边坡工程中压力分散型锚索施工技术

袁 波，吴国华，周富荣

(浙江省第十一地质大队，浙江温州 325006)

边坡工程中压力分散型锚索施工技术

袁 波，吴国华，周富荣

(浙江省第十一地质大队，浙江温州 325006)

压力分散型锚索是一种新型单孔复合锚固体系，其在同一锚索孔中设置多个单元锚索，各单元锚索具有各自不同的自由长度和锚固长度，并通过预先的补偿张拉，使锚索的集中拉力分成为多个较小且荷载数值相等的分散压力分别作用于各单元锚索的锚固段上。结合330国道K17+440～695段路基边坡治理的工程实践，论述了压力分散型预应力锚索的施工工艺以及在施工及工程运行管理中应注意的一些要点。

边坡工程;压力分散型锚索;单孔复合锚固体系;差异补偿张拉

我国的锚索技术始于1964年，而后随着岩土工程的多样化、复杂化和锚索的大量用于工程，锚索的种类和形式也出现了多样化。压力分散型锚索是在荷载集中型锚索基础上发展起来的一种新型单孔复合锚固体系［1］。其在同一锚索孔中设置多个单元锚索，各单元锚索具有各自不同的自由长度和锚固长度，并通过预先的补偿张拉，使锚索的集中拉力分成为多个较小且荷载数值相等的分散压力分别作用于各单元锚索的锚固段上。因其具有锚固段分段受压，可设置高承载力，防腐及耐久性能好等显著特点，近10年来，在我国得到了长足的发展，工程应用十分广泛。

1 工程概况

330国道K17+440～695路段左侧为一高陡路堑边坡，坡长255 m，坡高90余m，坡度50°以上，边坡山体地质条件复杂，活动频繁，曾多次发生滑坡、坍塌事故，造成路面堵塞、交通中断、路边多处民房损毁。为消除隐患，该处边坡采用“清坡刷方+锚固+TBS植草”的方案进行治理。刷坡后边坡分为6级(边坡设计断面如图1)。其中第二级坡面设计用压力分散型预应力锚索框架加固。共布设136根拉力1000 kN的压力分散型预应力锚索(共分17片框架)。锚索间距4 m×5 m，长度23～30 m，孔径150 mm，倾角20°。每根锚索分为4个单元，每个单元由2根φ15.24 mm 1860 MPa级高强度低松弛无粘结钢绞线组成。单元锚索钢绞线内锚于钢质承载体上，锚固段总长10 m，各单元锚索锚固长度均为2.5 m。注浆体为M40水泥浆液。锚索结构如图2。

工程区内自下而上所揭露地层分别为:

(1)上侏罗统九里坪组(J3j):分布于标高较低处及边坡坡面上，岩性为紫红、灰、灰白色流纹质玻屑凝灰岩、沉凝灰岩。

(2)下白垩统馆头组(Klg):覆盖于九里坪组(J3j)之上，主要分布于山体上部，岩性为灰白色含岩屑粗砂岩、粉砂岩、含砾岩屑粗砂岩，砾石成分为流纹质玻屑凝灰岩。

(3)坡积层(Qdlel):主要分布于山体浅表部，岩性为黄褐、黄棕色粉质粘土夹碎石，厚度0.5～3.0 m不等。

图1 边坡设计断面图

图2 压力分散型锚索结构图

2 施工工艺

压力分散型锚索施工工艺流程为:施工准备→搭设钻孔平台→钻机就位→造孔→锚索制作→锚索安装→注浆→砼框架浇筑→锚索张拉、锁定→补浆及封锚。

2.1 锚索造孔

本工程采用MD－50型气动冲击型潜孔钻机配15 m3/min空压机进行钻孔作业。钻孔前，搭设好施工作业平台，现场测量放样标出孔位，钻机严格按设计孔位、倾角和方位准确就位。钻孔采用干式钻进，严禁给水钻进和泥浆护壁。钻孔过程中，作业人员要严格控制钻速、钻压，以保证钻孔平直，不发生偏斜、扭曲或者变径现象。遇到破碎地层，可采用套管跟进工艺或者对钻孔固结灌浆处理后重新钻进的方法进行施工。施工结束，为保证有效深度不小于设计孔深，钻孔应有50～100 cm的超深长度。并使用高压风将孔内岩(土)粉及积水清除出孔外，保证孔壁清洁。

2.2 锚索制作

压力分散型锚索下料长度根据各单元不同的锚固段长度、自由段长度、锚头长度、张拉长度之和截取，误差≯±50 mm。钢绞线下料应采用机械切割，不得采用电弧。锚索组装前，要认真检查索体，确保钢绞线排列顺直，不交叉、不扭转、无死弯、无机械损伤及套管破损现象，并分别做好标记，以免混淆。承载体按设计间距2.5 m在索体下侧分别安装，挤压头组装要准确安装挤压套、挤压簧，挤压顶进应均匀、充分，严格控制挤压工艺质量，确保单根挤压强度不低于设计值。注浆管捆绑在索体中心，捆绑时要注意控制松紧程度，既要保证不致于松脱，又要保证注浆时能顺利拔出，注浆管管头应距索体末端5～10 cm。锚索底端加设留有溢浆孔的导向帽，导向帽点焊于最前端承载体上，点焊时不得损伤钢绞线。锚索体组装好后，所有钢质部分涂刷防腐油漆。

2.3 锚索安装

2.4 锚孔注浆［2］

锚孔注浆应在锚索安装好后尽快施工。本工程注浆采用UBJ3.0型挤压式注浆机作业。注浆体为掺入1.8～2.0 kg/m3聚丙烯腈纤维(PAN)的M40水泥浆。锚索注浆前，应检查注浆机具状况，并在管路连接完成后进行压水试验，确保机具和管路运转良好。注浆浆液必须采用机械搅拌，搅拌时间≮2 min且保证浆液搅拌均匀，随拌随用，浆液水灰比控制在0.4～0.45之间。注浆采用孔底返浆方法，不得孔口灌浆，中途随着浆液的注入缓慢的向外抽拔注浆管，但必须保证注浆管口始终有一段处于浆液内部，直至孔口溢出浆液且其浓度和注入浆液浓度相当为止。注浆压力不得小于设计值。注浆完成后，若锚孔孔口浆液面回落，应在30 min内进行压浆补足。注浆完成24 h内，不得对锚索进行扰动。浆体强度未达到设计强度的70%时，不得在锚索上悬挂重物和拉绑碰撞，以免破坏注浆体。

2.5 砼框架梁浇筑

本工程锚索框架梁砼强度等级C30，共17片。框架梁按片施工，相邻两片框架之间留2～3 cm宽伸缩(沉降)缝一道。砼采用JZ350型搅拌机搅料，HB－30B型砼泵送料入仓，机械振捣。砼施工前，必须将波纹钢管、螺旋筋、锚垫板按设计要求放入锚索节点处，保证其轴线和钻孔轴线方向一致，并牢靠地固定在节点钢筋上。砼浇筑时，保证砼料均匀，具有良好的保水性和可泵性，并及时振捣。振捣时，既要保证砼密实、无漏振，又不得使钢筋和节点处的锚具移动。砼施工时，应同步取样进行同条件养护，以掌握框架梁砼的强度状况，为锚索张拉提供详实的数据资料。

2.6 锚索张拉

2.6.1 张拉方法及原理［3］

采用差异补偿张拉法进行张拉。其原理是从最大变形量(自由长度最大)的单元锚索起按次序先后张拉以补偿各单元锚索的变形位移差，在到达最小变形量的单元锚索后，再同时张拉全部单元锚索，直至达到设计要求荷载。相关参数及计算公式如下。

(1)每个单元锚索的变形量Si(mm)

式中:Qmax——锚索最大荷载，kN;Li——每个单元锚索的长度，mm;Es——钢绞线的弹性模量，GPa;As——每组钢绞线的截面积，mm2;n——单元锚索数量。

(2)单元锚索的预加荷载Qi(kN)

取适当大于Qi的荷载。

2.6.2 张拉工艺

本工程张拉设备采用YCW150A型液压千斤顶。张拉的具体作业步骤如下。

(1)分次序差异补偿张拉。首先将工具锚夹片安装在最大变形单元锚索上，自Q1(Q1=0)加压张拉至Q2止。然后，在不放松最大变形量单元锚索的状态下，再将工具锚夹片装上次大变形量单元锚索，加压张拉至Q3;同理，再至再次级变形量单元锚索，加压张拉至Q4;直至张拉到压力分散型锚索的初始荷载Q0为止。

(2)按照荷载分级进行锚索的张拉和锁定。锚索在补足差异荷载后，按110% ～115%的设计荷载分3～5级进行整体张拉，并且在各分级荷载张拉到位后持荷5～10 min，最后一级荷载持荷稳定15～30 min后进行锁定。

锚索张拉时采用应力应变双控法［3］控制，以张拉荷载主控，伸长量校核。当实际伸长量与理论值相差大于5%时，应暂停张拉，待查明原因采取措施后方可继续张拉。锚索锁定后48 h内加强观察，若发现存在明显的预应力损失，必须及时进行补偿张拉。

2.7 补浆及封锚

锚索张拉锁定后，即可对锚头下的空隙采用一次注浆时的同质同强度等级浆液进行二次补浆，补浆应做到饱满，不留空隙。锚索外露钢绞线用手提式切割机切除，切除后必须保证钢绞线外露长度≮5 cm，严禁采用电弧切割。最后为了防止锚头锈蚀和增加美观，按设计要求采用和锚索框架梁同强度等级的砼对锚索锚头进行封锚处理。

3 结语

压力分散型锚索的受力结构合理，且有利于防腐，在承载力和耐久性要求高的重要和永久工程应用中，其优势明显。但同时由于其自身的结构特点，在锚索施工和工程运行过程中，做好以下工作也至关重要。

(1)压力分散型锚索通过差异补偿张拉方法来实现使各单元锚索的拉应力大致相等，张拉质量的好坏直接影响着锚索内部的荷载分布及受力情况，张拉不当甚至会发生单元锚索钢绞线断裂，从而造成整根锚索的损毁。施工时必须严格控制张拉作业质量。

(2)预应力损失以及外部因素(如锚固介质上荷载变化、受到冲击等)的变化都将导致锚索的各单元锚束拉应力不能保持一致，受力不均，锚索的受力状况发生改变，这对于压力分散型锚索尤其不利［4］。因此应加强管理，尽量避免和减少这些情况的发生。

［1］赵长海.预应力锚固技术［M］.北京:中国水利水电出版社，2001.

［2］中国岩石力学与工程学会岩石锚固与注浆技术专业委员会.锚固与注浆技术手册［M］.北京:中国电力出版社，1999.

［3］程良奎，等.岩土锚固［M］.北京:中国建筑工业出版社，2003.

［4］吴国华.浅谈预应力锚索的预应力损失及预防措施［J］.岩土锚固工程，2006，(1).

［5］GB 50086－2001，锚杆喷射混凝土支护技术规范［S］.

Construction Technology of the Pressure-dispersive Anchor Cable in the Slope Engineering

YUAN Bo，WU Guohua，ZHOU Fu-rong(11thGeological Team of Zhejiang Province，Wenzhou Zhejiang 325006，China)

The pressure-dispersing anchor cable is a new type of single-hole composite anchorage system developed in recent years.Several unit cells are set in the same hole，each unit cell with different free length and anchor cable length.By the preliminary compensate tension，the concentration tensile of cable are divided into several small dispersive pressure with equal load value，which respectively acts on cable segment of each unit anchorage.With the engineering practice of slope treatment of K17+440～695 subgrade of 330 national highway，this paper discusses the construction technology of pressure dispersion pre-stressing cable and some key points which should be paid attention in the construction and engineering operation.

slope project;pressure-dispersive anchor cable;single-hole composite anchorage system;tension compensation for difference

P642

A

1672－7428(2011)10－0070－04

2011－06－10

袁波(1970－)，男(汉族)，浙江桐庐人，浙江省第十一地质大队副队长、工程师，探矿工程专业，从事岩土工程及探矿工程技术及管理工作，浙江省温州市瓯海区站前路199号地质大厦16楼，dzyb2851@126.com。