秘鲁风积沙地质预应力锚索式高桩板墙施工技术

秘鲁风积沙地质预应力锚索式高桩板墙施工技术

陈祖俞

（中铁十局集团有限公司, 山东济南 250101）

摘要：随着基建技术的不断成熟，预应力锚索式高桩板墙技术在工程上的应用愈加广泛。预应力锚索式高桩板墙不仅能使边坡得到优越的加固效果，还具有美化工程的作用。本文结合钱凯隧道洞口工程的实际情况以及所处的风积沙地质条件，本文提出了适用于风积沙地区预应力锚索高桩板墙施工工艺，阐述了各个环节的具体流程，以期为相似工程提供一定借鉴作用。

关键词：风积沙；预应力锚索；高桩板墙；施工技术

中图分类号：   文献标志码：

Construction technology of geological prestressed anchor

cable high pile wall of aeolian sand in Peru

Chen Zuyu

（China Railway 10th Bureau Group Co., LTD., Jinan 250101, China）

Abstract: With the development of infrastructure technology, the application of prestressed anchor cable high pile wall technology in engineering is more and more extensive.  Prestressed high pile wall with anchor cable can not only strengthen the slope, but also beautify the project.  Combined with the actual situation of Qiankai tunnel entrance project and the aeolian sand geological conditions, this paper puts forward the construction technology of prestressed anchor cable high pile slab wall suitable for aeolian sand area, and expounds the specific process of each link, in order to provide some reference for similar projects.

Key words: aeolian sand; prestressed anchor cable; high pile slab wall; technique of construction

1[收稿日期：

基金项目：

作者简介：陈祖俞，男，福建松溪人，工程师，主要从事领域：境外项目施工管理，258427921 @qq.com]  序言

风积沙是沙漠地区常见且特殊的一种材料，很少被运用于基建工程的修筑过程，且风积沙地区自然环境极其恶劣，强降水天气时有发生，且存在部分区域地下水位普遍较高等情况，新建工程极易遭受不良地质与水力的双重影响。再加上风积沙地质预应力锚索式高桩板墙工程案例较为少见，工程参考资料较少。预应力锚索式高桩板墙施工技术的施工精准度较为严格，在施工生产过程中，需要对地区的施工条件及测量数据进行准确的把握，否则容易造成开挖边坡坍塌、滑坡等不良地质灾害。因此，对风积沙地质预应力锚索式高桩板墙施工技术进行研究具有很强的实际意义，可为今后类似工程提供一定参考。

2  工程概况

2.1  工程简介

风积沙地区预应力锚索式高桩板墙工程依托于钱凯隧道工程，隧道桩板墙洞门立面图如图1所示。项目位于秘鲁利马市以北75km处钱凯市。该项目为新建钱凯固、液散货及滚装港口项目建设工程的前期临时工程，隧道洞口工程主要为隧道入口桩板墙洞门及传送带平台边坡开挖工程。

图1  隧道桩板墙洞门立面图

2.2  工程地质情况

钱凯隧道洞门工程以固定沙地、沙丘为主，沿线地表广泛分布有沙地和波状起伏平缓的微丘，物质组成以细砂为主。当地植被较差，覆盖率仅达20%，多为固定、半固定沙地和沙丘，局部零星分布有流动沙丘，对工程有一定影响，各类工程均应做好固沙防护措施和地表植被恢复工程，防止土地沙漠化，引起风沙病害。

2.3  气候条件情况

项目位于南太平洋东岸，平均海拔44m，该地区属于干旱气候和半炎热气候区，地表为风积沙覆盖，无植被，全年几乎无雨，湿度较大，年平均气温约19摄氏度。

2.4  交通运输情况

项目地处钱凯市郊区，有国道1N公路穿过钱凯市区，交通方便，项目所需物资可通过公路运至工点。

2.5  工程重难点分析

（1）钻孔灌注桩基的混凝土灌注质量在风积沙地区难以得到有效保障。

（2）风积沙是该地区常见且特殊的一种材料，目前很少被运用于基建工程的修筑过程，为降低工程造价不进行换填处理，但需对该地区风积沙填料的工程特性进行研究。

（3）成墙后的墙面位置及竖直度和平整度偏差把控困难。

（4）洞口位于风积沙地质，锚索施工时钻孔的质量控制及锚固后在风积沙地层中灌浆质量的控制较为困难。

3  风积沙物理特性试验

选取地处钱凯隧道工程的风积沙试样，开展室内试验研究，从物理特性、击实特性、静力力学特性、水理特性、冻融特性五个方面分析总结风积沙填料的工程特性，确定最大干密度、最优含水率、抗剪强度、渗透系数等基本参数，分析并总结了钱凯隧道工程沿线风积沙试样的工程特性。

试验所用风积沙样本均取自凯隧道工程区域，取样深度为2m。试样样品如图2所示。

图2 风积沙试样样品

所取风积沙试样整体呈黄褐色，颗粒松散细小且均匀。对风积沙试样进行颗粒分析试验。考虑到现场扰动及运输影响，选取三组不同工点处沙样进行试验研究，分别编号为①、②、③。每组取风积沙试样300g送入烘箱风干，待其水分完全挥发后，采用筛分法对风干试样逐步过筛。得到如下结果：该地区风积沙粒径0.075~0.5mm的含量占比试样总重量85%以上，细粒含量小于5%且级配不满足要求，颗粒细小、粒径集中、粘聚力低，属级配不良的C组细砂填料，具有冻胀不敏感的性质。

风积沙具有复杂的工程特性，与常用普通土体有较大区别，为保证风积沙能作为桩基承力安全、使其稳定地作用于工程中，在研究其物理特性的基础上，还需进一步对其击实特性进行研究，为风积沙路基的压实工艺提供理论支撑。根据击实试验目标的不同，目前主要有轻型击实和重型击实两类，前者主要用于细小的黏性土（d≤5mm），后者则能广泛用于大多数土样（d≤20mm）。风积沙不属于黏性土，因此本试验选用标准重型击实对风积沙试样的击实特性进行研究。风积沙击实曲线具有“双峰值”“横卧S型”的特征，与常规黏性土“单峰值”“抛物线型”击实曲线不同，能在干燥与最优含水率时达到干密度“峰值”。试验测得其最优含水率为11.27%，最大干密度为1.783 g/cm3，该状态下的风积沙具有更好的力学特性。工程中推荐采用湿压法进行施工。

渗透性是土体在水理方面的重要工程特性之一，一般采用渗透试验所得系数来进行量化。依照工程经验，风积沙具有很强的非亲水性，属于渗透能力较强的砂类土，因此选用常水头法渗透试验对其渗透系数进行测算。风积沙的渗透系数为4.627×10-3cm/s，位于i×10-3~i×10-4cm/s之间，说明其渗透系数较大，属中等透水性。

4  施工工艺

4.1  施工工艺流程

预应力锚索式高桩板墙工程施工工序：测量放线→钻孔桩基施工→桩帽梁施工→第1级锚索施工→分台阶开挖→网喷支护→第2~7级锚索和系梁施工[1-2]。

4.2  主要施工方法

一、测量放样

（1）根据设计图纸，通过全站仪定位出桩位线的精确位置。

（2）风积沙地区地质条件较差，预应力锚索式桩板墙施工难度较高。施工方案拟采用带套管的旋挖钻机施工，并根据实际的施工条件对场地进行平整，以确保施工人员的安全。开挖过程中，及时检验土体的状态，若土体呈现出松散的情况，则需对其进行挂网喷射混凝土进行加固，以保证施工安全。

二、桩孔挖掘施工

根据测量得到的桩位，进行仔细核对其位置，确保误差在10mm以内。其次，选择天气适宜，以及仔细排查施工现场安全隐患的情况下，开始施工。若条件允许，可以适当扩大工作面。

桩孔的挖掘由人工使用机械操作，先将开挖线放出，其后土方挖掘工作由两侧到中间的顺序进行。地表浅层的软土可由人工进行开挖。开挖过程中时刻注意地下水位、氧气供给等情况。若出现异常情况，及时采取保护措施。孔桩每1.5m挖一次，根据施工需要调整孔桩上设计的运输框架，确保施工材料及时、高效地交付给施工工人。

三、钻孔灌注桩施工方法

根据现场地质勘探调查，隧道入口地质为风积沙，拟采用带套管的旋挖钻机施工。根据秘鲁相关规范要求，施工前先在不同施工位置钻取三个勘探孔进行地质情况核实。钻孔桩钢筋笼在加工厂加工，9m一节，运至现场拼接，主筋采用套丝连接，根据规范要求安装并固定声测管；混凝土采用距现场2km远的商品混凝土，现场采用导管灌注混凝土。钻孔桩孔位、直径、桩长等均须符合规范要求[3]。

对钻孔钢筋笼安装规范要求安装完成后，将桩孔中遗留的地下水进行排干，并在确认施工条件满足的情况下进行混凝土浇筑工作。预应力锚索式高桩板墙采用的桩桩身较长，故采用不会留下施工缝的全面分层连续浇筑法。若出现突发情况导致无法进行连续浇筑，留下了施工缝，则按施工缝问题对桩进行处理。在对桩进行浇筑时，注意时刻保持安全距离，同时对混凝土不断振捣，保证浇筑质量以及施工安全[4]。

四、桩帽梁、锚索、腰梁的施工方法

在开始安装桩锚梁之前，必须检查要使用的钢筋的直径。在验证之后，通过测量仪器定位水平线，以便分配给桩帽梁施工的施工人员可以继续组装梁。在放置钢筋之前，应检查钢筋是否没有霉菌、污垢、污泥、松散的鳞片、油漆、油或任何其他外来物质，以防止钢筋与混凝土之间的良好附着力。任何粘在钢上的干砂浆都必须清理[5]。

隧道入口地层为风积沙，普通锚索钻机钻孔易塌孔、卡钻，因此本项目计划采用套管跟进钻机成孔。钻孔桩、帽梁、系梁和锚索结构图如图3所示。钻孔所用钻杆统一规格，按锚索设计长度将钻孔所需钻杆数好、放整齐，钻杆用完，孔深恰好到位。钻孔实际深度比锚索设计长度一般深0.2m。

钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻1~2分钟，防止孔底尖灭、达不到设计孔径。在钻孔完成后，使用高压空气，风压为0.2~0.4MPa，将孔内岩粉全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。

钢绞线采用φj15.24mm高强度低松弛无粘结预应力钢绞线。安装前，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。钢绞线沿锚索体轴线方向每1.0~1.5m设置一架线环，保证锚索体保护层厚度不小于20mm[6]。将钢绞线束装入与钢绞线等长的PVC波纹管内，波纹管靠近内锚固段侧端部用PE塑料端帽封口。在PVC波纹管外部安置外部定心器，以保证锚索体的安装在钻孔的中心。

锚索在初步安装工作完成后，对其立即进行灌浆处理，锚固注浆采用水泥砂浆，经试验比选后确定施工配合比。采用二次高压注浆的施工工艺。在注浆工程中，时刻观察锚索情况，若遇到不良情况，则需及时改变注浆方式。

冠梁施工完成具备一定强度后，进行锚索张拉锁定，通过现场张拉试验，确定张拉锁定工艺。张拉设备采用穿心式液压千斤顶，逐级加载直至设计拉力，在压力表稳定后锁定[7]。

图3  钻孔桩、帽梁、系梁和锚索结构图

5  总结

桩板墙技术在土木工程项目中逐渐得到了完善以及推广，使用与道路，铁路等方向的建设。 相较于普通地区的较为常见的边坡加固技术，在风积沙地区采用预应力锚索式高桩板墙施工技术具有如下几个优点：

（1）可以从根本上改变岩体的受力状态，结构安全可靠，加固效果优良。

（2）施工受地形限制小，采用的轻型机械能灵活的进行施工作业。

（3）结构外观能起到美化工程作用，后期运营维护费用低。

参  考  文  献

[1]吴红.预应力锚索桩板墙在公路边坡防护工程中的应用[J].交通世界,2022(21):102-104.DOI:10.16248/j.cnki.11-3723/u.2022.21.001.

[2]连晓宏.预应力锚拉桩板墙施工技术在道路高边坡支护中的应用[J].低碳世界,2020,10(02):62-64.DOI:10.16844/j.cnki.cn10-1007/tk.2020.02.038.

[3]周小兵.预应力锚索桩板墙施工技术及质量控制分析[J].西部交通科技,2020(07):15-17.DOI:10.13282/j.cnki.wccst.2020.07.005.

[4]张启学.复杂地质条件下预应力锚索桩板墙施工技术[J].山西建筑,2021,47(19):93-94+103.DOI:10.13719/j.cnki.1009-6825.2021.19.034.

[5]汤友文,孙璐.乐宜高速路基工程锚索桩板墙锚索施工技术[J].现代交通技术,2016,13(02):26-28.

[6]戴世芳.浅谈市政道路高边坡支护中预应力锚索桩板墙施工技术[J].中国住宅设施,2020(12):89-90.

[7]王沁,陈雪元.市政道路高边坡支护中预应力锚索桩板墙施工工艺研究[J].工程技术研究,2018(15):193-194.DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2018.15.089.

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