陈嘉炜
中国水利水电第十六工程局有限公司福建福州350001
摘要：目前我国高边坡支护的型式很多，但具备较好的边坡防护功能同时又能够满足环水保高要求特性的方法仍有待进一步研究探索。锚杆—框格梁支护作为一种复合支护结构，通过对边坡岩土体钻孔灌浆锚固的锚杆和框格梁共同组成的支护体系，具有结构自重轻、抗震性能好、外型美观等优点，能适用于高大边坡防护工程。本文结合福建厦门抽水蓄能电站500KV开关站边坡支护工程实例，对锚杆—框格梁边坡支护的施工工艺、施工难点及应对措施进行了详细阐述，可供类似工程参考。
关键词：锚杆；框格梁；边坡防护；施工工艺；施工难点；应对措施
一、工程概况
福建厦门抽水蓄能电站500KV开关站开挖边坡高15~25m，坡比为1:1.75，边坡由覆盖层组成的土质边坡，主要成分为坡积、坡洪积的含碎石粉质粘土，地层均匀性较差，因场地地下水位浅，土层含水量高，局部呈软塑状、承载力低，边坡整体稳定性差，且施工区域位于厦门市汀溪水库上游，为国家二级水源保护区，地理位置的特殊性所带来的环保、水保、文明施工的高要求特性，在施工时需要高度重视对汀溪水库水源地的水质保护。为兼顾边坡防护效果及工程施工环水保高要求特性，选用锚杆—框格梁复合支护方案对坡面进行加固，并设草皮护坡及截排水措施，具体布置见图1框格梁植草护坡坡面布置图。
图1框格梁植草护坡坡面布置图
二、开关站边坡开挖及截排水设施施工
1.测量放样
根据测量控制点和施工图纸用全站仪测放锚杆孔位、框架梁的位置及边坡刷坡线，并对锚杆钻孔位编号、标记。
2.截水沟
由于坡面土质主要为碎石粉质粘土，边坡整体稳定性差，为减少地表水、雨水冲刷坡面而引起坡体滑坡，在边坡开挖线上方5~8m处设置钢筋混凝土截水沟，截水沟纵坡不小于3%。施工期间和台风、暴雨前后均应对坡面、截水沟进行巡视、检查发现隐患及时处理。
3.边坡开挖
由于开关站边坡面积较大且边坡整体稳定性较差，边坡开挖前，要先完成坡顶上方设置的截水沟，以免降雨时对开挖后的坡面造成冲刷；采用从上至下分层进行开挖，边坡分两层进行开挖，开挖一层支护一层，在开挖的过中留有一定的坡度，以利于坡面排水，以免高边坡上存有积水影响边坡整体稳定性。在边坡框格梁草皮护坡形成防护之前，现场应做好边坡坡面的防护工作，坡面覆盖防雨布并做好搭接处理。
4.排水孔
因坡面地下水位浅，土层含水量高，为保证边坡整体稳定，按设计位置在每个框格梁的网格中部用HQD-60履带潜孔钻车打排水孔，孔深8m，孔径100mm，上倾角10度；排水孔内插DN90排水花管，长度8m，用土工布封口并插入孔底并固定牢固，外露长度应保证坡面种植草皮后排水管露出坡面10cm。
三、锚杆一框格梁植草护坡施工
1.工艺流程
锚杆钻孔→锚杆孔注浆→锚杆制作安装→框格梁基槽开挖→框架梁钢筋制安→框格梁模板制安→泄水管安装→现浇框格梁混凝土→坡面修整→坡面草皮种植
2.锚杆施工
(1)锚杆钻孔
采用HQD-60履带潜孔钻车钻孔，孔径90mm，孔深不小于锚杆有效长度，也不应大于锚杆有效长度30mm，在钻进过程中，严格控制钻具的倾角及方位角，根据岩层的软硬程度调整钻机参数并校核角度，及时纠偏。终孔孔轴线偏差不得大于孔深的2%，方位角偏差不得大于2°。钻进过程中应记录每个钻孔的尺寸，回水颜色，钻进速度和岩芯记录等数据，以判断地层的完整性，钻孔过程中若出现塌孔，应立即停止钻孔并采取固结灌浆措施，待水泥砂浆初凝后重新钻进。钻孔工作完成后，用高压空气风进行清孔，将孔道内的钻孔岩屑，泥砂、水清出孔外。钻孔成孔后在注浆及安装锚杆前，用土工布或编织袋将钻孔孔口进行临时堵塞防护。
(2)锚杆孔注浆
采用UB-3灰浆泵并配ZJ-200高速搅拌机搅拌进行灌注，锚杆水泥砂浆强度等级不低于M25，水灰比0.35～0.45：1，浆液中掺入适量的膨胀剂，砂浆应搅拌均匀，拌合时间不少于3min，随拌随用，拌和后超过1h的砂浆禁止使用。将注浆管插至距孔底50mm～100mm后开始注浆，注浆压力为1～1.5MPa并通过试验确定，注浆过程中注浆管随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出，同时观察孔口的排水排浆情况，待孔口溢出饱满的水泥浆液10秒后，方可停止灌注。
(3)锚杆制作安装
采用HRB400普通钢筋制作锚杆，杆体直径25mm，长度6m，在钢筋棚内进行加工且顺直、无锈蚀、无油污、无接头。锚杆安装采用“先注浆后插杆”的程序进行，注浆完成后立即插入锚杆，锚杆应采取杆体居中的措施，杆体保护层厚度不小于10mm，锚杆安装后在孔口采取临时性固定措施，不得敲击、碰撞或拉拔锚杆。
3、框格梁施工
(1)框格梁基槽开挖
基槽开挖前对坡面坑凹进行填补，对不稳定的挖方槽底及坡面进行换填夯实，根据放样后的横、竖梁位置自上而下开挖基槽。坡面为土质时，采用人工将坡面开挖深28cm地槽，坡面为硬岩时取消框格梁沿开挖面下挖28cm，框格梁直接坐在开挖面上，对梁的架空坡面支补垫平，使土质边坡框格梁与岩质边坡框格梁能够平顺过渡连接。
(2)框格梁钢筋制作安装
框格梁钢筋在钢筋棚内加工后运至坡面上进行绑扎，钢筋绑扎前在基槽底铺砌一层2cm厚水泥砂浆作为垫层，框格梁钢筋框架应线型流畅并绑扎牢固，钢筋骨架四周设钢筋保护层垫块确保钢筋保护层厚度不小于3cm。框架钢筋安装时若与锚杆、垫板互相干扰，可局部调整框架钢筋、箍筋的间距。
(3)框格梁模板制作安装
框格梁模板采用竹胶板现场制做，在坡面上进行拼装。模板使用前应将模板表面的杂物清理干净并涂刷脱模剂。框架梁钢筋绑扎完成后开始安装模板，先装侧模后装顶模，每节顶模处预留一个浇捣孔，在混凝土浇捣时随混凝土面的上升，由下至上逐块封闭浇捣孔，在每节模板内的节点处及中间各设一条Ф12的拉模钢筋，每节模板外设三节钢管卡住作为支撑，以保证模板的结构稳定。
(4)泄水管安装
泄水管布置于上下层框格梁之间的弧形框格梁内，每根弧形梁两侧各设一根泄水管，采用DN40硬质PVC管，孔底高出开挖面10cm，进口用土工布封口，上下口均露出弧形框格梁10cm。泄水孔在框格梁弧形模板安装完成后，在弧形模板侧模上取孔安装并固定牢固，具体布置见图2框格梁节点布置图。
图2框格梁节点布置图
(5)现浇框格梁混凝土
框格梁混凝土选用等级C25W6F50泵送混凝土，采用混凝土臂架泵车入仓，插入式振捣器进行振捣。振捣器插入或拔出混凝土时速度要慢，充分振捣密实，直至混凝土不下沉、不冒气泡、泛浆为止。混凝土浇筑前做好各项准备工作确保连续浇筑。混凝土浇筑完成待表面收浆后，采用土工布覆盖并安排专人洒水养生7天以上，以避免出现收缩裂缝。
4.草皮护坡
(1)坡面填土
框格梁施工完成后，在框格梁之间坡面采用腐殖土回填整平作为草皮种植的基床，梁体高度应高于回填土坡面12cm，以满足草皮种植厚底及坡面排水需求，并保整框格梁整体外型美观。
(2)坡面草皮种植
本工程所处地域汛期时间长且开关站边坡整体稳定性差，如遇强降雨，所带来的地表径流易冲刷边坡，为尽快恢复边坡植被覆盖，防止水土流失，采用满铺法种植草皮。
四、监控量测
由于开关站边坡支护施工自下向上进行，坡面钢筋混凝土框格梁自重通过砂浆锚杆传递到坡面岩体内，坡体内应力重新分布，坡体是否稳定需要通过监控量测来验证。我们在坡顶埋设表面位移观测点，并对其进行60天的观测结果进行统计分析见表1，边坡水平位移（Dx，Dy）较小，在第50天后坡顶垂直位移(Dh)达到16mm位移趋于稳定，满足设计要求。
表1开关站边坡位移观测结果
监测点号相对初始位移值（mm）
第10天第20天第30天第40天第50天第60天
开关站边坡坡顶测点Dx-3-4-5-6-6-6
Dy-3-3-4-5-5-5
Dh-11-13-14-15-16-16
五、施工难点及应对措施
1.锚杆钻孔时易出现塌孔
由于开关站边坡地质主要成分为碎石粉质粘土且地层均匀性较差、含水量高、承载力低，成孔后孔壁易掉碎屑甚至塌孔，造成锚杆无法插入孔内。
应对措施：成孔后尽快灌注水泥砂浆以便对锚杆孔形成护壁，并在注浆前将孔内岩屑，泥砂、水用高压空气风吹洗干净。注浆时待孔内水泥砂浆面稳定后才能停止灌注，不稳定时应缓慢加压直至稳定且不能停止灌注。注浆完成后立即插入锚杆，并临时固定锚杆，加以保护确保锚杆不受扰动。
2.框格梁体积小线型流畅控制难度大
由于框格梁宽度较窄，竖向梁体与横向弧形梁体之间交叉节点多，且节点处与锚筋桩连接，造成梁体内钢筋分布密集，若测量控制不到位，易造成线型扭曲或无法衔接，因而框格梁钢筋及模板线型控制难度大，此外弧形钢筋线形与弧形模板之间的间距误差控制尤为关键，其间距影响到混凝土保护层的厚度，若误差过多易出现露筋。
应对措施：严格把控锚筋桩钻孔、框格梁基槽开挖以及模板安装的测量定位，模板及钢筋制作安装时严格控制尺寸及线形，模板分块自下而上进行拼装，模板底部与基槽紧密衔接并固定牢靠，防止浇筑及振捣过程发生跑浆、爆模。交叉节点处及钢筋密集部位加强振捣防止出现蜂窝、麻面、露筋等外观质量问题。
3.框格梁混凝土浇筑时间长易产生初凝或离析
由于开关站边坡较高，框格梁混凝土浇筑体积小，分布面积广，入仓难度大，造成混凝土浇筑时间长，因而浇筑过程中易发生初凝或离析现象。
应对措施：混凝土浇筑前做好各项施工准备工作，加强各工序之间衔接，严格控制混凝土配合比，采用混凝土臂架泵车分块自下而上进行浇筑以缩短混凝土浇筑时间，必要时可掺加缓凝剂或减水剂，混凝土浇筑后立即振捣密实，防止发生初凝或离析现象。
4.施工周期长环水保控制难度大
由于开关站边坡面积大、土方开挖量多，且采用分层开挖支护的方式进行施工，因而施工周期较长，特别是汛期施工时，持续降雨易对开挖后的边坡造成冲刷，引起水土流失。
应对措施：尽量避开汛期施工，在边坡开挖前，先完成坡面上方截水沟，以保护边坡不受来自边坡或山坡上方的地面水冲刷；开挖过程中，及时对开挖后裸露的边坡覆盖防雨布，以减少水土流失，保证边坡稳定；开挖后，加强各工序之间的衔接，尽快完成坡面支护及草皮护坡，使整个施工过程对环境影响降至最低。
图3开关站边坡原貌图4开关站边坡防护后面貌
六、结语
综上所述，本工程开关站边坡采用锚杆框格梁及草皮护坡进行防护加固，边坡面貌较防护前明显提升（如图3、图4所示），达到安全可靠和环保经济的目的，并为此类边坡治理探索一种新的防护加固模式和治理思路。相比传统板柱式锚杆挡墙而言，锚杆—框格梁复合支护技术在减少结构自重的同时又能降低工程造价。此外，边坡植草接近自然景观，能够有效推进绿色施工，实现工程建设与生态环境可持续发展相协调。
参考文献
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作者简介
陈嘉炜（1985-10），男，汉族，籍贯：福建省泉州市，当前职称：工程师，学历：本科，研究方向：建设项目施工安全生产应急能力建设。