预应力锚索桩挡土墙在公路建设中的应用

预应力锚索桩挡土墙在公路建设中的应用

预应力锚索桩板式挡土墙作为一种新型的支挡结构，具有开挖面小、安全、经济和环保等特点，其结构受力合理、工程造价低、施工工期短等特点，应经被广泛应用于公路建设中，下面就结合本人工作实践经验，对它的设计原理和施工工艺做简单的介绍。

标签：公路 锚索桩瓶式挡土墙 施工

预应力锚索桩板式挡土墙是一种以预应力锚索、桩、板复合组成的一种轻型支挡结构，其作用原理是路基的侧向土压力作用于挡土板和桩，同时挡土板的作用力传递给桩，再由桩将部分作用力传递给预应力锚索。从20世纪80年代在我国首次使用以来，到目前已广泛应用在公路、铁路、矿山和水利等工程中，尤其是山区高速公路建设中。为此，本文对预应力锚索桩板式挡墙的施工工艺和质量控制进行了系统的介绍，为今后山区高速公路建设中预应力锚索桩板墙的施工提供了参考和借鉴。

1 设计原理

1.1 侧向土压力

墙面水平土压力按比主动土压力稍大的值进行考虑，汽车动载产生的水平压力，按弹性理论中应力分布原理计算。实测表明：水平土压力强度分布曲线是一条上、下小，中间大的曲线。

1.2 计算原理

设计中，将桩、板、锚索和地基视为一个整体的超静定结构。计算中，考虑桩与地基、锚索的共同作用，及桩与板在逐层填土，以此施加预应力和荷载全过程所受的影响。

1.3 安全要求

预应力锚索桩板式挡土墙按承受水平集中力的地下桩设计。容许抗拉拔力是锚索设计拉拔力的最大容许值，一般应等于锚索的极限抗拉拔力除以安全系数。锚索孔深度，按所需抗拉拔力计算确定，安全系数≥2。

2 施工工艺

2.1 预应力锚索桩板式挡墙肋桩的施工

2.1.1 施工前准备土体之间的锚固力形成平衡状态，达到路基的稳定和安全。

①刷坡、清施工平台：施工前必须对桩板墙段的坡面进行一次清理。一是提供作业空间，二是为了确保施工安全。②测量放样：按照设计要求和技术规范要求进行开挖前的准确定位，精确放出桩位并定出保护桩以便随时对桩位进行检查。③搭设安全防护：设施桩位于陡壁坡脚处，坡脚应力集中，山体表面不稳定松散体和危石随时有可能失稳，给施工人员、机具的安全带来威胁，所以在桩基开挖前必须用钢筋、钢模板、方木、木板等材料搭设好安全防护栏。

2.1.2 柱孔开挖

柱孔的开挖一般采用人工隔桩开挖，严禁爆破，以保证山体的稳定性。开挖时在桩孔的设计几何尺寸(开挖平台)外的周边，根据地质情况，开挖宽15cm至30cm的护壁口(护筒)坑，在坑内浇筑C20或C25标号的钢筋混凝土，排桩和群桩在挖孔前可以全部浇筑护壁口或护筒口。而后隔桩(孔)开挖。

2.1.3 钢筋预制柱孔

成孔后，搭设临时脚手架。脚手架的结构尺寸按照孔径的大小而定，在绑扎钢筋时主要用于钢筋的固定和施工人员的方便。搭设好脚手架后将加工好的钢筋人工抬至孔口，先将八根主筋按一定的间距固定在桩身四周，然后开始从下至上绑扎箍筋，待箍筋绑扎到位后，再将剩余的主筋逐个绑扎，最后将付筋一次性到位。在绑扎过程中，应随时对钢筋笼的垂直度进行调整，一般用吊线锤控制。如果孔下有水，则在绑扎过程中根据水量的大小配备一至两台潜水泵，不间断的抽水。一个孔的钢筋运输、就位、绑孔需要6～8天时间。

2.1.4 混凝土施工

①护壁砼的施工 挖桩时用就地灌注混凝土护壁支护。护壁厚度结合实际情况采用20～30cm，不得小于15cm。护壁混凝土应紧贴围岩灌注，灌注前应清除岩壁上的松动石块、浮土，在滑动面处的护壁应加强。在承受推力较大的护壁和孔口应加强衬砌混凝土中的钢筋。

②肋柱砼的浇注

模板安装通过验收时，砼浇注的准备工作已经就绪，根据工程实际情况、现场地形，采用人工浇注砼的方法。用钢筋架搭设施工便道。每桩施工主要设备有强制式拌合机3台(备用1台)，小通风机2台(备1台) ，水泵4台，振捣器8台，手推车20辆及其它小型工具。为确保砼浇注质量必须每25cm 振捣1次，由于钢筋布置较密，为缩短振捣时间，用4台振捣器振捣，4个人在砼面上，桩口留2人提升移动振捣器，加上施工人员上下的时间，振捣循环一次需40分钟左右。砼浇筑完后应及时进行养护。肋柱身浇注时，必须一次全肋柱浇成，否则视为断桩。

2.1.5 挡板安装

先将预制板吊装、运到便道卸下后人工从山体滑至桩前，用电动葫芦和手拉葫芦配合逐个拉至要安装的空位，再用人工配合滑轮吊装上，几个葫芦就位安装是挡板安装的关键一环，它直接影响到挡板能否准确的就位。挡板安装到一定高度后即可进行填土。

2.2 预应力锚索的施工

2.2.1 施工前准备

①削坡、整平施工坡面边坡坡面按设计要求进行削坡，并将坡体表面浮土、杂物等进行清理以形成较平顺的坡面。②布孔使用测量仪器按设计要求将锚孔孔位准确地测放到边坡坡面上，做好孔位标记。因地形等客观原因，若需调整孔位时，应征得设计方的同意后方可调整。

2.2.2 锚索的施工

①安装锚索a安装锚索前应对钻孔重新进行检查，对塌孔、掉块应进行清理或处理。b锚索安装前应对锚索体进行详细检查，对损坏的防护层应进行修复。c对于预制的锚固段，应避免锚索安装时自由段与锚固段交界处产生剧烈弯曲，以防止浆体开裂和脱离。d推送锚索时用力要均匀一致，应防止在推送过程中损伤锚索的防护层。e推送锚索时不得使锚索体转动，并不断检查排气管和注浆管，应确保将锚索体推送至预定深度后排气管和注浆管畅通。f当推送锚索困难时，应将锚索拔出，对拔出的锚索应仔细检查，对有损伤的部位应进行修复。g锚孔经检验合格后将制作好的相应锚索用人工安放在锚孔里。穿索前，对注浆管进行一次复查，确保畅通；锚索往孔内穿时，避免损伤PE管及导向架脱落锚索安放要平顺，保证安放质量，外露长度应满足设计和工作要求。

②注浆

水泥砂浆用泵注入锚孔里。搅拌采用灰浆搅拌机进行，浆液应搅拌均匀，随搅随用，并在初凝前用完。泵的操作压力范围是0.1～12.0Mpa。在全段锚孔里，浆体通过内径为20～30mm的注浆管。注浆时边注浆边拔注浆管，边注浆边拔注浆管时必须保证注浆管出浆口总是处在浆体液面之下一定深度。

③锚墩制作

锚墩一般采用C30砼按设计要求进行现场浇注，浇注前应将设计中所采用的配套锚具中的螺旋筋，锚垫板固定在锚墩钢筋上，方向与锚孔方向一致，锚垫板与锚索孔倾角方向垂直，摆放平整，进行浇注、振捣，尤其是在锚孔周围，应仔细振捣，保证质量。

④安装外锚头将锚索外露部分的PE层剥掉，将油脂清洗干净，安装好锚具。

预应力锚索桩板式挡墙工程较为复杂，合理确定项目的施工顺序显得尤为重

要，为确保施工和运营过程中挡墙的稳定，除应采取合理的支挡加固措施外，还必须采用科学有效的施工方法、工艺及程序，避免施工过程中路基失稳破坏，造成重大损失，甚至于留下后患，影响边坡的长期稳定和运行的安全。