高边坡防护施工技术方案.docx
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高边坡防护施工技术方案
沪蓉国道主干线湖北宜昌至恩施公路第11合同段
高边坡防护施工技术方案
1.工程概况
湖北沪蓉西高速公路第十一合同段全长6.32km（K83+880～YK90+200），位于长阳县榔坪境内，由辽宁省路桥建设一公司负责施工。
目前，路基土石方施工已具备一定规模，下一步即将开始高边坡防护施工，高边坡防护施工由本合同段项目经理部三工区负责实施。
1.1设计情况
本合同对于稳定性不足的深挖路堑边坡，根据地质和边坡采取不同的防护措施，为确保路基边坡稳定、路容美观、经济合理、经久耐用，设计中采用了预应力锚索框架、预应力锚杆框架、挂网喷锚和抗滑挡土墙等多种高边坡防护措施。
本合同段内共有13个高边坡工点（包括榔坪互通匝道在内），各工点防护设计概况见“表1工点设计概况表”。
1.2主要工程数量
本工点高边坡防护工程主要工程数量见“表2主要工程数量表”。
1.3工程地质情况
本切方边坡分布在强风化页岩、泥岩、夹泥岩中。
当岩层产状倾角倾向路基时其层间夹较软弱的岩层面或软弱的夹层面，以及在层间结合较差的情况，在路基切挖坡角后，在降雨（尤其是在长时间连续降雨）的作用下，雨水的大量渗入，会大大降低软弱夹层岩土的力学强度，使边坡岩体易沿软弱夹层面顺层向下滑动，易导致边坡失稳。
其次出露三叠系巴东组泥质岩或泥岩，该类岩组其岩性软弱，岩质松软，耐风化及耐水能力差，岩体风化层厚度较大，力学强度低。
在自然状态下易成散体状，自然边坡坡体稳定性较差，遇水易软化或泥化而构成软弱面，在路基开挖（边坡形态的改变、工程荷载、振动等）后导致路堑边坡失稳。
表1工点设计概况表
工点编号
桩号
边坡结构
边坡支护
位置
级数
坡率
坡高
预应力锚杆
预应力锚索
普通锚杆挂网喷砼
护面墙或衬砌拱
抗滑挡墙
1#
K83+880～K83+890
右
一
1:
0.5
10
墙
二
1:
0.5
10
喷
三
1:
0.75
拱
2#
K83+984～K84+003
右
一
1:
0.75
6
墙
二
1:
1
10
喷
三
1:
1
拱
3#
K84+166～K84+295
右
一
1:
0.5
10
墙
二
1:
0.5
10
杆
喷
三
1:
0.75
10
四
1:
1
拱
4#
K87+731～K87+776
右
二
1:
0.5
8
杆
三
1:
0.75
8
5#
K88+280～K88+343
右
二
1:
1
8
杆
6#
K89+037～K89+073
右
一
1:
0.5
6
喷
右
二
1:
0.75
7#
K89+197～K89+231
右
二
1:
0.75
10
喷
右
三
1:
0.75
8#
K89+443～K89+500
右
三
1:
0.75
拱
右
二
1：
0.75
10
杆
9#
YK90+025～YK90+200
左
一
1:
1
10
墙拱
二
1:
1
拱
右
一
1:
0.75
10
墙
抗
二
1:
0.75
10
索
墙拱
三
1:
0.75
10
喷
四
1:
0.75
10
10#
ZK90+185～
ZK90+197.093
右
一
1:
0.75
喷
续表
11#
AK1+960～AK2+000
左
一
1:
0.5
8
抗
二
1:
0.5
10
杆
墙
三
1:
0.5
喷
12#
AK2+850～AK2+904
左
一
1:
0.75
8
拱
二
1:
0.75
8
拱
三
1:
0.75
8
喷
四
1:
1
拱
13#
EK0+238～EK0+160
右
一
1:
0.75
8
拱
右
二
1:
0.75
8
右
三
1:
0.75
8
喷
右
四
1:
1
表2主要工程数量表
序号
工程细目名称
预应力
锚索
预应力
锚杆
挂网
喷射砼
浆砌片石
备注
1
预应力锚索钻孔（m）
5841
2
预应力锚杆钻孔（m）
5198
3
普通锚杆钻孔（m）
9019
4
Φ32精轧螺纹钢筋（kg）
32796
锚杆
5
Φ16螺纹钢筋（kg）
14217
锚杆
6
Ⅰ-Ⅱ钢筋（kg）
81547
62856
8152
框架钢筋
7
Φj15.24无粘结钢铰线（kg）
35670
8
C25混凝土（m3）
548.8
360
9
M7.5浆砌片石（m3）
232
4047
护面墙
衬砌拱
10
M10浆砌片石（m3）
2016
抗滑挡墙
11
C20喷射砼（m3）
365.3
12
泄水钻孔（Φ50、Φ100）（m）
12950
2.编制依据
2.1.中交第二公路勘察设计研究院，沪蓉国道主干线湖北宜昌至恩施公路第11合同段（K83+880～YK90+200）施工图设计文件；
2.2《沪蓉国道主干线湖北省宜昌～恩施高速公路监理实施细则》；
2.3技术规范质评标准：
《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）；《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-92）；《土层锚杆设计与施工规范》（CECS22:
90）；《水利水电工程预应力锚索施工技术规范》（DL/T5083-2004）；《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）；《预应力混凝土用钢铰线》GB5224-85。
3.施工准备工作情况
3.1施工组织机构
结合本合同段边坡工点多地质条件复杂的特点，为了优质、高效地完成预应力锚固边坡的施工任务，按照精干管理层，强化作业层的原则，负责路基工程施工的三工区成立了“沪蓉国道主干线湖北宜昌至恩施公路第11合同段高边坡工程队”,按照合同规定及业主、监理工程师的指示，按计划进行有序地组织边坡施工。
横向负责对外与业主、监理工程师及地方政府保持联系，建立良好的关系，保证创造一个良好的外部施工条件，服务于生产；纵向对生产各小组成员进行有效和及时的调度和协调，以确保对工程进度、工程质量和工程成本进行有效地控制。
施工组织机构如“图1施工组织设计框图”。
图1施工组织机构框图
项目经理部
经理：
马从胜
机料负责人
侯礼晋
安全协调员
魏伟
质检负责人
袁书宏
测量负责人
戴庆元
高边坡队
一工区（桥梁）
工区长：
王纯强
三工区（路基）
工区长：
殷勇
技术负责人
尹保平
二工区（桥梁）
工区长：
王明月
生产负责人
魏腊元
资料员
吕金丽
涵
洞
队
防护二队
防护一队
机械一队
机械二队
爆破作业队
施工队长：
杨卫东
工长：
林丰
技术员：
蒋新平
施工员：
王锡兵
钢筋班
班长：
林洪
钻孔班
班长：
林栓
维修班
班长：
柳锋
浇筑班
班长：
林洪
模板班
班长：
林朋
压浆班
班长：
林虎
砌筑班
班长：
林刚
杂工班
班长：
杨延
工班人员配备：
钻孔班计9人；钢筋班计5人；压浆班计6人；砌筑班计5人；装模班计5人；浇筑班计7人；杂工班计8人；维修班计4人。
后勤组计11人。
其中管理人员8人，司机1人、炊事各2名。
人员总计60人。
3.2机械设备、试验检测及测量仪器配置情况
试验检测及测量仪器、仪表在使用前均应通过计量、检验单位标定。
试验检测及测量仪器、机械设备配置情况见表3、表4。
表3主要施工机械设备表
序号
设备名称
型号
单位
数量
1
潜孔钻机
HB-100
台套
1
2
钻机
XJ-100
台套
2
3
对焊机、电焊机
套
2
4
注浆机
HB80/10
台套
3
5
切割机
台
2
6
空压机
蚌埠离心式7M3、9M3、
套
3
7
抽水机
B-100
台
3
8
混凝土搅拌机
JDY350D
台
2
9
发电机
30kw
台
2
10
插入式振动器
套
3
11
钢管
6m
吨
10
12
钢模板
0.5x2.2
㎡
110
13
试压模
150x150mm
组
3
14
试压模
70.7x70.7mm
组
3
15
喷射机
PZ-55³/h
台
1
备注：
投入设备可根据工期要求和进展情况随时调整。
表4主要仪器设备表
序号
名称
型号
单位
数量
1
全站仪
台
1
2
水准仪
台
1
3
测斜仪
台
3
4
标定仪
套
1
5
穿心千斤顶
YCW-100-200
套
1
6
穿心千斤顶
YDC240Q
套
2
7
油泵
ZB4-500
套
1
8
压力表
个
2
9
磅秤
台
2
备注:
投入设备根据工期要求和进展情况进行调整
3.3施工场地建设
队伍进场后，施工队伍对周边环境已进行调查，工棚搭建已完成，场地已按要求进行了统一布设，施工便道也已全部拉通，各种原材料及施工机具可达现场。
施工用电主要采用发电机供电，施工用水由于地形地质条件限制，拟各建13m³蓄水池以供施工用水，水质应清洁无污染。
3.4原材料准备
水：
洒水车供水。
电：
以自发电为主，地方电网供电为辅。
砂、碎石、片石：
在高驻办试验室认可合格的砂、石料场采购。
水泥、钢筋、钢铰线、锚具：
在业主指定的厂家购买。
砂浆和砼配合比试验已经完成。
材料进场计划见下表5。
表5材料进场计划表
序号
材料名称
单位
数量
备注
1
P.O425水泥
t
60
2
中（粗）砂
m³
110
3
碎石
m³
150
4
钢筋
t
70
5
Φ80PVC管
m
300
6
钢铰线
t
8
7
锚具
套
200
8
片石
m³
50
3.5试验
预应力锚体施工应进行锚固试验，锚固试验可分为前期的抗拔试验（基本试验）和张拉试验，以及后期的验收试验。
3.5.1为了确定锚杆的极限承载力，验证锚杆（索）设计参数和施工工艺的合理性，施工前应进行锚杆（索）的基本试验。
基本试验的目的是确定锚杆（索）的极限承载力，掌握锚杆（索）抵抗破坏的安全程度，揭示锚杆（索）在使用过程中在可能影响其承载力的缺陷以便在使用锚杆（索）前调整锚杆（索）结构参数或改进锚杆（索）制作工艺。
3.5.1.1一般要求
千斤顶、油泵的额定压力必须大于试验压力；反力装置在最大荷载作用下应保持足够的强度和刚度；本工程的锚固试验，应当在锚固体抗压强度达到设计值后才能进行试验。
相应的混凝土传力装置也应达到设计强度后方可进行。
3.5.1.2试验方法
用作基本试验的锚杆参数、材质、施工工艺等应与工程锚杆相同，而且锚固段的地层必须与工程锚杆相同，最大试验荷载Qmax不应超过标准强度的0.75倍。
3.5.1.3锚杆（索）破坏标准
出现下述三种情况中的任何一种时，即认为达到破坏：
① 后一级荷载产生的锚头位移量达到或超过前一级荷载产生的位移增量的2倍； ② 锚头位移不收敛； ③ 锚头总位移超过设计允许位移值。
在弹性条件下钢铰线的理论伸长量ΔL可用下式计算:
ΔL=Po.L/n.A.E
式中:
Po--张拉荷载值；L--张拉段长度；n--钢筋（钢铰线）根数；A--钢筋（钢铰线）截面面积；E--钢筋（钢铰线）弹性模量。
锚杆弹性变形不应小于自由段长度变形计算值的80%,且不大于自由段长度与1/2锚固段长度之和的弹性变形计算值。
3.5.1.4试验结果整的整理与分析
整理相应的Q～S、Q～Se、Q～Sp曲线图；锚杆（索）极限承载力Ru取破坏荷载值的95%，按下式计算锚杆的安全系数Ko:
Ko=Ru/Nt
Nt-锚杆设计拉力值。
3.5.1.5试验方案
作基本试验的锚杆（索）数量一般为3根锚杆，锚杆为Ф32精轧螺纹钢筋，（锚索为Фj15.24无粘结型钢铰线）。
锚杆锚孔为Φ70mm，（锚索锚孔为Φ130mm）。
锚固端用浆为M30水泥砂浆，锚固段长度根据工点确定。
3.5.2为了验证预应力锚杆（索），检验施工工艺，指导安全性施工，在锚固工程施工初期，应进行锚杆（锚索）拉拔试验。
拉拔试验数量按工作量的3％控制通过拉拔试验可以熟悉与优化施工工艺，验证设计参数检验锚索锚固力是否达到设计要求。
原则上张拉试验与实际使用的锚固施工一致，以设计锚固力的1.2～1.5倍的荷载为最大张拉试验荷载但不大于锚体材料标准强度的80%。
为了论证锚固设计的可靠性通过荷载～变形特性关系来确定。
3.5.3验收试验是为了验证实际使用的锚固荷载是否达到设计锚固力并全面进行的试验。
数量为工程锚杆（索）张拉试验以外的均进行。
3.6技术交底
认真执行质量管理制度，使施工图纸审签、技术交底、质量自检、隐蔽工程检查、安全质量评比、验工计价质量签证、分项工程质量评比、质量事故报告处理制度行之有效，贯穿于施工全过程，使工程质量始终处于受控状态。
4、施工计划
由于锚杆（索）框架梁、挂网锚喷、护面墙施工等项目受土石方开挖施工的限制，而规范要求开挖出来的坡面要及时进行防护处理，同时也应考虑到全合同段工程的总体进度安排，故考虑高边坡防护施工与路基土石方开挖施工穿插交替进行。
根据总体施工计划和现场的实际情况，本工点13个防护边坡施工计划如图2：
图2工点施工总体进度横道图
工
点
号
里程桩号
2005年
备注
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
1#
K83+880～K83+890
2#
K83+984～K84+003
3#
K84+166～K84+295
4#
K87+731～K87+776
5#
K88+280～K88+343
6#
K89+037～K89+073
7#
K89+197～K89+231
8#
K89+443～K89+500
9#
YK90+025～YK90+200
含改路部分
10#
ZK90+185～ZK90+197.093
11#
AK1+960～AK2+000
12#
AK2+850～AK2+904
先施工三、四级，后施工一、二级边坡
13#
EK0+238～EK0+160
在工点施工总体进度横道图的控制指导下，每一个工点将根据土石方开挖的配合情况，工点的工程数量大小，编制工点实施性进度图，在各工点开工报告中再另行上报。
为保证工期，施工设备必须配套，并有充分的备件，确保施工机械处于高效工作状态。
所有设备进场前均应进行认真的检修和保养工作以确保在本项目施工中正常运行。
各施工班组的技术工种，均由经验丰富的熟练技术工人上岗，注重抓好施工质量管理，减少和避免因返工造成工期延误。
为确保工期，减少施工干扰，拟采取下述措施：
保证足够的人员和设备，进行24小时作业；将钻孔设备与压浆设备、混凝土喷射设备分别配套，保证每项工作的顺利进行；保证材料供应。
5、施工阶段
5.1施工顺序
工点表中13个工点，以3#工点K84+166～K84+295边坡加固工程为代表编制施工顺序，其他工点均可参照执行。
图33#工点施工程序图
序号
阶 段
主要工作内容
１
准备阶段
1.补测控制性横断面，精确测放堑顶刷坡线。
2.对已开挖的暴露面进行测绘，坡面上的危石和潜在危石进行标记并派专人对山体、开挖坡面稳定性设点进行监测。
3.锚杆（索）的基本试验。
（K84+166～K84+295）
4.临建设施建设，材料准备及其它准备工作。
２
第四级边坡
1.由实测堑顶设计线按1：
1坡率修刷到三级平台。
2.按衬砌拱设计断面尺寸和面坡斜率放样挂线。
3.由衬砌拱拱底分段向上砌筑墙身。
3
第三级边坡
1.由三级坡平台外缘按1：
0.75～1：
0.5的坡率修刷边坡，预应力锚杆段与锚杆段分三次交叉进行边坡修刷，普通锚杆和泄水孔交叉修刷，并搭工作平台。
2.每次修刷到每层锚孔孔位下0.5m。
3.锚孔、排水孔孔位的放样和施工。
4.框架锚杆的放样和施工、喷射第一层混凝土。
5.挂钢筋网。
6.喷第二层混凝土。
7.锚杆的张拉、封锚。
8.客土植被护坡。
4
第二级边坡
第二级边坡施工与第三级边坡施工顺序与方法相同。
5
第一级边坡
1.由一级平台外缘按1:
0.5的坡率修刷至坡底。
2.护面墙放样施工。
6
收尾工作
1.工程修整。
2.工程竣工。
3.山体、锚固体稳定性监测点移交。
7
验收
8
定期回访
搜集反馈意见，在以后的的施工中改进。
5.2施工程序
图4锚杆（索）施工程序流程图
施工准备工作完成，开工报告获得批准
搭工作平台
进场材料检验
钻机的其他配套设备就位
钻机组装
锚杆、锚索下料加工，锚索编束
坡面清理、支补调平，开挖基槽
钻机对位
钻孔
孔径、孔深检查
位置、角度的确认
测量放样
锚杆、锚索尺寸及加工质量检查
清孔
钻机移位，钻下一孔
锚杆（索）插入
注浆
框架钢筋制安检查
框架模板安装检查
砼强度确认
封锚
工序验收
张拉锁定
养生
砼原材料检验
砼配合比设计
浇筑框架混凝土
张拉检查合格
5.3施工工艺
图5锚杆张拉工艺流程图
技术准备工作：
张拉参数计算确定并得到监理认可；原材料试验合格；张拉试验合格并得到监理认可。
图6锚索张拉工艺流程图
记录荷载值量测变形量
图7锚杆锚体制作工艺流程图
钢筋材料试验
报监理工程师
锚体安装PVC管
按锚杆的设计
长度切割钢筋
短钢筋用连接器接长
锚杆设置定中件
PVC管设置
定中件
锚杆头部连LM32
型螺丝端杆锚
报监理工程师
锚杆安放入孔
图8锚索锚体制作工艺流程图
原材料试验检查
报监理工程师
钢铰线按每孔编号设计切割
钢铰线剥皮洗油
制作导向
帽隔离环
钢铰线理顺平直摆放在工作平台
索体锚固
段头部安
置导向帽
锚固段安
置隔离环
锚固段安
置挤压头
锚固段安
置承载体
张拉段安置隔离环
索体中部安置注浆管
锚体安置入孔
张拉段安装PVC套管
PVC外设置隔离架
报监理工程师
图9框架支护流程图
水泥、砂、块料钢筋试验
测量放样
混凝土配合比设计
开挖支补坡面垫层
报监理工程师
钢筋制安
锚头制安
立模
报监理工程师
砼拌合
浇注混凝土
养护
混凝土强度确认
交 验
报监理工程师
图10护面墙砌筑工程工艺流程图
测量放样
开挖基坑
监理工程师检查
水泥、砂、块料试验
砂浆配合比设计
监理工程师检查
浆砌片石墙基及碎落台或边坡平台及截水沟
自检砂浆强度，平面位置及标高
监理工程师检查
浆砌片石墙身
自检砂浆强度，平面位置及标高
监理工程师检查
水泥砂浆勾缝
自检
监理工程师检查
护面墙工程交验
图11喷射砼工艺流程图
水泥、砂料、钢筋试验
锚杆施工
配合比强度设计
清坡支补
监理工程师检查
标出厚度标记
砼拌和
喷第一层厚5cm砼
钢筋网铺设
砼强度确认
交验
监理工程师检查
喷第二层厚5cm砼
5.4施工方法
5.4.1测量放样及坡面观测
根据控制点和设计施工立面图用全站仪精确测放锚孔孔位以及框架横竖梁的位置、堑顶刷坡线，并对各工点钻孔位编号、作醒目标志。
经自检以后，申报监理认可方再进行下一道工序。
并派专人对山体、开挖坡面的稳定性设点进行监测。
5.4.1.1边坡开挖至交工验收前，对坡顶隔3至5天进行调查一次，看表层土体有无裂缝发生，有裂缝及时记录裂缝产生的时间、深度、连通性、通水状况等发展变化情况；边坡开挖过程中对开挖断面的地质剖面，观测坡面岩层产状，节理发育状况及地下水出露情况进行记录。
若有结构面组合不利于边坡稳定，地下水涌出等情况应及时报监理工程师现场讨论研究边坡稳定性及应急措施。
5.4.1.2对挖方边坡，土质高度大于20m、石质边高度大于30m的边坡设桩点,用全站仪、标桩、直尺进行动态观测，派人作专项记录。
5.4.2搭设工作平台
用脚手架按坡面锚孔横排位置，搭设两米宽锚杆框架施工的工作平台。
要求爬杆不得和竖梁锚孔交错，平台应低于横排锚孔在0.5m。
平台铺上厚度≥25mm木板，平台外边设栏杆，平台用垂直水平面地锚桩锚牢，保证钻机施工时的稳定及施工的安全性。
5.4.3设备安装就位
平台搭好后在坡底将钻机分解，用人工将潜孔钻机搬运至坡面工作平台组装，将钻机的钻头、冲击器、钻杆安装好后，将钻机底盘螺丝松开，调整钻机底盘将钻头对准孔位，然后用测斜仪量测钻机的底盘或钻杆，将钻机的倾角调好，定位组装架设，并用脚手架、扣件和连接器将钻机固定在平台的钢管上。
必要时需在钻孔位置对平台增加地锚桩加固平台。
5.4.4钻孔
5.4.4.1钻孔倾角
预应力钻孔的倾角锚杆25°、锚索30、挂网喷锚普通锚杆倾角垂直坡面，ф50泄水孔为仰角为30°、ф110导水孔仰角10-15°。
钻孔开孔时要用钻头来回多次对孔口进行钻进，导正开孔的倾角和孔位，并在开孔钻进一米时，用测斜仪多次量测钻机的底盘或钻杆，随时调整钻机角度，保证在开孔时由地层软硬变化或破面不平整引起钻机对孔位偏移的误差，在
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