关于路堑高边坡综合施工经验总结

关于路堑高边坡综合施工经验总结

龙长A8项目部 剧利宾

内容提要：我项目部在对龙长高速公路K40+910~K41+090段右侧高边坡施工中，不断总结经验教训，通过预应力锚索、锚杆、以及排水等加固、治理边坡的方式和措施的应用，成功地完成了此段高边坡工程

关键词：高边坡、测量、预应力锚杆（索）、排水、治理

一、工程地质概况

龙岩至长汀（闽赣界）高速公路K40+910~K41+090段右侧高边坡，该边坡为5阶，为二元结构边坡：上部残坡积粘性土层，呈紫红色，其下为强风化花岗岩，下伏弱风化花岗岩。坡面开挖揭示岩体发育多组不利结构面，主要有：175·∠63（·夹泥）、205·∠58（·夹泥）、175·∠63·等。坡体地质条件较差。

二、设计处理方案

按照变更后设计方案，边坡分为五级防护。边坡第一阶K40+970~K41+070段设置挡墙支挡，K40+910~K40+970段、K41+070~K41+090段设计加厚护面墙加固；

边坡第二阶K40+920~K41+065段、第三阶K40+932~K41+059段交错设置预应力锚杆框架加固，框架宽6米，交错间距6米，其中第二阶框架上、下排锚杆长均为20m,锚固段均长8m，设计拉力均为300KN，框架内三维网植草；第三阶框架上排锚杆长为24m，下排锚杆长为22m，锚固段长均为8m，设计拉力均为300KN，框架内培土植草；

边坡第四阶坡率为1.0，在边坡第四阶K40+976~K41+032段、K41+041~K41+049段设置锚索框架，框架高、宽各8米，其中第四阶上排锚索长为26m，下排锚索长为24m，锚固段长均为10m,设计拉力均为700KN，框架内培土植草；

边坡第五阶K40+984~K41+024段设置交错锚索框架，框架高、宽各8米，间距8米，其中，第五阶上排锚索长为26m，下排锚索长为26m，锚固段长均为12m,设计拉力均为700KN，框架内培土植草。

三、施工组织设计

对于此段高边坡，我项目部编制出详细、合理、可行并满足工程进度要求的施工组织设计方案。在高边坡工程施工前，对施工中的施工方法、施工工艺程序、劳动力组织和安全质量管理给出详细的设计，并制定了相应的施工设计书。

四、施工放线测量

路堑高边坡开挖之前，按照设计图纸严格测放坡顶线及截排水天沟位置。对于加固工程结构放线，原则要求在坡面开挖成形后进行，并且，除特殊要求外，一般宜按设计桩号采用坡面拉线尽量结合水准放线，严禁地梁或框架结构悬空。

五、土石方工程施工

路堑高边坡土石方开挖施工要求严格按照具体有关设计要求进行。对于设有锚固工程的高边坡工程开挖，严格按照从上至下的开挖施工顺序逐级开挖，待上级边坡锚固工程全部实施并产生加固作用后（根据实际情况可采用有效可行的临时加固或预加固工程措施）方可进行下级边坡的土方开挖作业，逐级开挖，逐级加固，直至全部防护工程结束，确保坡体稳定和结构安全。

采用预应力锚索（杆）进行边坡加固，具有不破坏岩体，施工灵活，速度快，干扰小，受力可靠，且为主动受力等优点。

锚索（杆）张拉方法一般是采用轨枕或槽钢等构件作为坡面反力抑制结构，张拉宜在锚孔注浆施工完成7日后进行，预张拉力值不超过设计拉力值的的30%。框架和地梁砼施工时，应按设计框架或地梁间隔分批解除预张拉，严禁大面积一次性解除。逐片解除，逐片浇灌框架或地梁混凝土，并及时按设计要求进行张拉锁定，必要时在地梁或框架混凝土浇灌完成后7日后进行，预张拉力值不超过设计拉力值的50%。

对于石方边坡开挖，接近路堑边坡工程部位严禁采用大爆破，并且，距设计坡面3～5m范围内采用光面控制爆破，以尽量减少或避免爆破施工对岩体结构的破坏作用和影响。

六、砌体工程施工

砌体砌筑前应测量放样，并按照设计坡比立杆挂线，人工修整边坡，清除边坡上松动岩石，清出新鲜面，保证砌体的砌筑厚度符合设计要求。在施工过程中要经常放样复核，以保持线性顺适，砌体平整。砌体自下而上分层砌筑，墙背与坡面应密贴结合，砌体咬口紧密、错缝、砂浆饱满，不得有通缝、叠砌、贴砌和浮塞，砌体勾缝应牢固和美观。在砌体高2.5m和7.5m的地方设两排泄水孔，间距为2.5m,呈梅花状排列。

砌体砂浆要求满足设计标号，砂浆饱满，并按有关施工规范和规定砌筑。砌块材料要求石质均匀，符合规定尺寸要求，采用未风化且不易风化之硬石砌筑（石料抗压强度≥60MP）。

基坑开挖一般要求按跳二挖一和从两侧向中间的施工顺序施工，墙基（坡脚挡墙或加厚护面墙）要求分段跳槽开挖，严格按照从两侧到中间的顺序逐段施工，减少对坡体结构的扰动破坏作用和影响。

遇有坑槽积聚地下水时，应采用井点降水，随聚随抽，采取有效可行的引排封堵等工程措施进行永久处理，确保基础工程质量和结构整体安全。

路堑挡墙或加厚护面墙之地基容许承载力要求一般不小于0.35MPa，遇特殊情况需经计算和地基处理满足相关墙体基底承载强度设计要求。

七、排水工程施工

地表截排水沟在路堑边坡土石方开挖施工前施做，发挥排水作用，减少地表水对坡面冲刷和入渗坡体的作用和影响。平台排水沟排水坡率尽量与线路纵坡相同，必要时采用反坡排水；其排水出路主要为急流槽和截水天沟，最终汇入路基排水系统。平台排水沟两侧出口与截排水天沟顺畅连接。急流槽兼人行台阶可据汇水面积调整宽度，宽度为1.5或2米，在其一侧设镀锌钢管扶手。

地下水排水工程主要是指仰斜平孔排水工程，一般设计工程位置和数量均为原则性布设，在具体施工过程中，应根据施工揭示地层及含水状态等实际情况调整孔位、孔数和孔深，以排水孔正常出水率达50%以上，确保平孔排水工程效果。

八、锚固工程施工

由于锚固工程主体为地下隐蔽工程，且工程质量与施工技术密切相关，应严格按照有关锚固工程施工与验收技术规范和质量检验评定标准进行，确保边坡稳定和结构安全。

预应力锚索（杆）施工主要包括施工准备、锚孔钻造、锚筋制安、锚孔注浆、砼结构钢筋制安、混凝土浇灌、锚孔张拉锁定和验收封锚等工作流程。其中有两个主要环节，一是锚孔成孔，二是锚孔注浆，锚孔成孔的技术关键是如何防止孔壁坍塌、卡钻；注浆的技术关键是如何将孔底

的空气、岩（土）沉渣和地下水体排出孔外，保证注浆饱满密实。

1、施工准备

进行预应力锚索（杆）施工前应做好施工组织设计，明确施工方法、施工工艺、工序流程、人员组织和施工设备、材料、试验、监测安排及安全、质量管理。

锚索（杆）施工前，应根据锚雇地层、锚固吨位做破坏性抗拔试验。设计每个工点锚索（杆）采用三个试验孔，试验孔锚索（杆）长度为20M左右（具体以全部锚固段深入设计锚固地层1米以上控制），锚固段长度分别为8米、6米、4米，其自由段不注浆，锚固段注浆遇土质或砂土状强风化岩层且富水时采用二次高压劈裂注浆法。试验孔具体位置应由监理和设计代表现场确定，使试验孔可代表工程孔锚固地层实际情况。试验孔自由段不注浆，锚固段与自由段之间设置止浆袋，锚固段外侧应设引排气管，排气管伸入锚固段内5～10cm，其注浆方法与充满标准和工程孔相同。试验时应记录各级荷载及锚头位移等详细数据，并在工程锚索（杆）施工前及时向设计单位提交试验报告，以验证与调整设计。

安装锚索（杆）施工前，应先进行钻孔深度、钻孔倾角、锚索（杆）长度的检验；然后安装经现场监理检验制作合格的锚索（杆）并注浆；锚索（杆）施工完毕后，按规范要求进行锚索（杆）验收试验和长度检验。

2、锚孔钻造

按照设计桩号采用拉线尺量，结合水准测量进行放线，并用铁钎和油漆标记准确定位锚孔位置。钻机严格按照设计孔位、倾角和方位准确就位，采用测角量具控制角度，钻机导轨倾角误差不超过±1°，方位误差不超过±2°。锚索（杆）成孔应根据地层选用相应的锚杆钻机，且钻进过程中严禁开水冲钻及冲洗孔壁，同时应严格控制钻进速度，防止钻孔倾斜、扭曲或变径。在钻进过

程中认真作好施工记录，比如钻压、钻速、地层和地下水情况等。钻孔钻径、孔深要求不得小于设计值，并超钻50cm，钻进速度达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳站3～5分钟，防止孔底尖灭，同时，及时进行锚孔清理。钻进达到设计深度后，不能立即停钻，并通知监理工程师后采用注浆固壁处理，24小时后重新钻进，或采用跟管钻进工艺。

锚孔钻造结束后，使用高压空气将孔中岩（土）粉及水全部清除出孔外，经现场监理检验合格后，方可进行锚筋体安装。

3、锚筋制安

锚筋下料应整齐准确，误差不大于±50mm，预留张拉段钢绞线长度1.5M，钢筋锚杆0.5M；对钢绞线不同单元和钢筋锚接头进行醒目可靠的标记。下料还应注意各单元锚索长度是不同的，钢绞线一律采用机械切割下料。锚筋的制作应搭建高于地面50cm以上与锚筋设计长度相适应的制作台及简易防晒防雨棚，受地形限制，需在边坡平台上进行锚筋制作的，也应搭架制作，同时应做好防晒防雨措施。

挤压头的组装，挤压套、挤压簧安装准确，挤压顶推进应均匀充分，施工中应严格控制钢绞线挤压套挤压工艺，并抽样3%进行检测，确保单根挤压强度不低于200KN。

组装承载体时应定位准确，挤压套通过螺栓在承载体和限位片之间栓接牢固。架线环间距为1.0～1.5M，应准确定位、绑接牢固，锚孔孔口位置必须设置一个架线环。环浆管穿梭安装准确定位，绑扎结实牢固，应深入导向帽5～10cm。导向帽可点焊固定于最前端承载板上，并应留有溢浆孔，保证孔底返浆。所有的钢质部分均匀涂刷防腐油漆。

对于高强经轧螺纹锚杆，锚固段对中支架若点焊不当，将损伤杆体强度，故应与自由段一样，用套筒触角支架绑接定位。并对其自由段按设计要求进行防腐和隔离措施处理。

锚筋体摆放顺直，不扭不叉，排列均匀。锚筋体经检验合格后，方可运输至相应孔位进行安装。水平运输时，各支点间距不小于2M，且转弯半径不宜太小；垂直运输时，除主吊点外，其它吊点应使锚筋体快速安全脱钩。锚筋体安装时应按设计倾角和方位平顺推进，严禁抖动、扭转和串动，防止中途散束和卡阻。安装完成后，不得随意敲击锚筋或悬挂重物。锚筋体的安装，必须在现场监理旁站的条件下进行。

4、锚孔注浆

锚索（杆）注浆采用水灰比0.4～0.5的纯水泥浆，其中锚固段遇土质或砂土状强风化岩层且富水时，采用二次高压劈裂注浆法来提高地层锚固力。

注浆材料要求严格按照经试验合格的配比备料，注浆浆液应严格按照配合比搅拌均匀，随拌随用，浆体强度不低于40MPa。锚孔注浆必须采用孔底返浆方法（注浆压力一般为2.0MPa左右），直至孔口溢出新鲜浆液，严禁抽拔注浆管或孔口注浆；如发现孔口浆面回落，应在30分钟内进行孔底压注补浆2～3次，确保孔口浆体充满。在注浆作业开始和中途停止较长时间再作业时，应用水或水泥浆润滑注浆泵及注浆管路。注浆过程应认真做好施工现场施工注浆记录，每批次注浆都应进行浆体强度试验，试件不得小于两组。浆体未达到设计强度的70%时，不得在锚筋体端头悬挂重物和拉绑碰撞。

锚孔钻造完成后应及时进行锚筋体安装和锚孔注浆，原则上不得超过24小时。当采用二次劈裂注浆提高地层锚固力时，以浆体强度控制开始劈注时间（一次注浆体强度为5MPa），需在二次注浆管的锚固段内设花孔和封塞，二次注浆的高压注浆管应采用镀锌铁管或钢管。

对锚孔注浆施工，应严格执行有关规定和设计要求，确保锚固工程质量。

5、锚筋张拉锁定

在注浆浆体与台座混凝土达到设计强度80%以上时，方可进行张拉锁定作业。如为选定进行验收试验的锚孔，应在达到设计强度的条件下，待验收试验结束并经检验合格后再进行。

锚斜托台座的承压面应平整，并与锚筋的轴线方向垂直。锚具安装应与锚垫板和千斤顶密贴对中，千斤顶轴线与锚孔及锚筋体同轴一线，确保承载均匀。锚筋的张拉必须采用专用设备，设备在张拉作业前应进行标定，锚具、夹片等检验合格后方可使用。

锚索正式张拉前，应取10～20%的设计张拉荷载，对其预张拉1～2次，使其各部位接触紧密，钢绞线完全平直。

对于压力分散型锚索，因各单元锚索长度不同，张拉应注意严格按设计次序分单元采用差异分步张拉，根据设计荷载和锚筋长度计算确定差异荷载，并根据计算的差异荷载进行分单元张拉。

压力分散型锚索各单元差异伸长量和差异荷载增量计算公式（以上三单元共六束压力分散型锚索为例）如下。

差异伸长量：

ΔL1-2=ΔL1-ΔL2 ，ΔL2-3=ΔL2-ΔL3

ΔL1=σ/E L1，ΔL2=σ/E L2，ΔL3=σ/E L3

σ=P/A

差异荷载增量：

ΔP1=EAΔL1-2/ L1×2

ΔP2=（EAΔL2-3/ L2+ EAΔL2-3/ L1）×2

其中：L1，L2，L3﹍分别为第一、二、三单元锚索的长度，且L1＞L2＞L3；

ΔL1，ΔL2，ΔL3﹍各单元锚索在给定最终张拉（设计锁定）荷载作用下的伸长量；

ΔL1-2，ΔL2-3﹍各单元锚索在给定最终张拉（设计锁定）荷载作用下的差异伸长量；

σ﹍给定最终张拉（设计锁定）荷载作用下钢绞线束应力；

P﹍给定最终张拉（设计锁定）荷载作用下单根钢绞线束荷载；

A﹍单根钢绞线束的截面面积；

E﹍钢绞线的弹性模量；

ΔP1，ΔP2﹍分步差异张拉之第一、二步张拉荷载增量。

锚索的预应力在补足差异荷载后分5级按有关规范或规定施加，即设计荷载的25%，50%，75%，100%和110%。在张拉最后一级荷载时，应持荷稳定10～15min后卸荷锁定。锚索锁定后48小时内，若发现明显的预应力损失现象，则应及时进行补偿张拉。

6、锚孔验收封锚

验收试验的目的是检验施工质量是否达到设计要求，也称现场验收试验或质量控制试验，它

是针对所有工程锚索（杆）进行的；通过验收试验，可获知锚索（杆）受力大于设计荷载时的短期锚固性能，以及满足设计条件时锚索（杆）的安全系数。将验收试验结果与基本试验结果进行恰当的对比，可作为锚索（杆）长期性能评价的参考。

验收试验设备和方法：

a．试验设备包括张拉千斤顶、油压表、油泵和用于连接他们的高压油管，以及相关变形量测系统和固定设施。张拉设备投入正式使用前，应由具有相应资质的计量单位进行标定，且在有效期内，并应绘制压力表读数与系统出力曲线。

b．验收试验对张拉系统的精度要求一般较高，试验时对锚索施加应力和变形需要几种设备同时进行测定，如精度较高的油压表、压力传感器、千分表、游标卡尺、挠度计等。

c．验收试验可选择下述两种方式之一进行试验：

（1）业主委托具有相关试验经验业绩的边坡锚雇工程专业单位或部门进行验收试验。

（2）验收试验应按有关规范和规定要求认真做好记录，并提交试验报告，供工程验收使用。

d．验收试验应按有关规范和规定要求认真做好记录，并提交试验报告，供工程验收使用。

验收试验的规定和要求：

a．验收试验锚索（杆）数量不少于工程锚索（杆）总数的5%，且不得少于3根。验收试验锚索（杆）孔位应在指定边坡或项目工程全部工程锚索（杆）范围内由业主、监理和设计代表根据普遍性和代表性的原则进行随机抽样。

b．验收试验应分级加荷，起始荷载宜为锚索（杆）设计荷载的30%，分级加荷值分别为设计荷载的0.5、0.75、1.0、1.2、1.33和1.5倍，最大试验荷载不能大于锚筋承载力标准值的0.8倍。对于压力分散型锚索，要求以设计最大试验张拉荷载计算补足差异伸长量（张拉荷载）后同步张拉至锚索（杆）设计荷载30%作为起始荷载。如果最大差异张拉荷载大于设计荷载的30%，则以最大差异张拉荷载作为起始荷载。

c．验收试验中，当荷载每增加一级，均应持荷稳定10min，并记录位移读数。最后一级试验荷载也应维持10min。如果在历时10min内位移超过1mm，则该级荷载应再维持50min，并在15、20、25、30、45和60min时记录其位移量。

d．验收试验中，从50%设计荷载到最大试验荷载之间所测得总位移量，应当超过该荷载范围内锚筋自由段长度的预应力筋理论弹性伸长量的80%，且小于自由段与1/2锚固段长度之和的预应力筋理论弹性伸长值。对于压力分散型锚索，锚固段应视为零，其自由段应分单元按实际全长计算。大量的工程实践表明，对于土质或类土质及破碎锚固地层，考虑锚孔轴向压缩与锚固段孔壁剪切变形特性，其实测上限值一般比理论上限值偏大5～10%，应具体情况具体分析。

e．在最后一级荷载作用下的位移观测期内，锚头位移稳定，即在历时10min内位移不超过1mm，或者2h蠕变量不大于2mm。

f．如果试验结果同时满足上述d、e两款条件，则认为验收试验锚索（杆）合格；如发现一孔试验锚索（杆）不能同时满足上述d、e两款条件，则需增加抽样三孔锚索（杆）进行验收试验，直至验收试验锚索（杆）全部同时满足上述d、e两款条件，方可认为验收试验锚索（杆）合格。不合格锚孔数不得超过工程锚孔总数的5%。

如果发现验收试验锚索（杆）不合格，则应及时上报有关部门并调查分析产生原因，根据实际情况具体分析，对指定验收工程锚索做如下处理：

（1）报废或重新安装；

（2）降低锚固力使用；

（3）进行补救性重新张拉等其它特殊处理措施。

7、在全部工程锚索（杆）经抽样进行验收试验并符合上述有关规定和要求条件后，方可按照有关设计要求张拉锁定和封锚工作。对验收试验锚索（杆）一般应从1.50倍设计荷载全部退荷至零后，再重新进行张拉锁定作业。

锚索（杆）张拉完成后应及时对锚头进行补浆和封锚，外锚头应用与锚梁同标号的砼封头，以防锈蚀破坏。对于锚具和锚梁等空隙的补浆应作为锚头防腐的一项关键工序在现场监理旁站的条件下认真进行，补浆管应插入锚梁底面以下进行返式补充注浆，直至补浆孔溢浆为止。对于锚具及锚筋外露部分应严格进行去锈除油后并及时采用与锚梁同标号混凝土进行封锚。

九、施工变形监测与预报

在路堑高边坡工程施工期间，坡体变形监测与预报工作十分重要，一般采用地表简易观测法和重要工程专业仪器监测法，必要时开展动态预报工作，施工变形监测与预报，可以指导动态设计，确保施工安全，并且检验工程效果。

十、其它

1、因边坡变形及滑坡病害受地下水影响较大，应该在雨季之前施工完毕，以确保边坡稳定和结构安全。

2、对于实施锚固工程的路堑边坡防护，边坡开挖一级防护加固施工。

3、重点复杂路堑边坡防护加固工程，由于其地质条件复杂，应结合现场实际开挖揭示地层信息及坡体结构条件进行必要的调整与完善，既进行动态设计和信息化施工，从而达到经济合理和安全可靠的目的。

参考文献：

1、《锚杆喷射混凝土支护技术规程》（GB50086-2001）；

2、福建省《不良地质路段路堑边坡防护加固工程施工实施细则》（试行）；

3、福建省《高速公路边坡锚固工程施工技术暂行规定》。

4、《龙岩至长汀（闽赣界）高速公路A8合同段施工设计图》