【摘要】 本文选取阿尔及利贝佳亚100公里连接线项目为例,浅析锚索肋板墙在北非地区的应用。本项目所处项目为大量泥灰岩特殊地质,通常采用设计选线优化规避大路堑开挖,并采用放坡手段降低路堑滑坡的风险,然部分地区由于征迁原因无法规避深且陡路堑开挖的情况,处于边坡稳定和施工安全的考虑,本项目采用北非地区少见的锚索肋板墙施工技术。笔者以本项目实际施工案例,浅析锚索肋板墙施工技术在北非区域的具体应用,为我国大海外工程事业进言献策。
【关键词】泥灰岩;路堑;稳定;肋板墙;锚索
1 工程概况
阿尔及利亚贝佳亚连接线项目是连接贝佳亚港口到布衣哈省阿尼夫互通100公里高速公路EPC总承包合同,从“设计-采购-施工”一体化上有助于承包商尝试锚索肋板墙新技术方案的批复和实施。所采用锚索肋板墙是本项目PK45+500小里程方向路堑开挖,挖方路堑高度为48.6米,设计按5个平台6个坡开挖,由于此处上方军事哨所限制无法自然放坡,而极不稳定的泥灰岩特殊地质下,普通防护无法满足边坡稳定,目前采用锚索肋板墙是非常理想的方案。
锚索肋板墙主要设置于边坡下部,对边坡坡脚进行加固,有利于锚索锚固段进入下部稳固地层。边坡坡率为1 :0.3,坡高8m,锚索水平向间距为2.5m,竖向间距为3.0m,锚索长度25-40m,锚索倾角为25°,锚索设计荷载Ts=734.76KN。
2材料要求
项目业主为阿国公共工程部高速公路管理局,下属所有项目均采用欧标作业规范,业主审批设计方案的前提是要求采购欧洲标准的DYWIDAG-SYSTEMS锚索体系。为便于采购和成本考虑,我方建议钢绞线采用预制梁已批准使用的我国国产同规格产品,在多次沟通和以先施工试验锚索张拉合格的情况下,业主同意将其中钢绞线替换为国产同规格产品,这极大的方便施工现场材料的调配和施工成本的降低。
黎巴嫩监理和业主对产品主材和辅材要求均极为严格,强调包括辅材在内的材料均为规格产品,且必须委托具有加工资质的企业加工,否则承包商需委托欧洲实验室进行全部材料和成品的检测。由于阿国当地存在一家DYWIDAG-SYSTEMS体系锚具供销商,且具有加工成套锚索的资质和规格辅材,在向监理和业主申报后得到批准,最终确定委托当地代理商ADDBETON为我方加工成品锚索,锚束由承包商提供的7束国产钢铰线,ADDBETON提供的PE套管、锚具、钢垫板、波纹管、内侧重力注浆管、外侧重力注浆管等组成。
3施工工艺
由承包商自行组织开挖、钻孔、安装、注浆,肋板墙施工,预应力锚索张拉检测等全部施工工序。具体如下:
3.1锚索肋板墙施工
3.1.1边坡开挖和刷坡
按照施工图纸,根据测量放样的轮廓线,由上到下分台阶开挖,并刷坡刷出一排锚索的作业空间,按照设计坡率进行边坡修整。开挖期间做好临时截水沟和排水沟。
3.1.2钻孔和清孔
采用潜孔钻机,根据现场地形修整作业平台用于钻机行走及安放,钻孔孔径130mm,倾角为30°,深度应超出锚索设计长度0.5米,以防岩土屑沉落孔底而使孔深不够,钻进中应经常进行高压风吹孔,堆积层可采用填充粘性土进行护壁,土夹石地层,可上下来回扫孔,防止掉块堵孔。钻孔结束,拔出钻杆钻头,并用高压风清孔,用土工布塞好孔口。3.1.3锚索安装前检查
锚索由7股钢铰线、PE套管、锚头、波纹管、内侧重力注浆管、外侧重力注浆管等组成。每束锚索按孔号编号挂标签,并全部由ADDBETON出具合格证。
3.1.4锚索安装
安装前孔内用高压风清孔一次,检查锚索的内外注浆管是否通畅。成孔结束后,立刻放入锚索,防止锚索扭压、弯曲,外部重力注浆管随锚索一同入孔,注浆管头部距孔底5~10厘米,安装完毕。安放锚索后及时做好记录,孔位编号与锚索编号对应。
3.1.5锚索注浆
采用重力注浆,先注波纹管内部分,浆液由孔底注入,空气由锚索孔排出后,再注波纹管外部分,直至孔口返浆。重力注浆压力为0.4 ~ 1.0 Mpa,浆液严格按照水灰比为0.5,集中拌制搅拌车运输至施工现场,浆液在初凝之前用完。
3.1.6肋板墙施工
现浇板为受压构件,它把锚具的集中荷载传递到岩面。此外,由于一般情况下孔中岩面不会与锚索轴线垂直,所以锚索现浇板还有调整岩面受力方向的作用。
现浇板及锚索孔的位置、间距、尺寸严格按设计要求在刷好的坡面上进行测放。现浇板采用钢筋混凝土现场浇筑,浇筑前将锚垫板固定在现浇板钢筋上。每片现浇板混凝土(宽度3m,沿坡面斜向长14.4m)应整体浇筑,一次完成,两块板之间设置2cm的伸缩缝。同时进行浇灌、振捣,尤其在锚孔周围,应仔细振捣,保证质量。
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锚索钻孔 肋板墙混凝土施工
3.2预应力锚索张拉
3.2.1张拉
肋板墙砼及注射浆液达到80%强度后,可进行张拉,大面积张拉前应选择有代表性的2-3根锚索进行张拉实验。张拉前在锚索头部套入垫板和锚具,然后安放张拉千斤顶,轴线与锚索轴线一致,张拉采用整体分级张拉的程序,为确保预应力部分损失后不低于设计值进行超张拉。
3.2.2封锚
锚索张拉锁定后,从锚具量起留5厘米钢铰线,用切割机截去多余部分,严禁电弧烧割。然后对锚头封锚,防止锈蚀和兼顾美观。
3.3张拉控制要素
3.3.1千斤顶张拉应力控制
锚索正式张拉前,先预加30-50KN初始荷载,将钢绞线逐根调直。张拉分级系数为0.1、0.25、0.5、0.75、1、1.1持荷时间为2~5min。
3.3.2钢绞线伸长值控制
张拉以应力控制为主,伸长值为辅,以实际伸长值不超理论伸长值误差范围即可。钢绞线理论伸长值应提前进行计算,按照40米锚索为例,40米锚索对应参数如下表:
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允许误差范围-5%≤e≤10%。分级张拉和对应伸长值如下:
理论数据计算表
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4、注意事项
1)设备:所有设备进场和使用前均需得到监理业主批准,张拉千斤顶等需委托标定。
2)开挖:按照坡度从上到下的顺序进行开挖,并遵循逐级开挖逐级防护的原则,禁止垂直开挖和边坡直立,禁止坡上堆载。
3)渗水和塌孔处理:钻孔过程中出现渗水和塌孔现象,需按照报批的处理方式处理。
4)补浆:一次注浆完毕后,及时观察,必要时进行二次注浆,确保钻孔注浆饱满。
5)张拉:必须分级张拉,清晰记录数据,所有数据及资料需报监理工程师。
5 结论
在 “大海外”战略背景下,中国海外工程走出国门做大做强,不可避免的冲击当地通用施工方式,预应力锚索肋板墙技术在本项目的成功应用,是北非海外工程现代化发展的重要一步。笔者认为海外工程人员的要求更高于国内标准,不仅需要具备如现场工作经验、工程专业知识、还要注重合同思维、商务思维,以便于海外工程的顺利实施。