预应力锚索框架梁砼边坡防护技术在路堑高边坡防护中的应用

李冠明

摘要：简述了路堑高边坡预应力锚索框架梁砼边坡防护的施工过程，并且分析施工过程中可能存在的问题，总结了类似工程的施工要求。

关键词：路堑高边坡；预应力锚索；框架梁；锚索张拉；锚索注浆

1工程概况

沪瑞国道主干线（贵州境）镇胜高速公路，K58+875-K59+660段，紧邻弯腰树大桥胜境关岸，路基岩石为薄层砂质泥岩，泥质灰岩。岩层产状：250°<18°，强风化深度8-10米。地表覆盖层为粘土夹碎石，在路堑范围内岩体裂隙短小密集，层面裂隙发育，边坡为顺层边坡，最高边坡高度63.19米，每级边坡开挖垂直高度为10米，此段共分七级边坡开挖，通过稳定计算边坡不稳定，对高速公路的运营带来安全隐患。因此确定对该段进行特殊路基防护，以稳定边坡，消除隐患，防护形式在第一级边坡采用C15片石混凝土挡墙，第二，三，四，五，六级边坡采用预应力锚索框架梁稳固边坡。

2 施工方法特点

2.1 施工适应性强，几乎不受地形，地质条件的限制，能及时有效因地制宜的稳固边坡。

2.2 预应力锚索施工机械以轻型机械为主，施工方便快捷同时还改善了劳动条件，减轻了劳动强度。

2.3 施工时每开挖一级边坡加固一级，及时稳定边坡，对下级开挖无影响。

2.4 不破坏岩体的整体性，有效的控制岩体的位移，从根本上改善了岩体的力学性能，减少了路基挖方数量，节约了征地，有利于水土保持，保护了环境。

3 适用条件

本施工方法使用广泛，可应用于路堑顺层滑坡以及危岩，危石加固，以及适用于地下水发育，地表土质松散的坡面滑坡的综合治理，也可对地铁车站，地下水库，高层建筑等深基坑边坡进行加固。

4 施工工艺

4.1 概述

在路堑范围内岩体裂隙短小密集，层面裂隙发育，边坡为顺层边坡,通过预应力锚索提高边坡的整体性,增加滑面的抗滑阻力来加固岩体,使其稳定,局部碎石浮土予以清除打入锚杆挂网喷锚支护进行坡面防护。

在一级边坡处采用C15片石混凝土挡土墙稳固坡脚，从而达到加固一级边坡，稳定整个路堑的目的。

4.2 工艺流程：

4.3施工方法：

4.3.1搭设施工平台

路堑边坡开挖完成后，清除表面松散体，用全站仪定出路线方向基线，根据各排锚孔设计标高，采用φ48mm钢管扣件相连接顺坡架设整体结构工作平台，调整钻机立轴高度使其中心线与设计中心线一致，保证钻孔位置正确。

4.3.2钻孔与清孔

钻孔是锚索施工中控制工期的关键工序。施工前做好放样，在放好样的空位上搭设脚手架，用潜孔冲击式钻机进行钻孔，钻孔要求干钻，禁止注水施钻，以保证边坡的工程地质条件不被恶化，钻进过程中应对每个锚孔的地层变化，钻进状态（钻速、钻压），地下水及各种特殊情况作现场记录。钻孔孔径Ф110mm，与水平成25度角，角度误差±1度，位置偏差≤5cm。要求钻孔深度超出锚索设计长度0.3m左右，为保证钻孔下倾角准确，用全站仪定出方向基线，再用方向架定出锚索方向角，并调整下倾角至设计要求，在脚手架上安装钻机。复核孔位、倾角，确认无误后，加固钻机后，进行钻孔施工。

钻孔结束，逐根拔出钻杆和钻具，将冲击器清洗好备用。用一根聚乙烯管复核孔深，并以高压风（0.2～0.4Mpa）吹孔，保持孔壁干净，孔口安装吸尘装置，避免尘土飞扬，待孔内粉尘吹干净，且孔深不少于锚索设计长度时，拔出聚乙烯管，以织物或水泥袋纸塞好孔口待用。

塌孔、卡钻的处理：当钻孔穿越强风化岩层或岩体破碎带时，往往发生塌孔、卡钻。塌孔的主要标志是从孔中吹出黄色岩粉，夹杂一些原状的（非钻头击碎的、非新鲜的、无光泽的）石块，这时，不管钻进深度如何，都要立即停止钻进，拔出钻具，进行固壁注浆，注浆压力采用0.4 MPa，浆液为水泥砂浆和水玻璃的混合液，24小时后重新钻孔。雨季，常常顺岩体破碎带向孔内渗流泥浆，固壁注浆前，必须用水和风把泥浆洗出钻孔，石块不必清除），否则，不仅固壁注浆效果差，还容易造成假象。

4.3.3 锚索制作

预应力锚索由锚头、锚索体（自由段）和内锚固段组成，见锚索构造图。锚索的预应力钢绞线采用ASTMA416-92a标准270级7ф15.24mm。锚索的长度由两部分构成，既自由伸长段和锚固段。锚固端锚索，按每2.4m分别设置紧箍环和扩张环，这样可以保证其受力均匀。用薄钢板焊接一个10～15cm的导向帽，固定在锚索的最前端，这样有利于锚索的安装。对于锚索的自由伸长段，钢绞线表面要用沥青浸制并用玻璃丝布包裹三层，厚度3～4cm。锚索自由段采用防护油及塑料管隔离，在锚索内支架中间穿上注浆管，与锚索体一起送入已吹渣干净的锚孔。

锚索可在钻孔的同时于现场进行编制，内锚固段采用波纹形状，张拉段采用直线形状。锚索长度是从钻孔孔口算起，因此，钢绞线下料长度应为锚索设计长度、锚头高度、千斤顶长度、工具锚和工作锚的厚度以及张拉操作余量的总和。正常情况下，钢绞线截断余量取50mm。将截好的钢绞线平顺地放在作业台架上，量出内锚固段和锚索设计长度，分别作出标记；在内锚固段的范围内穿过中隔离支架，间距60～100cm，两对中支架之间扎紧固环一道；张拉段每米也扎一道紧固环，并用塑料管穿套，内涂黄油；最后，在锚索端头套上导向帽。

预应力锚索构造示意图：

4.3.4 锚索安装

锚索安装前，要核对锚索编号是否与孔号一致，确认无误后，再以高压风清孔一次，即可着手安装锚索。由于锚索较重，全长25～30m，所以加工场到边坡不宜太远，人工抬到施工平台上进行安装。穿索时，要避免锚索扭曲，保证锚索顺直。

4.3.5 注浆

按设计要求配制水泥砂浆，用注浆泵注浆，注浆工艺采用孔底反浆法。用525#普通硅酸盐水泥，砂浆要均匀，注浆压力为0.2～0.6MPa，如果水泥浆的流动度不够，可以通过水灰比解决。下锚、灌浆各工序连续完成，锚索孔内自孔底一次性压满，注浆达到设计长度后，稳定15min，再将注浆管拔出。

4.3.6 框架梁、锚座施工

每个锚索框架梁由两根竖梁和三根横梁组成，梁体砼断面为60 cm＊60 cm,内配置钢筋，梁体入基岩10cm，每个框架间留4cm宽伸缩缝。

锚座采取现浇混凝土，现浇混凝土锚座经养生其强度达到设计强度70%后，方可进行锚索张拉。锚具底座顶面与钻孔轴线应垂直，确保锚索张拉时千斤顶张拉力与锚索在同一轴线上。如下图所示：

4.3.7 预应力锚索张拉、封锚

现浇混凝土锚固板经养生其强度达到设计强度的70%后，方可进行锚固张拉。锚索自由段采用防护油及PVC塑料管隔离，每束锚索设计施工张拉力1000KN，张拉为两次四级张拉，每级间隔时间30分钟，每级拉力250KN。第一、二级张拉完成5天后，再实施第三、四级张拉。在施加预应力完毕后，切除外露的多余钢绞线。

在锚索锚固段的注浆强度达到设计强度后，进行锚索张拉，张拉所采用的千斤顶必须提前由专门机构检测合格后方可使用，张拉完成后，即进行第二次注浆，注浆压力为0.5～1.0Mpa，待出浆浓度与进浆浓度一致时停止注浆。注浆结束后的次日，要逐孔检查各锚索孔注浆是否灌满，要进行复灌，确保每个锚索孔灌浆饱满密实。锚索锁定于钢筋混凝土井字形锚座上，锚索最后锁定施加预应力为设计拉力的110%，稳定时间不少于5分钟。钢绞线松弛，地层徐变等因素会造成应力损失，在损失基本停止（一班在6-10天）以后对锚索补偿张拉使锚索预应力恢复设计值。

锚索的张拉采用循环式张拉，锚具底座顶面与钻孔轴线应垂直，确保锚索张拉时千斤顶张拉力与锚索在同一轴线上，并且井字梁锚索的张拉必须四根锚索同时张拉或对角两根锚索张拉。预应力锚索张拉锁定后，锚头部分应涂防腐剂，再用C30砼封闭。

4.3.8 挡土墙的施工

挡土墙的基础埋深2米，基础和墙身都采用C15片石混凝土，底宽5米，顶宽2.8米 ，高10米。为稳妥地施工抗滑挡土墙，在挡土墙基础开挖前，墙背路堑尽量削缓，并做好地表水地下水的疏排工作。挡土墙分段跳槽开挖基坑，跳槽开挖长度4-5米，施工顺序从两侧向中间并进。沿墙身纵向每隔10米设置一道伸缩缝。墙后设置反滤层，边沟沟底0。3米以上墙身上下左右交错设置0.2×0.2的泄水孔，间距2米，以使排水通畅。

4.3.9 坡面防护

挡土墙顶，框架梁内种植草被护坡。

5 机具设备：

6 质量控制标准

钻孔放线允许误差±5cm。

锚索方位角允许误差±10，倾角允许误差±0.50。

钻孔孔径允许误差±10mm，长度允许误差±10mm。

内锚固段注浆的充盈系数为1.1～1.3。

张拉段注浆必须待浆液溢出孔口1-2min,方可停止注浆，24h后需要补浆。

7 安全措施

各种机具因处于良好的工作状态下，专人操作。上岗前要做好安全检查工作，各种操作人员持证上岗。高空作业必须配带安全带，各种安全防范设施齐全可靠，供钻孔、张拉操作用的脚手平台必须牢固可靠，需经过检查验收方可使用。

张拉机设备要有专人维护，张拉过程中千斤顶前不得站人，以防锚索断裂发生事故。

8、结束语

此综合治理技术可同时展开作业，便于组织施工，提高了劳动效率，大大缩短了劳动工期，与传统的加固方案相比节约了投资。由于本次施工组织严密,施工方法得当合理，沪瑞国道主干线（贵州境）镇胜高速公路，K58+875-K59+660段高边坡防护比计划工期缩短了两个月，取得了良好的经济效益和社会效益，多次受到监理和业主的好评。

预应力锚索混凝土挡土墙在加固路堑高边坡滑坡中的成功应用，为其发展提供了更为广阔的前景和良好发展空间。