消防通道所在山体属于中风化花岗岩,经过控制爆破后山体石方出现松动现象,经设计现场踏勘后,为避免山体滑坡,决定采用锚杆支护加固山体岩石,外砌毛石挡土墙,以保证消防通道结构的稳定和路面宽度。
该工程锚杆加固处属于松动的中风化花岗岩,锚杆加固段消防通道长约300米,高8～12.5米,并保证车道路面宽度3.5米。挡土墙平面布置如图1所示:
一、设计方案
本工程锚杆全部为全长粘结型,锚杆孔径为120mm,主筋为2根hrb400级φ28钢筋, 锚杆轴向拉力设计值为150kn。挡土墙地基持力层为中风化花岗岩,地基承载力特征值为1500kpa,在挡土墙中部设一道厚400 mm c25钢筋砼加强带,且挡土墙每隔20米设变形缝一道,并在距变形缝两侧0.5m处各设一排锚杆。
岩石缝隙发育处采用m30水泥砂浆灌浆处理;道路路面垫层向下2m岩石凹处采用c20毛石混凝土灌填。
锚杆孔倾斜度为20°,采用m30水泥砂浆压力灌注,锚杆外露锚头与混凝土横梁连成一体。
岩石裂缝发育处锚杆加固处、基底岩石倾斜处的处理方案,如图所示:
二、施工要求及质量控制
(一)主要材料的选用及要求
1.钢材:符合(gb50204-2002)要求,不得采用改制钢材。
2.水泥:注浆和喷射混凝土采用42.5r普通硅酸盐水泥,锚杆体采用m30水泥浆灌注。
3.焊条:采用e43(ⅰ级钢)、e55(ⅲ级钢)。
4.锚杆中钢筋接长:采用机械连接,优先采用钢筋直螺纹套筒接头,并符合《钢筋机械连接通用技术规程》(jgj107-2003)的规定。
(二)施工工艺流程
定位、放线→钻机就位→接钻杆、校正孔位、调整角度→钻孔(接钻杆)→钻至设计深度→锚杆安放→压力灌浆→裸露锚杆除锈→上横梁。
(三)钻孔
1.锚杆钻孔采用潜钻成孔法,钻孔机械的选择已综合考虑钻孔通过的岩石类型、成孔条件、锚固类型、锚杆长度、施工现场环境等因素。
2.质量控制要点:(1)孔深误差控制在50mm之内,锚孔定位偏差控制在20mm之内,锚孔偏斜度控制在5%之内,钻孔深度超过锚杆设计长度控制在500mm之内;(2)锚杆水平方向孔距误差控制在50mm之内,垂直方向孔距误差控制在100mm之内,并保证钻孔时位置正确(上下、左右及角度),防止高低参差不齐和相互交错;(3)锚杆孔深比设计深度多钻进100～200mm,以防止孔深不够。
(四)锚杆的组装与安放
锚杆采用hrb400级φ28钢筋,长度8～15m。
1.锚杆使用前先平直、除锈,并保证锚固段砂浆保护层厚度大于25mm,锚杆杆端埋入面层混凝土锚固长度大于1000mm。
2.锚杆中钢筋接长应采用机械连接,优先采用钢筋直螺纹套筒接头,并符合《钢筋机械连接通用技术规程》(jgj107-2003)的规定。
3.沿杆体轴线方向每隔2m 设置一个杆筋居中定位器,即撑筋环,由细钢筋按120°夹角布置。
4.杆体放入钻孔之前,检查杆体的质量,确保杆体组装满足设计要求;安放杆体时,防止杆体扭压、弯曲,杆体放入角度与钻孔角度保持一致,杆体插入孔内深度不应小于锚杆长度的95%。
(五)注浆
1.m30水泥浆压力灌注,采用孔底返压一次灌浆法,浆体28d的无侧限抗压强度不小于30 mpa,注浆压力不小于0.65mpa,根据具体情况压力可适当提高。
2.水泥浆搅拌均匀,随搅随用,一次拌和的水泥浆在初凝前必须用完,并严防石块、杂物混入浆液。
3.锚杆端头处理,待注浆强度达到手70%后,用高标号水泥砂浆将孔口抹平,锚杆外露部分用防腐漆涂。
(六)锚杆试验与监测
1.在锚杆加固段,随机抽取3根与该实际工程所用的锚杆材料、结构及施工工艺完全相同的锚杆进行试验。
2.该工程在施工中和竣工后3年内应进行位移和变形观测。
(七)锚杆防腐
该工程属永久性锚杆,保证防腐长期有效,对锚杆锚头、锚固段部分分别对待。
1.锚固段的杆体采用水泥浆封闭防腐,并保证杆体周围有20mm厚的保护层。
2.锚头部分涂沥青防腐,再采用混凝土密封,并保证外露锚头保护层厚度不小于25mm。
三、施工中存在的问题及解决措施
局部锚杆加固段,坡面防护与岩石裂隙面之间的空间狭窄(最窄处仅几十厘米),无法直接采取岩石裂缝发育处锚杆加固挡土墙的设计方案。
1.采取的解决措施:基底仍采用石砌挡土墙基底岩石倾斜处处理方案,锚杆间距750×750梅花形布置,上部做500×500地梁一道。坡面防护面层采用双面双向φ10@200×200绑扎钢筋网片并喷射混凝土,面层与岩石之间的缝隙用c20混凝土填充。详见图6、图7:
四、体会
1.锚杆支护加固挡土墙质量控制的关键在于:(1)锚杆原材料型号、规格、品种,以及锚杆各部件质量和技术性能符合设计要求,制成的锚杆在放置和运输过程中不得有明显变形;(2)锚杆孔径、倾斜度、孔位、孔向、孔深及布置形式符合设计、规范要求,成孔孔壁光滑,并有施工记录可查;(3)压力灌浆是锚杆施工中的一个重要工序,施工时将有关数据记录在档,以备将来查用,并注意检查水泥浆的配合比,水、水泥、外加剂重量比符合设计要求,保证水泥浆强度达到m30,特别要注意补灌浆时的稳压时间和压力。
2.本工程采用潜钻成孔法直接在松动的中风化花岗岩上钻孔,成孔速度较快,孔壁光滑而坚实,孔壁无坍塌和堵塞现象,潜孔冲击器体形细长,且头部带有螺旋状细槽纹,有较好的导向作用,成孔亦较直。
3.个别锚杆孔位为土层,由于锚杆孔的长细比很大,孔洞较深,孔向易偏斜不易控制其准确方向,孔壁易出现坍塌和松动,在一定程度上直接影响到锚杆杆体安放和锚杆的承载能力。