某住宅小区边坡治理工程中预应力锚索的应用技术

吴东华 代晓莉 尹 戈

（重庆地质矿产勘查开发局川东南地质大队，重庆 400038）

1 工程概况

某住宅小区三面环边坡，其中东侧边坡坡长 80m，坡高 2.5m～10.5m,坡度 53°～72°；西侧边坡坡长54m，坡高 15m～19.8m，坡度43°～73°。北侧边坡坡长115m，至130m标高平台坡高50.5m，坡度 55°～65°，边坡坡下为小区道路，坡脚距小区建筑7～12m。西面边坡坡顶建有小区的休闲登山公园，东面边坡坡顶为二线公路。边坡顶和坡面均出现裂缝，边坡沿高度分为三级，第一级边坡出现大面积的鼓出开裂变形，坡面渗水等；第二、三级出现拉裂错位冰沟开裂等；西侧坡顶景观假山多处地面开裂；东侧边坡坡现二线公路中心变形缝开裂。

2 工程水文地质状况

该场区周边地表水系不发育，无常年性水流，但周边坡顶及坡脚没有截排水管沟。地表水由大气降水形成，流量随降雨量变化，地表水形成的洪流对山体形成一定的冲刷，并造成上体局部崩塌。经钻探揭露，边坡场地内地层按成因可分为人工填上层(Qml)、第四系坡积层(Qd)、第四系残积层(Qe)和震旦系混合花岗岩（Z）。在场区内全风化混合花岗岩普遍分布，厚度1.10m～13.00m，平均4.07m,岩石结构基本风化破坏，尚存残余结构强度。坡顶为人工填土层(Qml),为修建二线路时堆填而成,坡脚为场地硬化回填碎石土。

3 预应力锚索施工技术及工艺要求

3.1 施工工艺流程

图1 施工工艺流程

3.2 锚索制作与安装

3.2.1 普通预应力锚索制作

(1)采用l860MPa级低松弛高强度无粘结钢绞线，其直径、强度、延伸率均满足设计规定要求。

(2）切割下料。按设计施工图纸要求的尺寸或实际钻孔深度下料采用砂轮片切割机对钢绞线切割下料，实际切割下料长度=实际孔深+锚具厚度+张拉设备工作长度+千斤顶以外的外露长度。下料前注意检查钢绞线的表面，没有损伤的钢绞线才能下料。

(3）锚固段钢绞线清洗。剥离锚圃段钢绞线的聚乙烯塑料套；剔除钢绞线表层保护油脂；按顺序分别使用C号油,Q号油,JSQJ剂，高温清洗液和热水(60)将钢绞线清洗干净，直至手感无油腻有涩感且表面乌黑发亮为止。

(4)编锚。按设计锚索结构图编制锚索，沿锚束的轴线方向每隔1m～2m设置一个对中支架。锚固段每隔2m设置隔离板一块，两隔离板中间用尤镀锌铁丝捆扎，使整个内锚固段呈一串枣核状。每根钢绞线保持顺直不交叉，并在锚索的中心布置Φ20mmPVC注浆管和排气管，在锚同段与张拉段交接位置处安装灌浆阻塞器，在锚索的底部端头套上导向帽。

3.2.2 自由式单孔多锚头防腐型锚束制作安装

将钢绞线顺直排列在加工平台上，保持长度一致，按照图纸装配挤压头、锚板、托板并进行锚头部分的制作；按照隔离架上对应位置安放并顺直注浆管，同时注意使注浆管在锚索体中的相对位置满足图纸要求，自由段在两对中架中间使用黑铁丝捆扎，锚固段在两隔离架中间使用黑铁丝将其捆扎成纺锤型；在锚索体外侧安置塑料或钢制对中架，使预应力锚索体在钻孔内居中放置；锚固段顶部安装导向帽；对组装好的锚索按照对应的锚索孔进行编号，并妥善放置备用。

3.2.3 锚索安装

经检验合格后的锚索方可下入孔内，采用人工与机械卷扬相结合的方法平稳快速地安装锚索。下锚过程注意保护锚索附件，保证住将锚束体推至预定深度后，排气管和注浆管畅通、阻塞器完好。如若排气管和注浆管不通时应拔出锚索体处理畅通后重新安放。

3.3 锚索灌浆

(1)灌浆材料。采用强度等级不低于42.5的普通硅酸盐水（P.0425）并符合规定的质量标准。

(2)罐浆计量。采用HT-II灌浆自动仪记录计量。

(3)耀浆水灰比(重量比)。自由式单孔多锚头防腐型锚索注浆水灰比为0.3～0.4，普通预应力锚索为0.35加0.4。采用纯水泥浆液进行灌注。为保证锚固段注浆体强度及时达到设计要求，在浆液中拟掺加锚固剂(如：TQ型微膨胀早强掺和剂)，其掺量通过实验确定，要求浆液3h后的泌水率控制在2%以内，7d的结石强度不低于30MPa。

(4)注浆方式。自由式单孔多锚头防腐型锚索安装后，通过与锚索捆绑在一起的Φ20mm－PVC灌浆管，灌浆过程中，当排气管排浆比重与灌浆比重相同时进行并浆,并浆压力为0.3MPa加0.4MP拼浆时间为20min～30min。普通预应力锚索需进行二次注浆。

3.4 张拉

(1)锚索张托应在锚同灌浆抗压强度达到30MPa及锚墩混凝土的承载强度达到设计规定值后进行。

(2)自由式单孔多锚头防腐型锚索张拉方式：自由式单孔多锚头防腐型预应力锚索，由于各根钢绞线长度不等，必须采用单根张拉方式，先张拉锚具中心部化钢绞线，然后张拉锚具周边部位钢绞线按照间隔对称分序进行。一个张拉循环完毕，进行下一个循环张拉，直至达到设计荷载。

(3)普通拉力型索张拉方式：采用单根预紧，整体张拉的方式。

(4)张拉力应逐级增大，最大值为锚索设计荷载的 1.05 倍～1.1 倍，稳压 10min～20min 后锁定。

(5)瞄索张拉锁定后的48h内。若锚索应力下降到设汁值以下时，再进行补偿张拉，直至满足设计值为止。

3.5 封孔回填灌浆

(1)封孔回填灌浆前应由监理人检查确认锚束应力已达到稳定的设计值。

(2)封孔回填灌浆材料与锚固段灌浆的材料相同。

(3)封孔回填灌浆尽量采用锚束中的灌浆管从锚具系统中的灌浆孔施灌，灌浆管伸至锚固端顶面，灌浆必须自下而上连续进行压力不小于0.8MPa。

(4)为保证所有空隙都被浆液回填密实，在浆液初凝前必须进行不少于两次补灌，应保持不小于0.4MPa的压力进行并浆。

3.6 锚头保护

各锚索孔注浆回填结束24h之后，使用手持切割机将工作锚具外的超长部分钢绞线切除，切除后的钢绞线在工作锚具外的留存长度15cm，然后浇筑混凝土对外锚具及钢绞线做永久防护，混凝土保护层的厚度不小于10cm。对不同类型的外锚头以不同颜色进行标识，达到醒目和良好区分效果。

3.7 锚索质量检查及验收

3.7.1 质量检查和检验

(1)每批钢绞线到货后的材质检验；

(2)预应力锚索安装前，每个锚孔钻孔规格的检测和清孔质量的检查；

(3)预应力锚索安装人孔前，每根锚索制作质量的检查；

(4)锚固段灌浆前，抽样检验浆液试验成果和对现场灌浆工艺进行逐项检查；

(5)顺应力锚索张拉工作结束后，对每根锚索的张拉应力和补偿张拉的效果进行检查、试验，必须在张拉后及时进行。

(6)完工抽样检查：完工抽样检查的合格标准以应力控制为准，实测值不得大于施工图纸规定值的105%，并不得小于规定值的97%。抽样检查及验收全部结束后，应汇总各孔的设计张拉力，评定预应力锚固效果。

(7)完工验收：预应力锚索工程全部完工后，承包人将各项质量检查记录、试验成果以及预应力锚索验收试验记录和抽样检查记录等验收资料提交监理人审查合格后作为预应力锚索上程的完工验收资料。

4 常见问题的处理

4.1 北侧边坡东端头钻孔过程中遇到塌孔、严重失水、漏风等现象造成钻孔困难时。认真分析原因，如处于内锚段时，应先进行围岩钻孔、固结灌浆处理，以及加深钻孔。直至内锚段伞部钻到完整岩体为止，同时锚索长度要做相应调整；如不处于内锚段时，则采用跟管钻进技术，以使钻孔完整不坍。

4.2 锚孔围岩灌浆时。如遇地质条件差、发生严重串孔时，将形成大面积承受灌浆压力的危险面，对抗滑、抗倾覆稳定极其不利。优先采用单孔单灌，即灌一孔再钻相邻孔。若效果仍未达到设计要求，则可充水平压，将串通的孔逐孔充水，也可阻塞孔口将孔内积水低压循环，这样既可减少串浆的可能，又可将少量串浆口即冲出去，避免在孔内沉淀；或者是先临时封堵邻孔，待灌浆结束后，再对邻孔进行扫孔，严重串孔时，应会同监理、设计人员研究，并采取有效的补救措施。

4.3 当岩面高低不平，各种裂隙交错发育，孔口有大量风化岩体存在时。就需要撬除孔口危岩，将锚墩体积增大一倍，让张拉吨位适当降低。

4.4 端头锚索二次进浆管堵塞。对二次进浆管已堵塞的锚索采取补设回浆管，利用原回浆管灌浆，提高压力灌浆等方式处理。对于其中的重要部位，设计采取了增补锚索、锚杆等措施。补打锚索的施工，在张拉段灌浆前先检查二次进浆管，若不能保证通畅，则将锚索卸荷，另穿入15mm钢管至孔底替代灌浆管，再重新张拉，从而保证了因处理二次进浆管堵塞而补打的锚索灌浆通畅。

4.5 锚索张拉伸长值超标。出现伸长值异常的主要原因是锚同段裂隙串浆使张托段缩短、地质裂隙受压闭合等。处理方法包括：确认为地质原因造成伸长值异常而保留使用、整束锚索返工等。

4.6 锚索夹片滑动或锁定回缩量超标，出现锚索夹片滑动或锁定回缩量超标的原因是个别批次的锚具夹片加工缺陷、钢绞线粘结尘粉，处理方法为：卸荷后更换夹片重新张拉、单根钢绞线补偿张拉等。

4.7 锚索张拉段灌浆异常，灌浆过程经常遇到裂隙漏浆、堵管等异常情况，主要处理方法是进行封堵裂隙、延长并浆时间等。

5 结语

本小区边坡治理工程共施工802根预应力锚索，工期为半年，优质迅速地解决了面临滑坡风险的边坡危害，保证了小区的安全。