5.3.1 公路边坡坡面防护工程
边坡坡面防护主要是保护路基边坡表面免受雨水冲刷,减少温差及温度变化的影响,防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变进程,从而保护路基边坡的整体稳定性,并且起到美化路容,协调环境的作用。
坡面防护工程不承受外力作用,应在稳定的边坡上设置,防护类型的选择应综合考虑工程地质、水文地质、边坡高度、环境条件、施工条件和工期等因素的影响。坡面防护工程应以安全可靠、技术可行、经济合理、施工方便、绿色环保为总的原则。常见坡面防护措施及适用条件如表5-1所示。
表5-1常见坡面防护形式及建议适用条件
山区高速公路边坡防护形式常用植物防护、骨架植物防护、圬工防护、主动及被动柔性网防护。由于这些坡面防护措施,不承受外力作用,适合于坡面岩土体整体稳定处。本小节主要介绍坡面防护工程的施工工艺。
5.3.1.1 植物防护
植物防护可以起到封闭坡面岩土体、提高松散岩体抗冲刷能力、延缓岩土体风化、植物根系固化坡体表面岩土体、改善边坡景观的作用。常见的植物防护有挂三维土工网植草防护、挂网喷播混生植物防护、土工格室植草防护以及TBS喷灌防护等型式。
1)挂三维土工网喷播植草防护
(1)设计防护型式。图5-3为挂三维土工网喷播植草防护设计示意图,本型式适用于坡比不陡于1∶0.75,每级坡高低于8m(土质路堑边坡)或10m(软质岩石路堑边坡)的路段及多级路堤的第一级护坡,当坡高小于3m时不挂网只喷播草籽及灌木籽(喷播植物护坡)。
采用三维网的技术参数:厚度≥14mm,网孔中心最小净空尺寸≥5mm,纵、横向拉伸强度≥2.0kN/m,三维网搭接宽度为20cm,周边卷边10~15cm,铺设土工网应力求平整,不能褶皱。
(2)施工工序及工艺。挂三维土工网喷播植草防护施工工序为:边坡修整、整平夯实→坡顶、坡底基槽开挖→铺设、固定三维土工网→喷播植草→养护。
A.坡面平整及清理
图5-3挂三维土工网喷播植草防护设计示意图
将已完成开挖的边坡进行修整,将直径超过20cm的土块打碎,平整后坡面高差不超过20cm;清理坡面碎石、浮土及各种垃圾等,对松散部分进行夯实处理。
B.开挖沟槽及铺设土工网
沿着坡顶及坡底平行开挖宽20cm、深30cm的沟槽,开挖弃土应置于沟槽外侧待用。将土工网设于坡顶沟内,并用U型钉固定,U型钢钉间距为1m,固定后将开挖的弃土回填至沟槽内并夯实整平,从坡顶至上而下铺设土工网,土工网应铺展平顺,要拉紧,使土工网紧贴坡面,不能有蓬松。土工网各幅间纵向长度搭接不小于20cm,搭接时应注意将下一级网压在上一级网之下,同时加强搭接部的“U”型钉锚固,沿纵向每隔100cm用U型钢钉固定(搭接部位必须固定),周边卷边10~15cm,其斜向间距为100cm,土工网下部亦应设于坡底沟槽内用U型钢钉固定后回填土夯实整平。待土工网铺设完毕,再以肥沃土覆盖不至网包外露。
C.喷播草籽、灌木籽
每平方米灌木种子播种量为30~50g。根据当地气候地理条件选用合适种子多种组合,应尽量选用适合当地气候环境的乡土植物,以利于喷播后成活,一般以2~3种常绿灌木为主,再选用5~6种土壤改良型和景观点缀型种子为辅。按比例准备好后放入液压喷播机加入水、木纤维、粘合剂、保水剂、肥料搅拌均匀后喷播。
坡面在喷播前需充分洒水1~2次保持坡面湿润,渗透深度不得小于15cm,待土壤“收汗”后进行喷播。
D.盖无纺布养护
喷播种子后,当天应用无纺布覆盖好,然后用8号铁丝做成的“U”型钉进行固定,固定间距100cm。下雨时防止表面形成汇流,冲刷坡面。根据天气情况及时对坡面进行喷水养护,保证草种出苗前及小苗生长阶段始终保持坡面湿润。喷水养护时应用喷湿机进行雾化洒水,严禁用水龙头直接喷洒,防止水量过大造成客土和草种地冲刷。当幼苗植株长到5~6cm或2~3片叶时,揭去无纺布。
E.养护
a.出苗期:从播种开始到幼苗出土、地上部分出现真叶(针叶树种壳脱落或针叶刚展开),地下部分长出侧根以前,这个阶段为出苗期。
出苗期的主要技术措施是:有效的催芽措施,使种子出芽早;播前施足基肥,有机肥充分腐熟;土壤干燥时,应要浇水,必须要浇透,使种子与土壤接触良好、吸水受热使种子出苗整齐,保持土壤湿度、防止土壤板结、防止病、虫危害,要使用杀菌药消毒,为种子发芽创造条件。
b.幼苗期:是指从长出第一真叶、地下部分出现侧根,到幼苗开始高生长的一段时期。幼苗期的主要技术措施是:如不十分干旱,不可急于浇水,促使幼苗根系向地下伸长生长,主要培养根系。同时,当阳光强烈时特别要防止土的表面温度过高而灼伤幼苗,要采取适当浇水或者用遮阴措施;幼苗期的后期对氮肥要求增多,可适量追肥,追肥可结合浇灌进行。
c.速生期:是指苗木生长最旺盛的时期。这个时期的生长特点是苗木生物量增长迅速加快,达最大值;叶量增多,单叶增大。速生期的苗木高生长量、地径生长量、根系生长量达到全年生长量的60%以上,形成发达的根系和营养器官。速生期的育苗技术措施是:这个阶段是苗木生物量增长量最大的时期,也是需要水、肥量最多的时期,要加强水、肥管理。适时量为苗木提供水、肥,促进苗木生长发育,提高苗木质量和产量。在速生期前期,可追肥1~2次,时间4月底~5月中旬,到后期应及时停止施用氮肥,在施肥停止浇水3~5天,防止水肥浪费,防止苗木徒长影响苗木硬化,造成过冬困难。
d.苗木硬化期:是指苗木的地上、地下部分木质化,进入越冬休眠的时期。从苗木高生长幅度下降开始,到苗木直径和根系生长停止为止。这个时期的技术要求是在苗木硬化期前期要适当施有利于苗木木质化的磷、钾肥,促进苗木木质化,要采取防寒措施。
2)挂网喷播植生防护
(1)设计防护型式。图5-4为挂网喷播混生植物防护设计示意图,本型式适用于整体稳定性好、但有局部存在楔形体滑动危险的路段,或边坡岩体较破碎而有浅部崩塌危险的边坡以及由软弱岩体组成的需要增加坡面岩体整体性的边坡。
镀锌机编双扭结铁丝网的规格为:网型为正六边形,网目边长不大于5cm,铁丝直径不小于φ2.4mm,草籽的绿化基材混合物厚度不小于12cm。
图5-4挂网喷播混生植物防护设计示意图
(2)施工工序及工艺。挂网喷混植生的施工工序为:坡面平整及清理→锚杆放样→钻孔及安装锚杆→铺设加固铁丝网→培养基材拌和、上料→喷射培养基底基层→喷射培养基种子层→覆盖无纺土工布→养护管理。
A.坡面平整及清理
坡面清理有利于基材和岩石坡面的自然结合,主要是对坡面的浮石、浮根等进行清理,对凸出或凹进坡面大于10cm的岩土应予以削平,或采用C15混凝土或浆砌片石等予以嵌补,尽可能平整坡面。在喷射第一层前,应用水将岩面上的粉尘物冲洗干净。
B.钻孔、安装锚杆
石质边坡硬度大,必须采用风钻锚孔,严禁用水钻成孔,孔深根据设计确定,应不超过设计锚杆长度20cm,长、短锚杆交错布置,孔口直径为5cm,孔向与坡面基本垂直布设,孔间距为1m,可根据现场情况进行适当调整。主锚杆采用直径为φ18mm螺纹钢筋,辅助钉采用φ12mm螺纹钢筋,成孔后将锚杆埋入锚孔内,露出孔口20~30cm,然后用M30水泥浆灌注穴孔,固牢锚杆。
对于孔深小于3m的锚杆,宜采用先注浆后插锚杆的施工工艺。注浆时,浆体除孔口200~300mm外,应均匀充满全孔。锚杆插入后应居中固定,锚杆外露部分应避免敲击、碰撞,3天内不得悬掉重物,3天后方可安装垫板。
C.铺网及固定铁丝网
铺设前,坡顶先施工一排锚钉,铺设网时,铁丝网挂入坡顶锚钉后应顺沿坡面从上到下进行铺设,拉紧至坡底锚钉固定;然后铺设下一幅铁丝网。两幅网边搭接宽度不少于一个网眼,应用铁丝扎紧,两网之间每隔30cm应用铁丝扎牢固。
固定铁丝网时,将网眼角与锚钉用20号铁丝绑扎。由于岩面凹凸不平,要根据现场坡面与铁丝网接触情况对锚钉适当加密,即坡面突然变陡位置要增加锚钉,保证在铁丝网和坡面之间间距不小于5cm。铁丝网铺设后,再用垫板和螺母将铁丝网固定在外露的锚杆上。
D.培养基材拌制、上料
培养基材由种植土、粘结剂(水泥)、纤维(锯末)、有机质、肥料等按一定比例掺和而成。种植土选用黏性红土(黄土),土粒径≤2cm,含水量≤30%。大面积施工前应进行现场调查及试验,确定培养基材合适的配比。一般情况下配比为种植土∶纤维及有机质=1∶1,纤维亦可选取稻草、木纤维、椰丝等天然纤维。有机质可选取锯木屑、椰粉、草炭等。肥料由钙镁磷、复合肥、有机肥组成。
有机质可以起到疏松土壤、保持水分的作用,增加种植层氧气的含量。使用时格外加入的物料按照配比倒入混凝土搅拌机料斗搅拌,搅拌时间不应少于5min。拌和后标准为用手抓混合料能成团,松开掉地能散开为宜,物料随拌随喷,不宜放置太久。
E.喷射培养基
将混合好的培养基高压喷射到坡面上,分两次喷射,喷射尽可能从正面进行。第一遍喷射厚度为总厚度减去2cm,第二遍为种子层,喷射厚度为2cm,喷头喷射时距坡面距离应有1.5m左右,垂直坡面喷射。喷射时应按照从左至右、从上至下的顺序进行,或者从右到左、从上到下的顺序进行,确保无任何漏喷。喷射厚层基材后,铁丝网上基材应保证2~3cm厚。当气温低于12℃时,不宜进行喷播作业。
F.无纺布覆盖
无纺布规格以30g/m2为宜。无纺布能起到保湿、保温的作用。无纺布覆盖时,应用U形钉固定,注意不要留接缝,无纺布覆盖后应注意观察种子发芽和生长情况,待草、灌木长到3cm可撤去无纺布,冬天霜冻时适当延后。
G.养护管理
a.编制前期养护组织措施,落实人员、水源及工器具。
b.由于喷射后表面抗冲刷能力一般,用水车养护时要注意控制好喷头与坡面的距离、出水量和移动速度。应用高压喷雾器使养护水成雾状均匀地湿润坡面基材混合物。
c.养护时间及次数。初期养护一般为45天,发芽期15天内湿润深度控制在3~5cm,幼苗期依据植物根系的发展逐渐加大到5~10cm,要控制不在基材混合物内形成“壤中流”。初期养护时间为每天养护两次,早晚各一次,早晨养护时间应在10点以前完成,避免在强烈的阳光下进行喷水养护,以免伤幼苗叶片。在高温干旱季节,种子幼芽及幼苗由于地面高温容易受伤,每天应增加1~2次养护,每次湿润1~2cm。中期靠自然雨水养护,每月喷水2次,并追施肥,促苗转青。在整个养护期中,应注意病虫害的防治。
3)土工格室客土喷植防护
(1)设计防护型式。图5-5为土工格室客土喷植防护设计示意图,本型式适用于对景观要求较高路段的填石路堤或高边坡工点最下一级的边坡防护。
图5-5土工格室植草护坡防护设计示意图
土工格室一般采用TGLG-150-500型:抗拉强度≥150MPa,延伸率≤10%,网格尺寸为25cm×25cm,展开尺寸4m×12.5m(整幅为单根筋带制作),格室高度为150mm。铆接件必须为裹塑防腐处理的金属支撑件。
(2)施工工序及工艺。土工格室植草护坡施工工序为:平整坡面→排水设施施工→土工格室施工→回填客土→喷播施工→盖无纺布→养护管理。
A.平整坡面
坡面平整关系到土工格室植草护坡工程的成败,坡面凹凸不平时铺设土工格室格易产生应力集中使格室焊点开裂、造成格室垮塌;同时亦会造成局部格室与坡面之间空隙过大给客土回填带来极大的难度。因此边坡整修施工时应严格控制平整顺直,在修整后的坡面上进行场地处理,首先清除石头、杂草、垃圾等杂物然后平整坡面、使坡面流畅、并要适当人工夯实。不要出现边坡凹凸不平、松垮现象。
B.排水设施施工
边坡排水系统的设置是否合理和完善直接影响到坡面植被的生长环境,对于长大边坡,其坡顶、坡脚及平台均需设置排水沟,并根据坡面水流量的大小考虑是否设置坡面排水沟,一般坡面排水沟横向间距为40~50cm。
C.土工格室施工
在坡面上按设计的锚杆位置放样,采用钻杆进行钻孔,成孔后将按设计要求弯制好并防锈处理完毕的锚杆打入孔内;锚杆设置完毕后,应马上开始悬挂土工格室。悬挂时应注意各单元间连接时应尽量对齐并拧紧连接螺栓,同时应使土工格室尽量张开贴紧坡面;土工格室悬挂完毕后即可按要求设置混凝土锚锭块,施工时应保证锚锭块振捣密实。
D.回填客土
土工格室固定好后即可向格室内填充客土。客土应尽量选择种植土,路基施工时清除的表土是理想的土源,严禁使用搀杂石块、砂砾的土源。充填前可适当湿润土体使之成团有利于施工。充填时可自下而上逐层进行,施工不便时可设置扶梯多人传递。充填时应使每个格室中的客土密实、饱满,并高出格室表面1~2cm。充填时应特别注意施工安全,攀爬作业必须使用安全绳。
E.喷播施工
客土回填完毕后应抓紧进行喷播施工。按设计比例配合草种、木纤维、保水剂、黏合剂、肥料、染色剂及水的混合物料,并通过喷播机均匀喷射于坡面。
F.盖无纺布
为使草种免受雨水冲刷,并实现保温保湿,应加盖无纺布,促进草种的发芽生长。无纺布覆盖时应按40cm×40cm的间距设置固定竹钉,应派人监控注意及时补钉竹钉,补盖无纺布。
G.前期养护
a.洒水养护:用高压喷雾器使养护水成雾状均匀的湿润坡面,注意控制好喷头与坡面的距离和移动速度,保证无高压流水冲击坡面形成径流。养护期限视坡面植被生长状况而定。
b.追肥:应根据植物生长需要及时追肥。
c.及时补播:草种发芽后,应及时对稀疏无草区进行补播。
4)TBS植被护坡
TBS喷草灌又称厚层基材喷射植被护坡,是指采用干式或者湿式混凝土喷射机把基材与植被种子的混合物按照设计厚度均匀喷射到需防护的工程坡面的一种生态防护技术。它通过在坡面喷附一层结构类似于自然土壤且保水、保肥的植物生长所需的基层材料,解决了岩石边坡无法生长植物的难题。
(1)设计防护型式。图5-6为TBS植被护坡防护设计示意图,适宜于坡面完整但岩石结构面倾角为15°~60°的岩质边坡绿化防护。
TBS植被护坡的锚杆长度根据边坡岩层破碎、松散的程度,采用3m、4.5m、6m长度的φ25mm,间距1.5~2.5m的砂浆锚杆。机编镀锌双扭结铁丝网规格为:网型为正六边形,网目边长不大于5cm,丝直径不小于φ2.4mm,草籽的绿化基材混合物厚度不小于12cm。
图5-6TBS植草护坡防护设计示意图
TBS植草护坡可以分为干喷法与湿喷法。干喷法适用坡比为1∶0.3~1∶0.5的岩质路堑边坡,湿喷法适用坡比为1∶0.75~1∶1的岩质路堑边坡。
(2)TBS干喷法施工工序及工艺。TBS植被护坡的施工工序为:坡面平整及清理→钻孔、安装锚杆→铺网及固定铁丝网→培养基材拌制、上料→喷射培养基→盖无纺布→养护管理。施工要点如下:
A.坡面平整及清理
坡面清理有利于基材和岩石坡面的自然结合,主要为清理坡面浮石、浮根等。对凸出或凹进坡面大于10cm的岩土应予以削平,或采用C15混凝土或浆砌片石等予以嵌补,尽可能平整坡面。在喷射第一层前,应用水将岩面上的粉尘物冲洗干净。
B.钻孔、安装锚杆
风钻锚杆孔:石质边坡硬度大,必须采用风钻钻孔,孔深0.3~0.5m交错布置,局部适当加深,孔口直径为φ4~5cm,孔向与坡面基本垂直布设。一般间距1m,具体可根据现场情况进行布孔。锚杆用φ14mm螺纹钢筋埋入锚孔内,露出孔口20~30cm左右,然后用水泥砂浆灌注,固牢锚杆。
挤压锚杆成孔:如果石质边坡硬度不大,可以采用直接施打锚杆的方法。选用直径为φ14mm长度约35cm的螺纹钢筋,将其端部削尖,经过淬火处理后,直接打入边坡,深度不小于20cm,纵间距为1m,边角局部适当加密。
C.铺网及固定铁丝网
铺设前,坡顶先施工一排锚钉,铺设时,铁丝网挂入坡顶锚钉后沿坡面从上到下进行铺设,拉紧至坡底锚钉固定;然后铺设下一幅铁丝网。两幅网边搭接宽度不少于一个网眼,应用铁丝扎紧,两网之间每隔30cm应用铁丝扎牢固。
固定铁丝网时,将网眼角与锚钉用20号铁丝绑扎。由于岩面凹凸不平,应根据现场坡面与铁丝网接触情况对锚钉适当加密,即坡面突然变陡位置要增加锚钉,保证在铁丝网和坡面之间间距不小于5cm。
D.培养基材拌制、上料
培养基材由种植土、纤维、有机质、肥料等按一定有比例掺和而成。种植土选用黏性红土(黄土),土粒径≤2cm,含水量≤30%。大面积施工前应进行现场调查及试验,确定培养基材合适的配比。一般情况下配比为种植土(纤维及有机质=1∶1),纤维可选取稻草、木纤维、椰丝等。有机质可选取锯木屑、椰粉、草炭等。肥料由钙镁磷、复合肥、有机肥组成。
有机质可以起到疏松土壤、保持水分的作用,增加种植层氧气的含量。使用时另外加入的物料按照配比倒入混凝土搅拌机料斗搅拌,搅拌时间不应少于5min。拌和后标准为用手抓混合料能成团,松开掉地能散开为宜,物料随拌随喷。
E.喷射培养基
将混合好的培养基,用高压喷射到坡面上,分两次喷射,喷射尽可能从正面进行。第一遍喷射厚度为总厚度减去2cm,第二遍为种子层,喷射厚度为2cm,喷头喷射时距坡面距离应有1.5m左右,垂直坡面喷射。喷射时应按照从左至右、从上至下的顺序进行,或者从右到左、从上到下的顺序进行,确保无任何漏喷射。喷射厚层基材后,铁丝网上基材应保证2~3cm厚。
F.无纺布覆盖
无纺布规格以每平方米30g为宜。无纺布能起到保湿、保温的作用。无纺布覆盖时,应用U形钉固定,注意不要留接缝,无纺布覆盖后应注意观察种子发芽和生长情况,待草、灌木长到3cm后可撤去无纺布,冬天霜冻时适当延后。
G.养护及注意事项
由于喷射后表面抗冲刷能力一般,用水车养护时要注意控制好喷头与坡面的距离、出水量和移动速度。应用高压喷雾器使养护水成雾状均匀地湿润坡面基材混合物。初期养护一般为45天,发芽期15天湿润深度控制在3~5cm,幼苗期依据植物根系的发展逐渐加大到5~10cm,应注意基材混合物内勿形成“壤中流”。初期养护时间为每天养护两次,早晚各一次,早晨养护时间应在10点以前完成,避免在强烈的阳光下进行喷水养护,以免伤幼苗叶片。在高温干旱季节,种子幼芽及幼苗由于地面高温容易被灼伤,每天应增加1~2次养护,每次湿润1~2cm。中期靠自然雨水养护,每月喷水2次,并追施肥,促苗转青,交付验收。在整个养护期中,应注意病虫害的防治。
(3)TBS湿喷法施工工序及工艺
A.坡面平整及清理、钻孔、安装锚杆、铺网及固定铁丝网等程序与干喷法相同
B.材料按配比拌合
培养基由种植土、有机质、肥料等按配合比掺和而成。应严格按照设计要求对营养基进行配合比确定,应根据进场批次材料的包装换算每罐培养基的各种材料用量。
种植土选用黏性红壤土(黄壤),土粒径≤2cm,含水量≤30%。大面积施工前应进行现场调查及试验,确定营养基材合适的配比。
纤维可选取稻草、木纤维、椰丝等。有机质可选取锯木屑、椰粉、草炭等。肥料由钙镁磷、复合肥、有机肥组成。有机质可以起到疏松土壤、保持水分的作用,增加种植层氧气的含量。使用时与另外加入的物料按照配比倒入土壤中进行干料混合,利用人工或机械混搅拌。
C.输送基材至喷射机、喷射营养基材
使用时将各种物料按配比在现场进行拌合,然后用小铲车将拌合好的物料铲入湿喷机的搅拌罐中,加入水后机械混搅拌至少5min,在搅拌均匀后进行喷射。喷射尽可能从正面进行,避免仰喷,喷射厚度尽可能从正面进行。
D.液压喷播种子
将混合种子、粘合剂、肥料、保水剂、木纤维和水等按一定比例配制成的黏性浆体,利用装有空气压缩机的喷播机组,通过高压,直接喷送至边坡上。喷出的种子泥浆应当具有良好的附着力及明显的颜色,不遗漏、不重复且均匀。
E.无纺布覆盖及养护管理
同TBS干喷法。
5.3.1.2 骨架防护
骨架防护适用于边坡的坡率不陡于1∶0.75的路堑边坡。骨架空格内砌码植生袋绿化防护。骨架防护可以起到增加坡面岩土体稳定性、提高松散岩体抗冲刷能力的作用,并具有易于绿化、有效改善边坡景观的特点。
山区高速公路的骨架防护形式常见有浆砌片石拱形加人字形骨架植草防护、浆砌片石拱形骨架植草防护、浆砌片石方格形骨架植草防护、浆砌片石人字形骨架植草防护等。
1)浆砌片石拱形加人字形骨架植草防护
图5-7为浆砌片石拱形加人字形骨架植草防护设计示意图。骨架采用M7.5浆砌片石砌筑,防护骨架纵向每10~15m设置伸缩缝一道,缝宽2~3cm,用沥青麻絮填塞;踏步设于伸缩缝处,每100m设一道,可根据边坡高度及路段长度,每一路段设置应不少于一道为宜。骨架内采用喷播植物进行防护。
图5-7浆砌片石拱形加人字形骨架植草防护设计示意图
2)浆砌片石人字形骨架植草
图5-8为浆砌片石人字形骨架植草防护设计示意图,适用于边坡高度3m以上、稳定的土质或岩质边坡的防护设计。骨架采用M7.5浆砌片石砌筑,防护骨架纵向每12.5m设置伸缩缝一道,缝宽为2.5cm,用沥青麻絮填塞;踏步设于伸缩缝处,每100m设一道,可根据边坡高度及路段长度,每一路段设置应不少于一道为宜。当路堑为石质边坡时,框格内采用植生袋防护;当路堑边坡为可植草土质时,骨架内采用喷播草、灌籽(植物配比同客土喷播)进行防护。
3)浆砌片石方格形骨架植草
图5-8浆砌片石人字形骨架植草防护设计示意图
图5-9浆砌片石方格形骨架植草防护设计示意图
图5-9为浆砌片石方格形骨架植草防护设计示意图,适用于边坡的坡率等于或缓于1∶1的挖方边坡防护,方格骨架防护下面的碎落台(或边坡平台)需采用25cm厚的浆砌片石封闭并设绿化槽,绿化槽约50m设置一处1m宽开口。伸缩缝间距12.5m,缝宽2.5cm,用沥青麻絮填塞,踏步设于伸缩缝处,每100m设一道,并与碎落台浆砌开口对应。原则上每100m设一道,每单独挖方路段设置不少于一道为宜,骨架内采用喷播植物防护。
4)浆砌片石拱形骨架植草防护
图5-10为浆砌片石拱形骨架植草防护设计示意图,适用于坡率缓于1∶0.75的路堑土质和全强风化岩质边坡,路堑踏步兼跌水对应于路基、路面综合排水设置,若无排水需要,原则上每100m设置一道,每单独挖方路段设置不少于一道为宜,跌水(踏步)铺砌应引至边沟,其出口设置消力池,平台采用边坡高度3m以上的边坡防护设计。骨架采用25cm厚M7.5浆砌片石铺砌。浆砌片石拱形骨架内采用喷播草籽和灌木籽进行防护。
图5-10浆砌片石衬砌拱防护设计示意图
5)施工工序及工艺
骨架防护的施工工序为:边坡修整→测量放样→基槽开挖→基础砌筑→骨架砌筑→养护→客土喷播植草绿化。
(1)边坡修整。精准放出坡脚及坡顶边线,然后进行人工修整边坡,使边坡平台标高及边坡坡度与设计一致。路堤段清除坡面浮土及松动石块,缺土部分挖台阶分层填筑;路堑段欠挖部分由人工或用风镐挖除,超挖部分用浆砌片石回填。
(2)测量放样。按设计要求在每条骨架起讫点放控制桩,挂线放样。
(3)基槽开挖。人工开挖骨架沟槽,必须按照设计要求保证主骨架和支骨架埋深。对于土质边坡,可用人工直接开挖。对于岩质边坡,可用风镐进行开挖,开挖沟槽时注意对原坡面岩土体的保护,沟槽宽度满足骨架砌筑即可,不得进行超挖。
(4)基础砌筑施工前先将护坡坡脚挖槽使其满足设计要求,使基础稳固坚实地嵌入槽内。采用样架法施工,护脚面石表面用花锤修凿平整,做到石块之间彼此镶紧咬合,砂浆饱满。沿线路方向按照设计规定的长度设伸缩缝,缝宽2.0cm,缝内填塞沥青麻絮,随砌随填。
(5)骨架砌筑。施工时应自下而上逐条砌筑骨架,骨架应与边坡密贴,骨架流水面应平顺,主骨架排水需顺接引入排水沟。骨架(拱型骨架的肋柱)采用挂线法施工,分两层砌筑,先用片石铺底,再安作料石面,砌筑时注意两层之间咬合要牢固,不能形成两张皮。
拱圈(特指拱型骨架)砌筑采用样架法施工,样架采用φ20mm钢筋按拱圈外缘尺寸焊接成型,并采用方木和钢钎固定在边坡上,砌筑顺序由两侧拱脚向拱顶合龙。砌筑工艺同肋柱施工。
砌筑的同时及时洒水养护,隔天砌筑时必须将头一天砌筑的顶面洒水湿润并清除灰尘、污物。
(6)骨架内绿化。采用客土喷播植草或撒草籽、灌木籽对骨架内进行绿化。
(7)浆砌片石施工工艺及要点按如下要求控制:
A.原材料质量
浆砌片石由片石和水泥砂浆组成,其质量应符合以下要求。
片石应为质地坚硬、不易风化、无裂纹、水锈和污渍的硬质岩,如含泥量超标,在砌筑前应用清水冲洗。片石形状可不受限制,但其中部厚度不得小于15cm,用于镶面的料石应表面平整、尺寸较大,边缘厚度不得小于15cm,且大小应均匀。砂浆根据其强度等级可分为M20、M15、M10、M7.5、M5。砂浆的配合比由实验室确定,现场根据砂的含水率适当调整;原材料计量采用磅秤称量,严禁采用体积法估计。砂浆除强度应满足设计要求外,应具有适当的流动性和良好的和易性,其稠度锥体沉入度控制在50~70mm范围内,现场监控以用手捏成团不散为宜。砂浆应采用机械拌和,随拌随用,当在运输或贮存过程中发生离析、沁水现象时,砌筑前应重新拌和,已凝结的砂浆不得使用。
B.砌筑
砌筑前检查基底情况,不得有浮土、松动石块和积水,保证砌体在坚实的基础上、砌体应采用挤浆法分层、分段砌筑。分段位置一般设在沉降缝或伸缩缝处,两相邻段砌筑高度不应大于120cm,分层水平砌缝应大致水平。各砌层应先砌外围定位片石,并与里层片石交错连成一体,定位片石宜选用表面较平整且尺寸较大的石料,定位砌缝应满铺砂浆,不得镶嵌小石块。定位片石砌完后,应先在圈内底部铺一层砂浆,其厚度应使石料在挤压安砌时能紧密连接,且砌缝砂浆密实、饱满。砌筑腹石时,石料间的砌缝应互相交错、咬搭,砂浆密实。石料不得无砂浆直接接触,也不得先填石料后铺灌砂浆;石料应大小搭配,较大的石料应以大面为底,较宽的砌缝可用小石块挤塞。挤浆时可用小锤敲打石料,将砌缝挤紧,不得留有孔隙。
C.勾缝
砌体表面的勾缝,应符合设计要求,并应在砌体砌筑时留出2cm深的空缝。勾缝所用的砂浆强度,不得小于砌体所用的砂浆强度。勾缝采用平缝压槽工艺,缝宽2.0cm,缝深0.8cm。先剔缝,并用水冲洗缝槽,将缝内浮浆清洗干净,然后用1∶1水泥砂浆填缝,砂浆面略高于砌体表面,用φ20mm钢筋压槽,至缝内砂浆光洁、平整即可,最后将缝两侧浮浆刮除干净,3~5h后,洒水养护。
D.养护
砌体砌筑完毕应及时覆盖,并经常洒水保持湿润,常温下养护期不得少于7天。砌体的砂浆未达到设计强度前,不得承受全部设计荷载。
5.3.1.3 圬工防护
高速公路边坡圬工防护主要包括护面墙、护坡、喷护、锚杆挂网喷浆等。1)护面墙
护面墙可以封闭边坡表面、防止地表水入渗软化坡体、延缓坡面岩土体风化、改善边坡景观的作用,护面墙常用浆砌片石砌筑,常设于边坡整体稳定但表面较破碎的挖方路基最下一级边坡防护,护面墙上亦可设置种植槽或开窗植草绿化。
图5-11护面墙防护设计示意图
(1)常见设计型式。图5-11为护面墙防护设计示意图,适用于边坡自身稳定的石质及较破碎岩石路堑边坡下部第一级坡面防护,护面墙采用M7.5浆砌片石砌筑,每10~15m设置一道沉降缝,并浇填热沥青。路堑流水槽(兼踏步)的设置应结合上、下级防护形式和路基排水需要综合考虑,原则上间距小于100m,石质边坡泄水孔背面铺设无纺土工布。可根据实际需要在护面上开菱形孔植草、灌木绿化,护面墙基础应设置在稳定的地基上,埋置深度可根据地质条件进行调整。
(2)施工工序及工艺。护面墙施工工序为:边坡修整→测量放样→基坑开挖→材料准备及砂浆拌合→砂浆试件→基坑检验→墙体砌筑→养护。
A.边坡修整
护面墙施工前,应对已开挖的坡面进行清理,清除松散岩土体及危石,检查有无欠挖部分,对欠挖部分应予以削平,以防影响护面墙的有效厚度。
B.测量放样
测量现场放样,确定护面墙的位置及墙底基坑开挖位置。
C.基坑开挖
根据断面尺寸或标高,人工配合机械开挖,如断面尺寸小,则人工开挖,如机械开挖,则底部预留10cm人工清除,避免扰动底部原状土。基坑开挖应跳槽开挖,不宜全段贯通开挖。
D.材料准备及砂浆拌合
提前准备好所用的片石、砂、水泥和水,机械设备为砂浆搅拌机,严禁采用人工拌合,现场挂设配合比牌,每个砂浆搅拌机都配备台秤、簸箕和水桶,便于计量,砂浆应随拌随用。
E.砂浆试件
砂浆试件制作,每班2组,或每100m3要制作2组,不足按2组取样。
F.基坑检验
基坑开挖好后,对基坑进行检验,包括基坑尺寸、基底承载力,自检合格后,报请监理工程师确认,才可进行下道工序。
G.墙体砌筑
a.为了控制好墙身外侧的坡度,在砌筑前,首先用松木板钉好坡度架,其坡度按各段设计图纸进行控制。坡度架制作好后立于砌筑段的两端,并拉小线进行砌筑。
b.砌筑顺序以分层进行为原则。底层极为重要,它是以上各层的基石,若底层质量不符合要求,则要影响以上各层。分层砌筑时,应先角石,后边石或面石,最后才填腹石。
c.护面墙较长,按图纸设计要求分段砌筑或按10~15m分一段。分段砌筑时,分段位置应设在变形缝或伸缩缝处,各段水平砌缝应一致。缝板安装应位置准确、牢固,缝板材料应符合设计规定。
d.相邻段护面墙设计高差较大时应先砌筑高墙段。护面墙每天连续砌筑高度不宜超过1.2m。砌筑中墙体不得移位变形。砌筑护面墙应保证砌体宽(厚)度符合设计要求,砌筑中应经常校正挂线位置。
e.砌石底面应卧浆铺砌,立缝填浆捣实,不得有空缝和贯通立缝。砌筑中断时,应将砌筑好的石层空隙用砂浆填满。再砌筑时石层表面应清扫干净,洒水湿润。工作缝应留斜茬。
f.护面墙外露面应留深10~20mm的勾缝槽,按设计要求勾缝。勾缝宜采用1∶1.5~1∶2的水泥砂浆,并应嵌入砌缝内约2cm。勾缝前,应先清理缝槽,用水冲洗湿润,再在缝内抹适量水泥净浆。勾缝应保持砌后自然缝,不应有瞎缝、丢缝、裂纹和粘接不牢等现象。成活的灰缝水平缝与竖直缝应深浅一致、交圈对口、密实光滑,搭接处平整,阳角方正,阴角处不能上下直通,勾缝应整齐、拐角圆滑、宽度一致、不出毛刺,不得空鼓、脱落。
g.片石分层砌筑以2~3层石块组成一工作层,每工作层的水平缝大致平齐,竖缝应错开,错开不小于8cm,不能贯通。
h.护面墙外圈定位行列和转角石选择形状方正、尺寸相对较大的片石,并长短相间地与里层砌块立交接成一体,上下层石块也应交错排列,避免竖缝重合。
i.较大的砌块应使用于下层,石块宽面朝下,石块之间均要有砂浆隔开,不得直接接触,竖缝较宽时可在砂浆中塞以碎石块,但不得在砌块下面用小石子支垫。
j.砌体中的石块应大小搭配、相互错叠、咬接密实并备有各种小石块,作挤浆填缝之用,挤浆时可用小锤将小石子敲入缝中。
k.预埋泄水管应位置准确。泄水孔每隔2m设一个,渗水处适当加密,上下排泄水孔应交错设置。
l.泄水孔向外横坡为3%,最底层泄水管距地面高度为30cm。进水口铺设无纺土工布。
m.为美化、绿化公路,护面墙中部可根据实际情况开设种植孔(种植灌木),种植孔内壁四周用M10砂浆抹面(2cm厚),种植孔内回填种植土。
n.片石应为质地坚硬、不易风化、无裂纹、水锈和污渍的硬质岩;如含泥量超标,在砌筑前应用清水冲洗。
2)护坡
公路边坡护坡包括浆砌片石护坡、干砌片石护坡和混凝土预制块护坡。片石护坡施工工艺与骨架护坡类似,不再赘述,这里仅介绍混凝土预制块护坡施工工序及工艺。
(1)预制混凝土块,护坡混凝土预制块在现场临时预制场内集中预制加工。混凝土预制块必须有足够的强度,防撞击,其允许偏差应符合规定,混凝土的强度应满足设计要求。外观质量:不得有蜂窝麻面、露石、脱皮、裂缝等不良现象。几何尺寸检查:长、宽、高尺寸误差不大于±5mm;缺边掉角(指外露面)每块不得多于一处,且不大于20mm;外露面的平整度不大于3mm。
(2)砂石整平层施工。在边坡验收合格后。铺筑100mm厚砂石混合料平层,其上铺筑混凝土预制块。
砂料采用粗砂,要求砂石内不得含有杂物,含泥量不得大于3%,含水量为4%~8%,级配应符合规范要求。
铺设前应会同业主、监理人员对边坡进行检查,合格后方可进行铺设。
砂石混合料材料采用自卸汽车运至坝顶,进行人工摊铺,根据埋设的控制厚度的标志进行铺设,松铺时考虑松铺系数,一般为0.9。
铺设应根据所设置控制铺筑厚度的标志分层分段进行,砂石混合料整平垫层进行人工夯实前,应适当洒水,其含水率控制在8%~10%为宜。
(3)预制块铺设。砂石混合料均匀摊铺在基层上,其上不准站人,用刮板按要求的坡度整平后铺混凝土预制块。采用人工分段分区铺砌。
a.铺砌前,应检查混凝土预制块外型尺寸及外观,不合格的预制块予以剔除。
b.混凝土预制块铺设前,必须严格控制基层施工质量。铺砌时应从下坡向坡脊方向人字型铺筑,确保混凝土预制块与基层结合牢固。混凝土预制块铺设接缝应严密,块体间的接缝采用砂浆勾缝,预制块顶面缝宽为20mm。
c.混凝土预制块护坡面板沿堤线方向设置伸展缝,缝宽20mm用沥青麻絮填缝。
d.现浇混凝土护坡脚排水管采用直径φ70mm的PVC管,底部采用300mm× 300mm土工布包裹;混凝土预制块护坡排水孔底部铺设300mm×300mm土工布,设置排水孔。
3)锚杆挂网喷浆
锚杆挂网喷浆(混凝土)适用于坡面为碎裂结构的硬质岩石或层状结构的不连续地层,以及坡面岩石与基岩分开并有可能下滑的挖方边坡。锚杆应嵌入稳固基岩内,锚固深度应根据岩体性质确定。钢筋网喷射混凝土支护厚度不应小于100mm,亦不应大于250mm。钢筋保护层厚度不应小于20mm。
(1)施工工序。分层开挖土方→修整坡面→测定锚杆位置→锚杆钻机就位→锚杆打入设计深度→铺设钢筋网片→钢筋与锚杆焊接→喷射混凝土→锚杆体进行压力灌浆→挖土至下一层锚杆施工深度→重复以上工序直到完工。
(2)工程实施。
A.喷锚支护施工
喷锚支护施工是与挖土工作交叉进行的,应分层分阶段施工,每层挖土深度一般控制在2~2.5m左右,对于砂层厚度大于1.5m的地段,应严格控制每层挖土深度在1.5m以内,以便进行锚杆的施工和护壁工作,具体施工方案如下:
a.锚杆位置测放:沿平整的土坡面上由技术人员测放出锚杆位置,并作出标记和编号。孔位偏差不得超过20cm。成孔倾角误差不大于±3度。
b.杆体制作:锚杆采用φ48mm(壁厚3.0mm)普通钢管,在杆体锚固段上钻孔形成花管,土层、砂层内锚杆应焊接角钢作为倒刺,杆体无影响质量的裂痕,内部要求畅通无堵塞。
c.杆体安放:用专用锚杆钻机将锚杆顶入土层中,倾角为15度。
d.焊接。杆体的焊接:焊接时应保证焊接面积符合设计要求,也保证锚杆的抗拔力能满足设计强度,同时焊接应使内部能够畅通。锚杆与金属网主筋的焊接:焊接中应避免虚焊和焊接面积不够的问题,也应保证焊接强度不低于锚杆的抗拔力。焊接质量的好坏直接影响到锚杆能否正常发挥作用,每根锚杆都应严把焊接质量关。
e.喷射混凝土施工。喷射混凝土施工前基坑壁应清理掉虚土并保持壁面平整。面层内的钢筋网应牢牢固定在边壁上,钢筋网片可用插入土中的钢筋固定,在混凝土喷射时应不出现振动。混凝土的配合比为水泥∶砂∶豆石=1∶2∶2,并加入水泥用量2%~5%的速凝剂,喷射混凝土的粗骨料最大粒径不宜大于8mm,水灰比不宜大于0.45,拌料时应使水泥、砂、豆石和速凝剂分布均匀。喷射混凝土厚度一般为5~10cm,喷完后应按规定进行养护。
f.压浆。锚杆施工完成后,应进行灌浆,浆液采用32.5R普通硅酸盐水泥进行配制,可掺入适量膨胀剂和早强剂。水灰比控制在0.4~0.6,灌浆压力宜控制在2.0MPa以内。浆液应搅拌均匀,随搅随用,并在浆液达到初凝前用完。当灌浆量每锚杆延长米超过50kg,或灌浆压力达到或超过2.0MPa,孔底停止吸浆达5分钟时,可中止灌浆。
B.排水系统设置
排水系统包括地表排水系统、支护结构内部排水系统。
a.对支护范围内地表进行修整,用1∶3水泥砂浆或C20素混凝土对地面进行封闭和找坡,使地表水不能进入基坑壁中。
b.喷射混凝土施工过程中及时设置排水管。可在支护面层背部设置长度为40~60cm的水平塑料排水管,排水管间距3m,按梅花状排列。随着施工开挖过程,按一定间距从上到下插入边坡岩土体,以便支护完成后能将混凝土面层后的可能积水排出。
4)喷护
喷护适用于坡度缓于1∶0.5、易风化但未遭强风化的岩石边坡。喷浆防护厚度不宜小于50mm,采用的砂浆强度不应低于M10。喷射混凝土防护厚度不宜小于80mm,混凝土强度不应低于C15。喷护坡面应设置泄水孔和伸缩缝。
喷射混凝土施工工艺在锚杆挂网喷浆中已介绍,不再赘述。
5.3.1.4 主动及被动柔性网防护
1)SNS被动柔性防护
(1)设计防护型式。图5-12为SNS被动设计型式示意图。被动拦石网由钢立柱、高强度棱形镀锌钢绳网、锚绳及锚固基础组成,钢立柱间距10m,拦石网的高度一般为5m,位置和标高应根据现场地形实际情况适当调整。
图5-12SNS被动防护网防护设计示意图
(2)被动柔性防护施工流程。施工流程见图5-13。
施工要点如下:
a.按设计要求并结合现场地形情况对钢柱基础和毛孔进行测量定位。
b.坚硬地质采用A类锚固,松软地质采用B类锚固,见图5-12。
c.将基座套入地脚螺栓并用螺帽拧紧。
d.将钢柱顺坡向上放置并使钢柱底部位于基座处,按设计方位调整好钢柱,拉紧上拉锚绳。
图5-13TBS被动防护网施工流程图
e.将第一根上支撑绳的挂环暂时固定于端柱(分段安装时为每一段的起始钢柱)的底部,调直支撑绳,并将减压环调节就位。在第二根钢柱处,用绳卡将支撑绳固定悬挂于挂座的外侧。在第三根刚柱处,将支撑绳置于挂座内侧。直到本段最后一根钢柱将支撑绳向下绕至该钢柱基座的挂座上,调整减压环位置,当确认减压环全部正确就位后拉紧支撑绳并用绳卡固定。
f.将第一根下支撑绳的挂环挂于钢座基柱的挂座上,调直支撑绳并放置于基座的外侧,减压环调节就位。在第二个基座处,用绳卡将支撑绳固定悬挂于挂座的外侧;在第三个基座处,将支撑绳放在挂座内下侧,按此顺序安装支撑绳直至最后一个基座并将支撑绳缠绕在该基座的挂座上,检查减压环的位置,拉紧支撑绳并用绳卡固定。
g.按上述e、f步骤安装第二根下支撑绳,但反向安装,且减压环位于同一跨的另侧。在距减压环约40cm处用一个绳卡将两根底部支撑绳相互并结,如此在同一挂座处形成内下侧和外侧两根交错的双支撑绳结构。
h.钢绳网采用钢丝绳穿越网孔,固定在临近的钢柱顶端,并悬挂于上支撑绳。将缝合绳按单张网周边的1.3倍截断,并在其中点出标记。钢绳网缝合从系统的一端开始,并先与上支撑绳缝合后与下支撑绳缝合,最后使左右侧的缝合绳端头重叠100cm。
i.格栅网应铺挂在钢绳网的内侧即靠山坡侧,叠盖钢绳网上缘并折到网的外侧15cm,用扎丝将格栅网固定到钢绳网上,扎接点不大于100cm,每张格栅间重叠约5cm。格栅网底部应沿斜坡向上敷设50cm左右,并用土钉将格栅网底部压住。
2)SNS主动柔性防护
(1)设计防护型式。图5-14为主动防护网设计示意图。主动防护网由高强度钢绳网、格栅网、钢绳锚杆及锚固基础组成。
图5-14SNS主动防护网防护设计示意图
主动防护网由纵横交错的φ16mm纵横向支撑绳和φ12mm纵横向支撑绳与4.5m×4.5m正方形模式(边缘局部根据需要有时为4.5m×2.5m)布置的锚杆相联结并进行预张拉,支撑绳构成的每个4.5m×4.5m网格内铺设一张钢丝绳网,钢丝绳网下铺格栅网。每张钢丝绳网与四周支撑绳间用缝合绳联结并拉紧,该预张拉工艺能使系统对坡面施以一定的法向预紧压力,从而提高表层岩土体的稳定性,阻止崩塌落石的发生。
(2)主动柔性防护施工流程。施工流程见图5-15。
图5-15TBS主动防护网施工流程图
施工要点如下:
a.施工前应先清除坡面浮土及浮石。
b.锚杆孔位应放线测定(根据地形条件,孔距可有30cm的调整量),并在每一孔位凿出深度不小于锚杆外露环套长度的凹坑,口径φ20cm,深20cm。
c.按设计锚固长钻锚杆孔并清孔,孔径φ42mm,孔深比锚杆长20cm;当受凿岩设备限制时,构成每根锚杆的两股钢绳可分别锚入两个孔径不小于φ35mm的锚孔内,形成人字形锚杆,夹角15°~30°,以达到相同的锚固效果。
d.锚孔注浆采用M30水泥砂浆(环套段不能注浆),确保浆液饱满。注浆体养生不少于3天。插入锚杆后,锚杆的外露环套不能露出地表,以确保张拉后网绳紧贴地表。
e.安装纵横向支撑绳,张拉紧后两端各用2~4个(制成长度小于15m时为2个,大于30m时为4个,其间为3个绳卡与锚杆外露环套固定连接)。
f.格栅网应从上向下铺挂,格栅网间重叠宽度应不小于5cm。格栅网与支撑绳间用1.2mm铁丝按100cm间距进行扎结;钢绳网应从上向下铺设,缝和绳为φ8mm钢绳,每张钢绳网均用缝合绳与四周支撑绳进行缝合并预张拉,缝合绳的两端各用两个绳卡进行固定连接。
g.拌和基材混合物及上料。基材混合物搅拌时间不小于1min。采用人工上料方式,把拌和均匀的基材混合物倒入混凝土喷射机。
h.喷射。喷射应尽可能正面喷射,避免仰喷,凹凸部分及死角部分要充分注意。基材混合物的喷射应分两次进行,首先应喷射不含种子的基材混合物,然后喷射含种子的基材混合物,含种子层厚度为2cm。
i.前期养护。用高压喷雾器使养护水成雾状均匀地湿润坡面基材混合物,注意控制好喷头与坡面的距离和移动速度,以防高压水冲击坡面形成径流冲走基材混合物及种子,影响发芽。养护湿润深度,发芽期湿润深度控制在3~5cm,幼苗期依据植物根系的发展逐渐加大到5~15cm。前期养护应持续45天左右,每天养护两次,早晚各一次,早晨的养护时间应在10点前完成。
5.3.2 路堑边坡加固工程
采用的路堑边坡加固工程包括框架梁植草、锚杆框架加固、锚索框架加固等。
5.3.2.1 加固型式
锚杆框架可以加固坡面浅层岩土体或潜在不稳定的坡体,增加坡体的稳定性,提高坡面的抗冲刷能力、减缓坡面岩土体的风化速度,易于绿化、改善边坡景观。设计中常采用框架梁植草、锚杆框架加固、锚索框架加固等型式。
1)框架梁植草加固
框架梁植草加固适用于边坡浅层稳定性差且难以绿化的高陡岩石边坡或贫瘠的土质边坡,边坡的坡率不陡于1∶0.5,框架梁由C25混凝土及钢筋骨架构成,框架宽30cm,厚30cm,框架内采用植生袋码砌绿化。锚杆为直径φ22mm的钢筋,成孔直径φ50mm,采用M30砂浆灌注,框架每间隔10m设置一道伸缩缝,缝宽2cm。框架梁植草防护设计示意见图5-16。
2)锚杆框架加固
锚杆框架加固适用于边坡整体稳定性不良地段边坡加固,适用于坡率1∶0.5、1∶0.75、1∶1的边坡,锚杆分为普通锚杆和预应力锚杆两种,其中普通锚杆采用直径为φ25mm的螺纹钢筋,预应力锚杆采用直径为φ32mm的高强精轧螺纹钢筋。锚杆的位置须按等分坡面长度进行放样,竖肋的具体长度可根据实际刷坡情况进行调整,当坡面岩性为土质或软质岩时,锚杆框架嵌入土层40cm,露出10cm,锚杆框架施工前基础先铺砌2cm厚砂浆调平层,再进行钢筋的安制,梁体用C25混凝土进行浇筑,浇筑前先绑扎植被护坡预埋钢筋,若锚杆与地梁钢筋、箍筋相干扰,可局部调整钢筋、箍筋的间距,锚杆每隔2m设置一处定中件。锚杆框架加固防护设计示意见图5-17。
图5-16框架梁植草防护设计示意图
图5-17锚杆框架加固设计示意图
3)锚索框架加固
锚索框架加固适用于隧道口、顺层边坡及其他垂直高度超过8m、需要用锚索框架加固的边坡,适用于坡率1∶0.75、1∶1、1∶1.25。预应力锚索采用1860MPa工厂制作的高强度低松弛无黏结钢绞线及OVM15型锚具。注浆材料用水泥砂浆,水灰比0.45~0.5,灰砂比1∶1,砂浆强度≥40MPa,注浆压力不低于0.6~0.8MPa。预应力锚索孔深,锚固长度根据地质条件而定,设计张拉力为500~800kN。预应力锚索施工时,施加预应力值为设计值的1.1倍,依次按中、上、下的次序(两根锚索则先上后下)分两次进行张拉,每次张拉值为总张拉值的一半,必须待每根锚索拉张完第一次后,再依次按中、上、下的次序进行第二次张拉,且每次拉张应分级进行。锚索封闭保护层厚度不小于20cm,钢质承载板要求采用45号钢材加工制作,其厚度为2cm。锚固段内每隔1.5~2m设一个钢绞线隔离环。框架梁由C25混凝土及钢筋骨架构成,框架宽60cm,厚60cm,框架立柱埋入地面标高以下50cm。框架应嵌入岩面内40cm,露出20cm。框架施工前基础先铺砌2cm厚砂浆调平层,再进行钢筋的制安,浇注前先绑扎客土植被护坡预埋钢筋,若遇局部架空则采用M7.5浆砌片石嵌补。框架施工完毕,进行挂网喷播植物护坡。锚索框架加固防护设计示意见图5-18。
5.3.2.2 施工工序及工艺
框架梁植草防护及锚杆(索)框架加固的施工工序为:边坡修整→测量定点放样→钻孔→锚杆(索)制作及安放→注浆→开挖梁槽→架设框架梁钢筋并与锚杆固定→框架梁立模浇筑混凝土→养护→(张拉)封锚→框架内绿化(客土喷播植草或码砌植生袋)。
图5-18锚索框架加固设计示意图
1)边坡修整
正式施工前,应对已开挖的坡面进行人工清理修整,清除浮土、浮石及垃圾等,对欠挖的部分应补挖平整,平整度达到施工规范要求,要求保证坡形平直均匀。
2)测量定点放样
按照设计图纸,将各锚杆(索)的位置定于坡面,以第一排锚杆(索)标高为准向下类推。当最下排锚杆(索)与地面间距大于二分之一锚杆(索)间距时,在梁下端部设置一道构造锚杆。各锚杆(索)位置确定后,应用小木桩做出标识,并注意在施工过程中不得碰撞移位。
3)钻孔
在钻机安放前,按照施工设计图采用全站仪进行测量放样确定孔位以及锚孔方位角,并做出标记。钻机就位后,应保持平稳,导杆或立轴与钻杆倾角一致,并在同一轴线上。应使用风动干钻成孔,高压风洗孔,严禁带水钻进,以防渗水弱化坡面岩土体,钻孔孔径不小于设计要求,必要时套管跟进,防止孔壁坍塌;如果在土层中潜孔钻无法成孔或遇到地下水非常丰富时,要及时与设计单位沟通。
钻孔时应注意以下几点:
(1)锚杆钻孔不得扰动周围地层,钻孔孔壁要求平直,以便安放锚杆和灌注水泥浆。
(2)孔壁不得坍陷和松动,否则影响锚杆安放和锚杆的承载能力。
(3)锚杆钻孔水平方向、垂直方向孔位误差不得大于50mm。
(4)锚孔轴线的偏斜率不应大于锚杆长度的2%。
(5)钻孔深度通常比锚杆长度增加50cm。
(6)在向钻孔中安放锚杆前,应将孔内岩粉和土屑冲洗干净。
4)锚杆(索)的制作与安放
(1)锚杆的制作与安放
a.根据锚杆设计长度、垫板、螺帽厚度、外锚头长度以及张拉设备的工作长度等,确定适当的下料长度进行下料。
b.剪裁锚杆,应使用砂轮机切割,不得采用氧割或电焊;锚杆接长使用闪光对焊或套筒连接;当HRB钢筋使用焊接接长时,双面焊接的焊缝长度不应小于5倍钢筋直径,预应力精轧螺纹钢锚杆应使用专用的连接器进行接长,自由段长度应考虑张拉端张拉时所需要的长度。
c.根据设计图纸尺寸,在锚杆上安置定位支架,用黏结或绑扎固定定位支架,绑扎时一定要捆扎牢靠。
d.锚杆制作完成后,进行外观检验,按锚杆长度及规格对应孔号进行编号。
e.锚杆制作完成后尽早使用,避免长期存放;锚杆应存放在干燥、清洁的地方,锚杆体裸露部分应用浸渍油脂的纸张或塑料布进行防潮处理,不得受到机械损坏。
f.预应力锚杆自由段防腐处理:内涂无水黄油,外套聚乙烯塑料套管,套管直径大于锚筋外径5~10mm,与锚固段接合处用密封塞封闭密实,以防注浆时浆液进入自由段。
g.锚杆安装前对钻孔重新进行检查,对塌孔、掉块进行清理或处理。
h.推送锚杆时用力要均匀一致,防止在推送过程中损伤锚杆配件和防护层,并注意在推送过程中不得使锚杆体转动,应确保将锚杆体推送至预定的深度。推送困难时,将锚杆抽出,对抽出的锚杆仔细进行检查,并对配件安放固定的有效性、防护层的损坏程度、孔的清洁度进行观察,当发现锚杆体配件有移动、脱落或锚杆体上粘附的粉尘和泥土较多时,应加强配件的固定措施并对其他钻孔进行检查,必要时对钻孔重新进行清理。
(2)锚索的制作与安放。
a.锚索材料选用高强度、低松弛无粘结预应力钢绞线,其直径φ= 15.24mm,极限强度为1860MPa,锚具采用OVM15型(包括配套的锚垫板和夹片)。
b.钢绞线下料应整齐准确,误差不大于±50mm,钢绞线外露坡面2m,钢绞线下料应注意各单元锚索体长度的差异。
c.压力分散型锚索,由三个单元锚索组成,每个单元锚索分别由两根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体组成,钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套对称地锚固于钢质承载体上,要求承载体与钢绞线连接可靠,承载体与单根钢绞线的连接强度不小于200kN。钢质承载体要求采用45号钢材加工制作,其厚度不小于2cm。
d.锚固段架线环间隔1m设置,自由段每隔2m设置一道架线环,以保证钢绞线顺直,确保锚索体保护层厚度不小于20mm。
e.锚索编束前,要确保每根钢绞线顺直,不扭不叉,排列均匀,除锈、除油污,对有死弯、机械损伤及锈坑处剔出。
f.制作好的锚索体在运输和安装的过程中,不能出现死弯折,不得损坏隔离架和注浆管。
g.安装锚索时应避免油脂、泥土等物粘附于钢绞线上,锚索安放时应连同注浆管一并准确放入钻孔设计位置。
h.安装锚索体前再次认真核对锚孔编号,确认无误后再用高压风吹孔,人工缓缓将锚索体放入孔内,用钢尺量出孔外露出的钢绞线长度,计算孔内锚索长度(误差控制在50mm范围内),确保锚固长度。
i.各单元锚索的外露端应做好永久性标记,在锚索张拉前,该标记不得损坏。
5)注浆
(1)灌浆采用压力活塞式注浆泵,灌浆压力一般不得低于0.4MPa,亦不宜大于2MPa。
(2)当使用自由段带套管的预应力筋时,宜在锚固段长度和自由段长度内采取同步灌浆;将水泥浆经胶管推入孔内,在孔端注入锚浆。灌注压力一般为0.4MPa左右,随着水泥浆的灌入,应逐步将灌浆管向外拔出至孔口,在拔管过程中应保证管口始终埋在砂浆内。灌浆时,压力不宜过大,以免吹散浆液和砂浆,待浆液或砂浆回流到孔口时,用水泥袋纸等捣入孔内,再用湿黏土封堵孔口,并严密捣实,再以0.4~0.6MPa的压力进行补灌,补灌时稳压2min,浆液冲破第一次灌浆体,向锚固体与土的接触面之间扩散,使锚固体直径扩大,增加径向压应力。由于挤压作用,使锚固体周围的土受到压缩,孔隙比减小,含水量减少,也提高了土的内摩擦角。稳压数分钟后即可完成。
当采用自由段无套管的预应力筋时,应进行两次灌浆。第一次灌浆时,先灌注锚固段,必须保证锚固段长度内灌满,但浆液不得流入自由段。在灌注的水泥浆具备一定强度后,对锚固段进行张拉,预应力筋张拉锚固后,应对自由段进行第二次灌浆。自由段进行第二次灌注方法同使用自由段带套管的预应力筋时灌注方法。灌浆时要注意,对靠近地表面的锚杆,灌浆压力不可过大,以免引起地表面膨胀隆起,所以每1m覆土厚度的灌浆压力以0.22MPa为宜;对垂直孔或倾斜度大的孔,可采用人工填塞捣实的方法;注浆后自然养护不少于7天,待强度达到设计强度等级的70%以上,才可进行张拉工艺。在灌浆体硬化之前,不能承受外力或外力引起的锚杆移动。
(3)注浆作业开始和中途停止较长时间再作业时,宜用水或稀水泥浆润滑注浆泵及注浆管路。
(4)当孔中存有积水时,一定要使积水全部排出,待溢出浆液的稠度与注入的浆液的稠度一样后再抽出注浆管。
(5)每次注浆结束都应稳压15~20min,以使注浆充分。注浆结束后,将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净。施工过程中,做好注浆记录。
(6)注浆量不得小于计算量,其充盈系数为1.1~1.3,当浆液不能充满锚固体时,应进行补浆,补浆时以0.4~0.6MPa的压力进行补灌,灌时稳压2min,使补灌的浆液挤密第一次灌浆体,或向锚固体与土的接触面之间扩散,从而增加锚固体与周围土体的摩擦力。注浆完毕应将外露的钢筋清洗干净,并保护好。
6)开挖梁槽
锚杆施工完成后,由测量放线员按设计图纸要求对格构梁进行测量定位,用短钢筋和撒细白灰线做标识。
沟槽采用人工开挖,开挖必须顺直,梁槽深度应满足设计要求,并保证外露部分高度,开挖沟槽时边坡局部凹处应夯填回填土,其密实度应不低于90%,并尽量使表面平整,梁槽开挖后,梁槽底部应施作2cm厚砂浆调平层。
7)框架梁制作
(1)钢筋制安。钢筋尺寸、规格、布筋间距、焊接强度、保护层厚度等,都必须符合设计要求和规范规定。检查合格后立即浇注混凝土,钢筋不能长期暴露。
钢筋接头及连接部位:采用绑扎搭接接头,搭接长度≥35d(d为钢筋直径)。钢筋连接位置在梁跨中L/3范围内,并且在同一部位接头占比例不大于25%。
钢筋保护层按设计留设,施工时提前预制与保护层厚度相同并且足够数量的垫块,垫块用与混凝土中水泥、砂成分相同比例的砂浆制作,施工时对钢筋加以支垫,以满足设计要求,同时保证钢筋位置准确,特别是靠岩土体位置必须垫设足够数量的垫块以保证钢筋保护层。格构梁钢筋绑扎完毕,将锚杆锚固弯头与格构梁钢筋有效连接。
(2)支模。由于格构梁随坡面坡度,坡度陡,支模必需采用三面模,两个侧面和一个顶面,以保证混凝土的密实度和外观质量。
(3)混凝土浇捣。
a.混凝土强度为C25,采用商品混凝土,由搅拌车运至现场,机械辅以人工振捣浇注。
b.浇捣过程中必须防止松散土块混入混凝土中。
c.浇捣时要保持混凝土表面平整,湿润光泽,无干斑及滑移流淌现象,表面人工抹平压光。
d.混凝土浇捣完必须覆盖浇水养护,养护时间不少于7天。
(4)变形缝。格构梁及锁边梁每间隔一定距离应设置变形缝,变形缝竖向布置,间隔距离一般20m左右(可以根据现场实际情况调整),变形缝宽度以20mm左右为宜,缝中填塞沥青麻絮。
8)锚杆(索)张拉、锁定及锚头封闭
对于预应力锚杆(索)框架,在框架梁施作完成、混凝土强度达到设计强度后,需对锚杆(索)进行张拉、锁定、锚头封闭。
A.锚杆
a.张拉要点。张拉设备要根据锚杆体的材料和锁定力的大小进行选择。选择时应考虑它的通用性能。
待框架梁强度和锚固段浆体强度达到设计强度方能进行张拉。
张拉采用“双控法”及利用拉力与伸长值来控制锚杆应力,以控制油表读数为主,用伸长量来核校。当实际伸长量与理论伸长值差别大于6%时,应暂停张拉,待查明原因后方可继续进行。
安装锚具前,要对锚具进行逐个严格检查。预应力锚杆张拉前,依次安装垫板和工作锚螺母,千斤顶就位,套上工具锚并拧紧工具锚螺母。
将锚垫板表面清除干净,锚具安装应与锚垫板和千斤顶密切对中,并与锚杆轴线方向垂直,千斤顶轴线与锚杆轴线应在同一条直线上。正式张拉前进行预张拉,张拉力为设计拉力的10%~20%。正式张拉荷载要分级逐步施加,每次张拉宜分为5~6级进行,除第一次张拉需要稳定30min外其余每级持荷稳定时间为5min,不能一次加至锁定荷载。
b.锁定。锚筋张拉至设定最大张拉荷载值后,应持荷稳定10~15min,通过观察油泵压力值以及伸长量变化,来判断是否有预应力损失,若有,应及时进行补偿张拉,然后进行锁定作业。拧紧工作锚螺母,卸荷千斤顶油路即完成锁定作业。
c.封锚。张拉达到设计要求后,用砂轮切割机切掉张拉端多余的预应力筋,预应力筋的外露长度不宜小于其直径的1.5倍,且不宜小于30mm,用环氧树脂涂封锚具及外露预应力筋,封闭前应将锚具周围的混凝土凿毛、冲洗干净,凸出式的锚头宜配置钢筋网片,用微膨胀细石混凝土进行封闭。
B.锚索
a.张拉与锁定。当注浆体强度和传力系统(墩座或框架梁)混凝土强度均达到设计强度的80%以上时,并经验收试验合格后方可进行张拉作业。锚索托台座的承压面应平整,并与杆体轴线的方向垂直。锚具安装时应与锚垫板和千斤顶密贴对中,千斤顶与锚孔及锚筋体应在同一轴线上,确保承载均匀。杆体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,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,应根据设计荷载和锚索长度计算确定差异荷载,并根据计算的差异荷载对各单元锚索进行补偿张拉。
锚索的预应力在补足差异荷载后分四级按有关规范或规定进行施加,即设计荷载的25%、50%、75%、100%,在张拉最后一级荷载时,应持荷10~15min,观察位移是否稳定,若无异常,即卸荷至设计锁定值进行锁定。锚索锁定后48h内,若发现明显的预应力损失现象,则应即时进行补偿张拉。
b.封锚。锚索张拉完成后应及时对锚头进行补浆和封锚。补偿张拉后,从锚具量起,留出长5~10cm钢绞线,其余部分截去,须用机械切割,严禁电弧烧割。最后用水泥净浆注满锚垫板及锚头各部分空隙,然后对锚头采用C25混凝土进行封锚,防止锈蚀和兼顾美观。
9)框架内绿化
按照设计要求,框架内采用植生袋进行码砌或喷播植草绿化,码砌时应防止刺破植生袋,码砌应错缝码砌,保证码砌面顺适平整。绿化后应定期进行养护。
5.3.3 公路边坡支挡工程
路堑边坡支挡工程一般包括抗滑挡土墙、钢轨桩挡土墙、桩板式挡土墙。
5.3.3.1 抗滑挡土墙
1)抗滑挡土墙设计型式
对于风化强烈、岩体破碎、稳定性不足的软质岩边坡的第一级,用抗滑挡墙进行支护较为有效,抗滑挡墙结构常见形式如图5-19所示。抗滑挡土墙由C20片石混凝土浇筑,每10~20m设伸缩缝一道,伸缩缝采用沥青麻絮填塞,挡土墙设φ50mmPVC泄水孔,间距为200cm,若遇地下水富集,则酌情布设平孔排水,墙后反滤层采用无砂大孔混凝土,墙顶设种植槽,植下垂灌木、花草等。
2)施工工序及工艺
抗滑挡土墙施工工序为:边坡修整→测量放样→基坑开挖→材料准备及混凝土拌合→混凝土试件→基坑检验→架立模板→浇筑混凝土→投放片石→种植绿化→养护。
图5-19挡土墙加固设计示意图
(1)清理坡面挡土墙施工前,应对已开挖的坡面进行清理,清除松散岩土体及危石,检查有无欠挖部分,对欠挖部分应予以削平处理,以防影响挡土墙的有效厚度。挡墙在施工前要做好地面排水,保持基坑和边坡坡面干燥。
(2)测量放样由测量班现场放样,确定挡墙的位置及墙底基坑开挖位置,放样时,用木桩定出挡墙开挖基坑四边角位置,并用白灰做出标识。
(3)基坑开挖根据断面尺寸或标高,人工配合机械开挖,如断面尺寸小、土质松软,则人工开挖,如机械开挖,则底部预留10cm人工清除,避免扰动底部原状土。基坑开挖采用分段跳槽开挖,开挖一段,立即浇筑、回填一段,不宜全段贯通开挖。基坑挖好后,经基底检测合格后进行挡土墙片石混凝土施工。开挖施工期应对滑坡进行简易监测或观测。
(4)材料准备及试件制作。混凝土采用拌和站集中拌制,严禁采用人工拌合,每批混凝土需按规范要求制作试件。
(5)基坑检验基坑开挖好后,对基坑进行检验,包括基坑尺寸、基底承载力,墙基应坚固可靠,并埋至冰冻线以下0.25m。当地基较软弱时,应采取加深或加强措施。自检合格后,报请监理工程师确认,才可进行下道工序。基底力求粗糙,对黏性土地基和基底潮湿时,应夯填50mm厚砂石垫层。
(6)架立模板。模板采用大块定型钢模,立模时采取内撑外顶的加固措施,脱模剂采用新机油,模板经检查合格后方准进行混凝土浇灌施工。架立模板时应用PVC管按设计要求预埋好泄水孔,预埋泄水管应位置准确。泄水孔每隔2m设一个,渗水处适当加密,上下排泄水孔应交错设置。泄水孔向外横坡为3%,最底层泄水管距地面高度为30cm。按设计每10~20m设置一道伸缩缝,伸缩缝用热沥青浇填。
(7)墙体浇筑。混凝土由拌和站集中拌制,由混凝土搅拌运输车运输至现场。混凝土通过溜槽灌注,混凝土自由落体高度不大于2m。采用插入式振动棒振捣密实。加填片石时要选用粒径不小于30cm的无水锈、质地坚硬、无风化的片石,不得使用风化岩石或软质岩,片石与片石之间应有不小于30cm的间隙,每层混凝土灌注完成后,加填一层片石,然后再灌注一层混凝土,片石层间混凝土厚度不得小于30cm。片石含量体积的百分比应不超过25%。
墙背反滤层应随浇随填,回填无砂大孔混凝土,无砂混凝土反滤层厚度一般为20cm为宜,不需振捣,但要填满,反滤层的最下面和最上面用M10干硬性砂浆回填捣实,将反滤层封死,以免渗水浸泡路堤和挡墙基础。
挡墙墙背应与坡面贴合紧密,不得留有空隙。墙面及两端面砌筑平顺。墙顶与边坡间缝隙应封严,局部坡面镶砌时,应切入坡面,表面与周边平顺衔接。
墙顶、墙底及墙身部位按设计要求设C20混凝土种植槽。
(8)养护。混凝土的强度达到1.5MPa后进行拆模,同时采用采用草帘、麻袋覆盖洒水养生,保持覆盖物湿润,养护时间不少于7天。
5.3.3.2 钢轨桩挡土墙
1)钢轨桩挡墙设计型式
钢轨桩挡土墙一般用于挡墙基础软弱、承载力经过简单处理无法达到持力层要求路堑第一级支挡,图5-20为常见的路堑钢轨桩挡墙设计图,挡墙高10m (不包括基础),钢轨桩锚固端长度7m,采用43号钢轨,单根长度为12.5m,钢轨的允许抗剪强度不得小于25MPa,允许抗拉强度不得小于300MPa,钻孔采用φ300mm孔径,孔内注C25混凝土,孔壁对砂浆的允许剪应力不得小于150kPa,挡土墙材料采用C20片石混凝土,墙体每隔2~3m设置一处泄水孔,上下交错布置,泄水孔采用φ100mmPVC管,孔口周围采用反滤土工布包裹,以免泄水孔淤塞,土工布尺寸为30cm×30cm。
图5-20钢轨桩挡土墙设计示意图
2)施工工序及工艺
钢轨桩挡土墙施工分为钢轨桩施工与挡土墙施工,具体工序为:施工准备→测量定点→埋设孔口套管→钻机就位成孔→清孔、用C25混凝土封底→钢轨吊装→填料、压浆→边坡修整→测量放样→基坑开挖→材料准备及混凝土拌合→混凝土试件→基坑检验→架立模板→浇筑混凝土→投放片石→种植绿化→养护。
(1)施工准备。施工前按工程要求备料,材料不得长时间堆放于施工现场。钢材应有专用仓库堆放,避免污染和锈蚀。水泥宜适用普通硅酸盐水泥。砂石料的杂质和有机质含量应符合《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-2015)的相关规定。
(2)桩基成孔。根据现场放样定出钻孔位置,钻孔前应平整孔口,做好地表截排水及防渗工作。松散表土层要下钢护筒,做护壁处理。桩孔采用不带水机钻成孔,成孔时选用大风量空压机配以轻型钻机用潜孔锤成孔。为避免地下水对成孔排渣造成影响,成孔应连续进行。若因裂隙发育出现漏风现象,使得高压空气无法形成有效回路而影响排渣,这时可采取向孔内注水泥砂浆堵漏。每钻一段应及时做好施工状态(漏水、漏风、钻速、岩性)编录,进行综合分析,如实际情况与设计有较大出入时,应将发现的异常及时与设计人员沟通,以便根据实际情况变更设计。成孔后及时做好清孔工作,清除干净孔底沉渣。在终孔和清孔后,应进行孔位和孔深检验。
(3)钢轨吊装。钢轨进场后必须进行超声无损探伤检查并进行除锈、除油、校直处理。在放入孔内前需按一定间距设置定位对中支架,确保吊装时钢轨铅直放入孔中,对中支架采用焊接方式,焊条采用506号高碳钢焊条。钢轨吊放允许偏差:钢轨定位标高±50mm;钢轨中心与桩中心±10mm。应使轨底朝向阻滑方向。
(4)填料压浆成桩。钢轨桩成孔直径为φ300mm,在孔中放入钢轨后会占用孔内空间,孔内要保证混凝土的密实度,需采用填碎石压浆法,同时必须严格控制碎石的粒径φ10~20mm,水泥采用标号32.5R普通硅酸盐水泥。压浆采用孔底返浆方式,压浆速度不能太快,使最后形成的混凝土强度大于C25。填料前应将钻孔中积水抽干,孔底灌注掺入2%速凝剂的C25混凝土40cm厚,待4h后初凝至一定强度,即可吊装钢轨,钢轨就位固定后,将压浆管插至孔底,再抛洗净的碎石,然后采用孔底返浆方式压浆,保证桩身混凝土密实度。
(5)清理桩头及基坑开挖。待所有钢轨桩施工完后,进行基坑开挖,清除钢轨桩桩身污染物。
(6)施作片石混凝土挡土墙。片石混凝土挡土墙施作,具体施工工艺参照有关章节。
5.3.3.3 挖孔抗滑桩
1)施工准备
(1)做好施工现场的“三通一平”。
(2)按施工设计图给定的桩位坐标测放桩位,并分三批安排桩坑开挖顺序口。
(3)根据桩孔深度、主筋类型和焊接要求选择井口吊装设备类型(井字架、三角架、龙门架或摇头扒杆等)。
(4)配备施工机具设备,如风镐、料斗、卷扬机、排烟用的鼓风机、潜水泵、电雷管、引爆器、钢筋切割机、电焊机、对焊机、盘条拉直机、钢筋成型工作台,混凝土搅拌机、振动棒、混凝土输送筒、翻斗车、铁锹、铁耙等。
(5)备足第一批桩用的水泥、砂、石用料。
(6)安排好滑坡动态监测。
2)抗滑桩的施工
抗滑桩的施工顺序为:测放桩位→坑口开挖和锁口盘制作→开挖桩坑→封底→绑扎钢筋→浇注桩身混凝土。以下分别予以说明。
(1)测放桩位。按设计桩位坐标测放各个抗滑桩的中点位置,然后按桩的长边平行主滑方向,短边垂直滑动方向及护壁的尺寸测出桩坑位置和形状。
(2)锁口盘的制作。为保证施工安全和防止护壁滑落,在桩坑口1.0~1.5m范围制作锁口盘。其混凝土高出坑口地面0.2m。宽于坑口护壁0.5m,厚0.5m锁口盘做好拆模后应校核桩的截面尺寸。
(3)桩坑开挖与护壁浇注。桩坑分段开挖,及时用护壁支护,每段长度视地层情况一般为1.0m,松软、渗水易坍塌变形地段应减小长度,坚硬地层需放小炮开挖。最好用迟发雷管电气引爆,用单向鼓风机排烟,若桩坑距附近建筑物较近,应在坑口设活动木门以防飞石伤人。一段桩坑挖好后应检查桩孔尺寸和垂直度(从桩坑口吊垂球检查),然后绑扎护壁钢筋、立模、浇注护壁混凝土。上下段护壁钢筋应焊接,不能简单绑扎。节间留空隙以便浇注混凝土和捣固,但应及时封闭。混凝土中可加速凝剂以缩短拆模时间,加快开挖进度。一般一个班组开挖两个桩坑,可以间隔作业,减少窝工。坑内有积水时应及时抽(提)水,并记录渗水位置和出水量。坑内照明用低压灯泡,应经常检查是否漏电,并应防止镐、铲碰撞电缆。坑中出渣起吊设备必须牢固,出渣时坑下人员应站于安全地带,防止石块掉落伤人。
开挖过程中应从上向下做地质编录,验证地层岩性和滑动面位置。若与设计不符合应及时通知设计单位变更设计。
(4)封底。开挖到设计桩底高程后,经验槽合格,进行封底,用1∶3水泥砂浆铺底,厚10~20cm。
(5)桩身钢筋绑扎。受力钢筋应按设计编号,对焊连接,不宜采用搭接焊,接头必须错开。尤其在滑动面位置。应避免在桩坑中焊接主筋,约束钢筋在坑外焊接好吊装入坑定位。钢筋笼完成后应经检验合格方能浇注混凝土。
(6)浇注桩身混凝土。浇注前应备足一根桩的水泥和砂石材料,浇注应不间断连续进行,一气呵成不留施工缝。若遇停水、停电等特殊情况中途停灌时,应采取插入钢筋、凿毛表面等补救措施。浇注应采用混凝土泵或串桶将混凝土送到工作面,严禁从坑口向下倾倒混凝土造成离析。每灌0.4~0.5m厚混凝土应及时进行充分振捣,保证浇注质量。
5.3.3.4 桩板式挡土墙
1)桩板式挡土墙设计型式
桩板式挡土墙一般适用于坡表面为较厚残坡积土,其下为较厚强风化岩层的地形、地质条件且有潜在滑体的边坡支挡,由混凝土抗滑桩及桩间挡土板组成,桩板式挡土墙桩间距一般为5m,桩体嵌固段必须嵌入稳定的岩层中,应大于总桩长的1/3。抗滑桩的长度、嵌固段及外露段应严格按照设计图纸进行,抗滑桩采用C30混凝土浇注。挡土板采用C25钢筋混凝土预制,桩身强度达到设计强度的75%以上时,方可安装挡土板。在潜在滑坡体地下水比较丰富的地段,应设置路堑坡全横向排水管,排水孔水平间距50cm,排水孔呈梅花形交错布置。
2)施工工序及工艺
桩板式挡土墙施工工序可分为抗滑桩施工及挡土板施工,具体施工工序为:施工准备→测量放样→施作锁口→成孔→安放钢筋笼→桩身浇筑→清理外露桩身→挡土板制作及安设→墙背回填。
(1)抗滑桩施工。抗滑桩施工工艺参照有关章节。
(2)挡土板制作。挡土板应严格按照设计要求在现场进行预制施工。每块预制板需按图预留2个吊装孔(可当排水孔用)。预制挡土板时,标记清楚内、外侧,不得放反。挡土板达到设计强度后方可搬运安装。
(3)挡土板安装。桩身强度达到设计强度的75%以上时,方可安装挡土板。挂挡土板时,采用跳槽分段开挖施工方法,开挖完成后应及时挂挡土板并进行墙背回填。挡土板正反面必须标记清楚,不得装反,应从下往上分级安装挡土板。吊装挡土板时,钢丝绳放在距离端头30cm处,且主筋面(外侧面)朝下,到位后再翻转。
图5-21桩板式挡土墙设计示意图
(4)墙背土石方回填。分级安装挡土板,每安装1m高度,墙背回填1m高,墙背填土应采用小型机具压实,挡土板安装完毕即施工砂夹砾石反滤层,距墙顶0.5m高范围内设置C25混凝土隔水层。
5.3.4 公路边坡截排水工程
(1)在边坡岩土体内有含水层或滞水带及裂隙水发育时要用深排水孔排水(图5-22)。
(2)导水孔深度根据滞水层厚度确定,其间距根据出水量确定。
(3)导水孔钻孔直径一般为φ110mm,排水管直径为φ100mm,可采用塑料(PVC)管或HDPE带孔波纹管。
图5-22路堑坡体排水孔布置图
(4)在靠近出水口60cm长度范围内,用黏性土或止水材料堵塞钻孔与排水管之间的孔隙。排水段内1~3m不打孔,PVC管截水段内打孔,孔径φ10mm,纵向间距75mm。
(5)塑料(PVC)管或HDPE带孔波纹管外包透水土工布,土工布采用400g/m2的标准。
(6)坡体排出水量较大时,孔口以下坡面应做加固处理以防止冲刷坡面。
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