预应力锚索在整治滑坡体中的应用

2010-05-02于然东

科学之友 2010年11期

于然东

（路桥集团国际建设股份有限公司，北京 100000）

对于山区高速公路，由于工程挖方量大，路堑边坡高，地质比较差的地段容易诱发大型的工程滑坡。在治理这一类滑坡体的成功经验中，采用预应力锚索为主的工程治理，再辅以防排水的处理措施进行综合治理，是当前我国基础建设工程越来越普遍采用的边坡病害治理方案。

1 施工工艺

预应力锚索施工工艺流程见下图1。

图1 预应力锚索施工工艺流程图

1.1 施工准备

（1）机械设备的选择。根据现场的实际情况及设计要求选择合适的机具，比如该段边坡岩体即自由段深度范围内，为覆盖碎石土及风化严重的板岩，锚索孔成孔困难，考虑选择大功率潜孔钻机，并适当增加部分跟管钻进工具及配套设备，减少卡钻埋钻及塌缩孔等工程问题，从而提高施工综合效率。本段施工选用YG-60全液压驱动的钻机，并配备偏心式单动力风动潜孔锤套管跟进机具，选用20立方的电动空压机配套使用，从而达到最佳的组合效果。

（2）锚孔的测设及钻机就位。根据设计资料，测放锚索孔位，打入标桩、标明钻孔编号，孔位偏差不得超过±1 cm。搭建钻孔工作平台，固定钻机，确定钻孔方向，该段边坡设计锚孔下倾与水平夹角为25°，钻孔倾角偏差不得超过±2°。

（3）进行锚索的拉拔试验。在现场找与设计锚固段相似地质的岩层进行锚索拉拔试验，以确定实际锚固力的大小，验证设计锚索参数的选择是否合理，并根据现场试验结果加以修正，从而能够正确地指导施工，达到最好的治理效果。

1.2 钻机钻进、成孔

（1）采用干钻法造孔。禁止水钻，以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的黏结性能。钻孔速度根据使用钻机性能和锚固地层情况严格控制，防止钻孔扭曲或变径，造成下锚困难或其他意外事故；对岩层破碎松散的地段，采用钢套筒跟进，防止塌孔。

（2）钻进过程中，应对每孔地层变化（根据岩粉情况）、进尺速度（钻速、钻压等）地下水情况以及一些特殊情况作现场记录。若遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，应立即停钻，及时进行固壁灌浆处理，待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进。

（3）锚孔钻孔质量指标主要是钻孔弯曲率和岩心采取率。因此，钻孔要求每次采取率达到90%，以确定不稳定土体厚度或滑动面的位置，根据钻孔揭示的实际地质情况对锚孔长度和位置做适当调整，一定要保证锚固段（即深入中风化岩层10m），锚孔长度比设计值多钻进1.0m作为沉渣段，防止被土屑挤占孔底，影响锚固长度。锚孔圆直，不得弯曲，钻孔过程中要及时测斜，必要时每5m测一次，发现孔斜，立即纠正。

（4）锚孔清理。钻进达要求深度后，不能立即停钻，要求稳钻1min～2min，防止孔底尖灭，达不到设计孔径。终孔后必须使用高压空气（风压0.2MPa～0.4MPa）清孔，将孔内的岩粉或地下水清除出孔，以保证锚索、水泥砂浆、孔壁岩体间的黏结强度。清孔后及时对孔口进行暂时封堵。

1.3 锚孔检验

造孔结束后，须经现场监理检验合格后，方可进行下一道工序。孔径、孔深检查一般采用设计孔径、钻头和标准钻杆在现场监理旁站的条件下退孔，要求验孔的过程中钻头平顺推进，不产生冲击或抖动，钻杆验收长度满足锚孔深度，退钻要求顺畅，用高压风吹验不存在明显飞溅尘渣及水体现象。同时要求复查锚孔孔位、倾角和方向，全部锚孔施工分项工作合格后，即可认为锚孔钻造检验合格。

1.4 锚索体制作及安装

（1）锚索采用8股ΦS15.2mm高强度低松弛的1860级钢绞线组成，锚索下料时，采用砂轮切割机切割，不得电焊切割，实际长度要比设计长度增加2.0m的张拉端。（根据张拉所采用的千斤顶决定）

（2）防腐处理及编束。自由段（张拉端）涂抹黄油并套波纹管封闭，确保防护效果，并防止注浆液体进入；锚固段必须除锈、除油污以保证锚固效果。钢绞线必须平顺，不能相互交叠，以防止张拉的时候受力不均匀，为此在锚固段锚束沿轴线方向每隔1m交替设置架线环与紧箍环，在自由段每隔3m设置一道架线环，在紧箍环处使钢绞线间有一定的间隙，以保证灌浆时能将锚束空隙充填密实，钢绞线得到充分的握裹和保护。

（3）锚索安装。确认核对锚孔无误后，人工缓慢将锚索体放入孔内，用钢尺量出外露的钢绞线长度，计算孔内的锚索长度（误差在±5 cm范围内），确保锚固段长度。穿索时应防止锚索扭压、弯曲，注浆管和锚索一同放入钻孔，注浆管头部距孔底适宜为50mm～100mm。锚索一经安放，不得随意敲击，不得悬挂重物，防止土屑将孔堵塞，并应立即注浆。

1.5 注浆锚固

注浆采用水泥砂浆，砂浆强度不低于30MPa。经试验比选后确定施工配合比为水泥：砂：水：减水剂=1∶1.25∶0.47∶0.006.注浆方法采用孔底到孔口返浆式注浆，采用锚固段和自由段同时一次性压注完成，注浆压力不低于0.25MPa。浆液应搅拌均匀，随搅随用，浆液应在初凝前用完，防止石块杂物混入浆液，由于浆液可能沿缝隙乱窜，可能压出坡面，所以隔一段时间后压注，直至注浆压力达到或超过设计压力为止。

1.6 钢筋混凝土框架的施工

钢筋混凝土框架是锚索张拉时直接受力构件，所以应该保证坡面平整，框架梁所在位置低洼处，采用浆砌片石填补，并且支架模板要有足够的刚度及稳定性，以保证梁底与坡面的密贴，确保梁体均匀受力，避免应力集中拉裂梁体。框架梁采用C25混凝土就地整体浇注，施工时注意预埋锚具及穿束钢管的位置，确保整条锚索束的顺直及锚垫板平面与锚索束的垂直。浇注混凝土时对锚孔周围、锚垫板下、钢筋密集的部位要仔细振捣，保证混凝土质量。两片框架之间设置2 cm的伸缩缝，内填浸沥青木板。

1.7 锚索张拉、锁定、封锚

框架梁混凝土的强度达到80%以上并且注浆强度到达100%时即可进行张拉，由于在张拉时，锚固段的靠近上端部分锚索和胶结体之间的剪应力存在严重的应力集中现象，如果施加预应力速度太快，会造成结合面局部黏结破坏，甚至引起整个锚固段的严重破坏，故张拉时采用分级加载，为了抵消坡面不平及张拉压缩造成的预应力损失，根据设计要求超张拉20%。为避免单束锚索张拉时造成的框架梁横移，锚索束上部弯折，造成锚索受剪力，甚至破坏，采用每根横梁的两束锚索同步张拉。

（1）锚索的张拉。采用YCW150B穿心式千斤顶整束同时张拉。在张拉前清理锚垫板面上的水泥砂浆等，保证锚环与其密贴。安装千斤顶的时候要保证千斤顶的轴线方向与锚索轴线方向在一条直线上，不可使千斤顶压弯锚头部分。

张拉时按标定的荷载-油表读数换算关系，计算出分五级加载时相应的油表读数数值进行分级张拉，分别采用设计荷载的0.25、0.5、0.75、1.0、1.2倍五个数据作为控制标准，张拉到相应的每个油表读数均要持荷5min，同时记下锚索的伸长值。张拉过程采用双指标控制：拉应力和伸长量同时控制，相互校核。要求张拉完成以后理论伸长值和实际伸长值之差不超过6%。否则需要查找原因采取相应的措施进行处理。

（2）验收检验。在正式大批量锚索张拉生产工序时，首先要进行锚索的验收试验，试验的锚索数量一般为总数的3%～5%。验收试验主要是检测拉应力和伸长值是否达到设计值。验收试验的初次荷载取50 kN；每级加载时间内，测读锚头位移的次数不应小于3次，加至最大荷载观测15min后，再卸荷至50 kN量测位移，然后加荷锁定。

（3）张拉锚索的锁定。当荷载加到设计值的120%，观测5min～15min，如果锚索变形后无变化，油泵上的压力表指针无返回现象，就可以进行荷载锁定作业。荷载锁定严格执行规范要求，必须使用专用的工具将螺母拧紧，直到压力表指针稍有摆动为止，锁定后，如果有明显的预应力损失，应该进行补偿张拉。

（4）封孔注浆及封端。锚索张拉锁定后，为了保证整个的注浆效果和对钢绞线的有效包裹，必须进行补浆，同时对锚具封孔，注浆从预留孔注入，直到管口流出浓浆为止。

封孔注浆后，从锚具量起，预留50mm～100mm钢绞线，其余部分割除，需要注意的是必须机械割除，同时用C25混凝土封锚，永久防护。