—０２ ｌ工程概况 通过本工程实际应用从实践上论证了在半坡上使用钢筋 混凝土预应力锚索挡土墙的可行性 本工程开工于２０１１年６ 月．到目前已经安全使用５年多。是一项优秀的成功工程。工 对张拉设备进行标定，正式张拉前先进行预张拉．荷栽为设计 值的０．１倍。每根锚索张拉荷载为设计值的１．１倍，分五级进 行．荷载分级为锚索设计拉力的Ｏ．２５、０．５、０．７５、１．０、１．１倍，除 最后一级需稳定１０～２０ｒａｉｎ外，其余每级需要稳定５ｍｉｎ，并分 程位于舞钢市某钢铁厂新建厂区内．为一总长２０３ｍ的“Ｕ”字 型边坡，本文以此边坡的南坡为例做介绍，南坡长７ｌｍ，坡高 １３．Ｏｍ．坡顶标高ｌ５６．００ｍ．坡角标高１４３．００ｍ，边坡倾向３５２。， 坡度４５。，岩体倾向约１８０。．倾角约２５。。此段坡顶设计有一条 别记录每一级钢绞线的伸长量，在每一次稳定时间里必须读 锚头位移三次，待锚索预应力没有明显衰减时再进行锁定，并 留ｌＯｃｍ铜绞线多余部分切除，最后用封闭锚头。 长岩石锚杆：自坡脚１．５ｍ开始按照垂直距离３．Ｏｍ、水平 距离３．Ｏｍ布置，锚杆钻孔直径１ｌＯｍｍ，锚杆倾角设计为一２５。， 宽６．ＯＯｍ的运料道路，由于自然条件，路的一半已经悬 －－３调整，锚杆材料为 空．需要重新回填铺路，但坡角处是一条轨道车专线，无法移 可根据实际位置的岩石倾角做适＇５２２ＨＲＢ３３５螺纹铜 动，因此边坡需要加固，坡顶加宽处理，或者将此处完全挖去 ，系统锚杆：锚杆长度２．０ｍ、间距３．Ｏｍ，钻孔直径５０ｍｍ，倾 改做桥梁或从坡角处起建立坡度大于６０。的重力式混凝土挡 锚杆材料为￣ｂ２２ＨＲＢ３３５螺纹钢。 土墙 经综合讨论选用了我单位提供的钢筋混凝土预应力锚 角与长锚杆一致，索挡土墙的一个支护方案 注浆体：注浆体强度等级为Ｍ３０，注浆体材料使用Ｐ．０４２．５ 普通硅酸盐水泥，配合比为水：水泥：０．４０～０．５：１。为了保证注 浆体的质量，所有注浆体均使用砂浆搅拌机进行强制搅拌，搅 拌时间不少于２ｍｉｎ ２工程施工条件 Ｕ型槽周边原始地貌单元为剥蚀岗地，为山前坡洪积裙． 地面海拔高程１５０～２００ｍ，坡降２．５～１０‰。主要分布古近系古 新统一始新统（Ｅ１—２），主要岩性为泥岩、页岩、坡残积土。场地 钢筋网片及加强筋：钢筋网片材料使用 ６．５ｍｍ盘圆钢 筋．网格尺寸为２５ｅｍｘ２５ｅｍ。喷射混凝土保护层平均厚度为 ３０ｒａｍ。钢筋网片之上．预应力锚索和长锚杆之间采用 ＋１６ＨＲＢ３３５螺纹铜竖向和横向加强筋。 喷射混凝土：喷射混凝土等级为Ｃ２０，设计喷层平均厚度 为１３０ｍｍ，喷射混凝土的主要材料为水泥、砂、碎石，其配合比 为水泥：砂：石＝１：２：２．水灰比应控制在０．４０～０．４５。 内地层为震旦系页岩，呈灰绿色、青灰色、褐黄色、棕色，泥质 结构，强风化一中风化，单轴饱和抗压强度在１．９ｌ～４２．９ＭＰａ之 间，平均值１７．５８ＭＰａ，风化裂隙较发育，结构部分破坏，结构 面结合程度差～较好．岩体完整程度属破碎～较完整，属碎裂 状～块状结构类型，岩石坚硬程度属软岩。倾向约１８Ｏ。倾角 ２０ ３０。。岩体类型为Ⅲ类 ３设计方案 依据场地工程地质条件及使用要求。我院采用了“岩石锚 喷支护”与“钢筋混凝土预应力锚索挡土墙”相结合的方案 边 坡下部岩石部分采用“岩石锚喷支护”．上部采用“钢筋混凝土 排水孔：排水孔自边坡底部１．５ｍ起，垂直高度每３．Ｏｍ设 置一排排水孔，排水孔钻孔径ｄ￣９１ｍｍ，倾角为＋１０。。长度 ６．Ｏｍ．排水孔间距３．Ｏｍ 加筋混凝土挡墙：墙体采用Ｃ２５混凝土，钢筋采用 １０圆 铜和 １２ＨＲＢ３３５螺纹铜，挡墙内填充料采用Ｃ１５混凝土．挡 墙参数见图１～２及表１ 预应力锚索挡土墙”，当挡墙内采用Ｃ１５混凝土填充。 预应力锚索设计要求：①预应力锚索采用３束锚索体材 料１×７—１５．２０一ｌ８６０级低松弛无粘结钢绞线。（２）锚具采用 ０ＶＭ１５—３系列锚具．钢垫板使用３００ｍｍ￣３００ｍｍ￣ｌＯｍｍ的钢 Ａ 板制作，台座使用混凝土现浇台座．强度等级为Ｃ３０。锚头采 用环氧砂浆封锚，环氧砂浆保护层厚度不小于３０ｍｍ。⑧锚索 长度１８ｍ，其锚固段的长度为８ｍ．自由段长度为１０ｍ．设计施 图１挡墙设计图平面图 加预应力为３００ｋＮ，锚固段钢绞线要去除套管，清洗防腐油 脂，确保清洗干净。 锚索钻孔直径１ｌＯｍｍ，倾角设计为一２５。． 可根据实际位置的岩石倾角做适当调整。⑤锚索张拉前必须 参数 挡墙１ 设计方案理论的可行性：设计图纸通过理正岩土计算软 件计算出的安全系数为２．１，满足使用要求。设计方案从理论 上是可行的，设计图见文中插图３～４。 ｉ（％） ０．３４ 表１挡墙尺寸及钢筋参数表 Ｂ（ａｍ） ８０ Ｌ（ｃｍ） ５９３０ ２９５ ａ（ｅｍ） ５ ｋ（ｃｎ１） ｈＯ（ｃｍ） Ｈ１（ｃｍ） Ｈ２（ｃｍ） Ｈ３（ｃｌｎ） ｍ１（ａｍ） ｍ２（ａｍ） ｍ３（ａｍ） ＬＩ（ａｍ） Ｌ２（ｃｍ） １５ １ｏ０ ４５０ ４２０ １Ｏ ４ ３４ ２０ ５９５０ ５４．６ 挡墙２ 挡墙３—１ ８０ ８０ １２２０ ２９００ ６０ １４３ ５ ５ １５ １５ Ｏ ０ １９Ｏ １２０ １ｏ０ １２Ｏ ｌ０ ｌ０ ４ ４ ３４ ３４ ２０ ２０ １２２０ ２９ｌ０ ５４．６ ５４ ６ ５．ｏ０ ０ 挡墙３—２ 挡墙３—３ ８０ ８０ １６００ ４５０ ７８ ２０ ５ ５ １５ １５ Ｏ Ｏ １８Ｏ ３００ １８０ ３００ １Ｏ １０ ４ ４ ３４ ３４ ２０ ２０ １６ｏｏ ４４０ ５４．６ ５４．６ Ｏ Ｏ ７２ ＬｏＷ ｃＡＲＢｏＮ ＷｏＲＬＤ ２０１７／１ 低碳技术 ｅ—Ｃ Ｂ∞ Ｔ型焊接，加强筋连接接采用５倍直径单面搭接焊。钢筋网喷 射混凝土保护层平均厚度不小于３０ｍｍ。 混凝土喷射设计层：喷层平均厚度为１３０ｍｍ，喷射混凝土 的主要材料为水泥、砂、碎石，其配合比为１：２：２．水灰比控制 在Ｏ．４０ ０．４５。喷射时使用中粗砂．细度模数应大于２．５，含水 率约为５～７％。为了防止喷射过程中的堵管和减少回弹量，喷射 时应使用坚硬耐久的卵石或小米石．其最大粒径应小于１５ｍｍ 加筋挡土墙：加筋挡墙施工在锚杆施工结束后进行。先清 理场地，整平基础．然后施工，在施工中按设计要求位置及倾 角预留锚孔和排水孔，等挡墙强度达设计值后，方能进行填料 施工．分层压实，然后才能进行预应力锚索张拉，张拉为交叉 分级张拉．避免挡土墙倾倒或断裂。 ！．Ｉ鱼・一 ——５边坡稳定性监测 图３加固平面图 Ｌ一 图２挡墙设计图立面图 边坡稳定性监测由第三方监测组织实施．测量分为人工 巡查、检测点仪器测量及锚索工作应力监测。人工检测是施工 时安排专人对坡面现状、支护结构状态及岩土体状态进行巡 查。位移监测包括水平位移及沉降监测．坡顶周边每隔３０ｍ 左右埋设一个水平位移兼沉降观测点。锚索工作应力监测为 了确定其锁定的预应力值是否因锁头松懈而降低 变形监测 点在施工前设置．变形观测应在开始施工后开始实施．一直持 续观测了２年。设计的监测报警值：水平位移累计量３０ｒａｍ或 ２ｍｍ／ｄ．坡顶地表沉降累计量３０ｍｍ或２ｍｍ／ｄ，锚索力大于或 小于设计值的１０％。设计的监测周期为２年。监测频率在施工 图４加固剖面图（局部） ４施工组织设计 期间每３天１次，运行初期１５天１次，稳定期１～３月１次。通 过检测数据显示：此段边坡６个监测点．最大一个监测点的水 本边加固的主要施工内容有钻孔、锚杆、锚索制作及安 平位移量达６ｍｍ，其余均小于３ｍｍ，沉降量全部小于５ｒａｍ．且 装、挡土墙施工等。下面详细介绍施工过程： 均发生在工程竣工后一个月之前。之后均稳定下来。目前已经 钻孔施工：钻孔采用潜孔冲击钻机，钻头直径 １ｏ０— 使用了５年多．依然稳定 １１０ｍｍ．动力源是空压机．施工中严格按照设计的倾角和方位 ６结论 角架设钻机。钻孔完成后，要用高压空气清洗钻孔，彻底排出 孔内的岩粉和碎石．在推送锚索前要再一次检查孔深是否满 足设计要求和孔内有无塌孔现象．发现后应再用钻机清孔后 再安装锚索 本工程成功的在半坡修筑的混凝土挡土墙，通过锚杆及 喷护技术加固了边坡．安全地使用了５年多的时间．因此“钢 筋混凝土预应力锚杆挡土墙”方案．用来加固边坡及扩宽坡顶 的宽度是可行的，此方法造价较低，开挖量少，工期较短，还可 以有效降低坡顶平台之上内侧坡度过大问题，因此在实践应 用中是个很好的选择方案。 锚索、锚杆的制作和安装：锚索体材料１×７—１５．２０一ｌ８６０ 级无粘结钢绞线．长锚杆和喷层构造锚杆材料为ＨＲＢ３３５螺 纹钢。锚索制作应根据实际钻孔深度及锚具长度用钢尺丈量， 砂轮切割 下料切ｔ３＇两侧用２Ｏ号铅丝绑扎。锚固段范围内钢 参考文献 绞线必须除去外的ＰＥ套管并清洗油脂。对合格的锚索要登记 ［１］《岩土工程预应力锚索设计与施工技术规范》（ＧＪＢ３６３５—９９）． 挂牌。锚杆需要搭接时，采用５倍钢筋直径双面搭接焊。对中 ｆ２１《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（ＧＪＢ３６３５—２００１）． 支架的间距为２．Ｏ～２．５ｍ．高度不小于３ｃｍ。为了确保锚索注浆 【３］康红普，姜铁明，高富强．预应力在锚杆支护中的作用．煤炭学报， ２００７，０７． 体的饱满和连续．注浆应通过注浆管从锚索底部开始，注浆时 ４］金爱兵，高永涛，王金安，吴顺川．加筋土挡土墙加固预应力锚杆参 注浆管边注边拔．要始终保持注浆管头部埋在孔内注浆体中， ｆ直到孔口溢出浆液为止．在浆液收缩后应补充注浆。 预应力锚索张拉：锚索张拉前应保证承压板应安装平整、 牢固．承压面应与锚孔轴线垂直，承压板底部的混凝土应填充 数数值模拟与优化．有色金属。２００４，０３． 收稿日期：２０１７—１—１１ 密实．并满足局部抗压要求。锚索张拉宜在锚固体强度大于 ２ＯＭＰａ并达到设计强度的８０％后进行，张拉顺序应避免相近 锚索相互影响，锚索张拉控制应力不宜超过０．６５倍钢绞线的 强度标准值．进行超过锚杆设计预应力值１．１０倍的超张拉， 预应力保留值应满足设计要求 封锚：锚头用涂油脂防腐进行保护，另采用环氧砂浆封 锚．环氧砂浆保护层厚度不小于３０ｍｍ，然后喷射混凝土覆盖 保护．保护层总厚度不小于３００ｍｍ。 铜筋网及加强筋：钢筋网材料使用４，６．５ｍｍ盘圆钢筋，网 格尺寸为２５ｃｍｘ２５ｃｍ。误差小于５ｅｍ．采用２２号低碳镀锌钢 丝捆扎。加强筋：加强筋材料为 １６ＨＲＢ３３５螺纹钢，位于钢筋 网片之上．预应力锚索钢垫板之下．与长锚杆及锚杆之间采用 ７３
