预应力锚索施工技术在地质灾害防治工程中的应用

李建威

摘要：本文介绍天津某地新建钢厂厂区山体高边坡加固工程采用框架加预应力锚索施工技术进行加固施工，该工程竣工三年，通过监测表明，预应力锚索技术在地质灾害防治工程中的应用具有良好的效果，能够起到防止和减少滑坡、泥石流等地质灾害的发生。

关键词：预应力锚索施工技术地质灾害防治应用

中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：

前言

预应力锚索施工技术是利用一定强度的水泥砂浆在有效深度的锚孔底端与围岩形成具有一定强度的锚固体，锚索在预应力作用下，将不稳定的山体部分稳固的与稳定山体组成整体，确保边坡的稳定，不使构造裂隙进一步发展，从而达到防护的目的。

随着国家对地质灾害防治工作力度的不断加大，使得这一项技术在地质灾害防治工程中也得到了广泛的应用。下面以工程实例，介绍该工艺方法，以便对于类似工程具有参考借鉴意义。

工程概况

天津某地拟建钢厂建筑场地长850米，宽700米，占地面积约595000m2，场地为低山前丘陵斜坡地貌，地面起伏较大。边坡加固工程工作区域标高655.0-687.0m,高差32m.岩石风化程度较大，岩体结构破碎，崩塌严重，边坡呈不稳定状态。针对这些情况，设计部门采用了预应力锚索组成的框架梁防护结构加强边坡防护。

本场地工程地质特点：

第一层黄土状粉质粘土：褐黄-黄褐色，硬塑，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等，含姜石及白色钙质条纹，具有大孔隙，局部有碎石，层厚1.0-45m。

第二层粉质粘土：褐黄-黄褐-红褐色，可塑-坚硬，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等，含姜石及铁锰质氧化物，层厚0.5m-13m。

第三层石灰岩：青灰色，隐晶质结构，块状构造，岩芯多呈短柱状和长柱状，见溶隙，厚度2.0m-23m。

加固方案

本边坡加固工程方案为土层锚杆、岩石锚杆、预应力锚索，总长198.6m,加固面积7300 m2。

1、土层锚杆采用Φ25钢筋，锚孔φ90mm，水灰比为1:0.38-1:0.45水泥浆常压灌浆，锚杆长度12m，间距为1.5×2m,挂双层网喷射混凝土，混凝土标号为C20，厚度15mm。

2、岩石锚杆采用Φ25钢筋，锚孔φ90mm，水灰比为1:0.38-1:0.45水泥浆常压灌浆，锚杆长度8m、12m两种锚杆，间距1.5×2m, 挂单层网喷射混凝土，混凝土标号为C20，厚度10mm。

3、上部锚索T=800KN，L=20m，锚索采用6束Φ15.24 mm钢绞线，下部锚索T=1000KN，L=18m，锚索采用7束Φ15.24 mm钢绞线，锚孔φ130mm.钢筋混凝土网格梁连接，标号C30，梁间喷混凝土C20，厚度10cm。

四、预应力锚索框架加固施工

1、框架施工

预应力锚索框架是边坡锚固工程的抑制构件，由于它的形成将整个被加固范围内的临空面表面受到框架平面的覆盖，从而使加固的整体性得到加强。同时，它又是预应力钢绞线锚固结构的锚垫着落点。因此，它的施工质量的优劣，直接影响着预应力锚索的加固。在混凝土灌注前，必须将锚具中的螺旋钢筋、波纹管和锚垫板按设计要求固定在横梁与竖肋交点处的钢筋上，方向与锚孔方向一致，摆放要平整。在锚索下孔注浆后，即进行结构框架的施工，施工采用分片进行，每片由2-3根竖肋及其横梁、顶梁、底梁组成，两相邻框架接触处（横梁、顶梁、底梁）留2cm宽伸缩缝，用浸沥青木板填塞。由于框架底面受坡面凹凸情况影响，凸出部位采用局部打凿，凹入部位，采用C10混凝土衬垫，再进行钢筋安装。在混凝土达到设计强度后，方可进行锚索张拉。

2、锚索施工

（1）测定锚杆钻孔位置

根据设计，施工前将锚杆钻孔的孔位、倾角和方位给定，打入标桩。开钻前还要对钻进安装进行复测检查。

（2）浇注孔口承压垫板

用风钻在垫座底平面位置的岩石上打上钻机底脚螺栓孔。注满砂浆、捣实并插入螺纹钢筋，用C20混凝土浇注孔口承压垫座。垫座中央埋置与钻孔同心的导向管。承压垫座的承压面必须与锚孔的轴线保持垂直，垫座孔道中心线要与锚孔轴线重合。

（3）安装、调试钻机

钻机安装要做到“正、平、稳、固”。用测量方法检查钻机的方位、倾角、水平度和开孔钻头落点差。检查合格后进行试车。

钻孔

锚索孔钻孔，采用潜孔锤钻进工艺。钻进过程中，要防止卡钻、埋钻事故的发生。在严重破碎的岩层钻进时，可在钻孔内灌制水泥砂浆，待凝后再扫孔钻进，这样可有效保证钻孔的规整，确保锚索顺利下入和注浆。

②清孔

当钻孔钻进到预定深度后，对钻孔进行清孔。清孔采用空压机送入高压风清孔，达到孔内无岩粉和杂质为止。

③锚索制作与安放

锚索制作：（1）锚索长度按照锚索参数表确定。（2）锚索的治理要求，必须符合设计要求。钢绞线表面无裂纹、毛刺、机械损伤等其他有害物质。（3）锚索制作。锚索下料时必须采用机械切割，严禁使用电弧切割。量出锚固段和自由张拉段长度，做好标记，将钢绞线插入导向帽内。安装时要套上定位支座，定位支座必须保证锚索在孔内居中。

锚索安放：锚索入孔前必须进行下列各项检验：（1）锚孔内及孔口周围杂物必须清除干净；（2）锚索应无明显弯曲、扭转现象，防护涂层无损伤，否则应修复。（3）锚索中的进浆、排气管道必须畅通，阻塞器必须完好；（4）承压垫座不得损坏、变形。

④内锚固段灌浆

锚固灌注水泥浆标号为M40，水泥标号P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比不大于0.4，为加快进度，在浆液中掺加早强剂，为保证压浆的可靠性和密实度，采用孔底排气压浆法。

⑤锚索张拉段及外锚墩处理

锚索张拉锁定后，进行二次灌浆。当砂浆达到锚索台座时，可停止注浆，封孔口，从锚具量起，留100mm的钢绞线，将多余段截去，然后浇注锚头保护墩。

⑥锚索的张拉与锚固力的锁定

预应力锚索在锚固段的固结浆液、承压垫座砼、砼网格梁等的承载强度达到设计要求时进行张拉。各种锚、夹具在使用前进行外观、硬度和静载锚固性能检查，锚索张拉采用穿心式自动液压千斤顶，千斤顶的油压表和油泵要事先经过检验标定。压力表精度不低于1.5级，其常用读数不宜超过表盘刻度的75%。张拉开始时先对锚索进行单顶预张拉2次，拉力为10KN,以提高钢绞线的受力均匀度。张拉时，要隔时分级施加荷载，直至压力表无返回现象方可进行锁定作业。若预应力损失过大，需进行整体张拉和重新锁定。锁定张拉力的大小可用两种方法确定：测力传感器直接测定及张拉锁定时预应力钢绞线变形量计算得出。锚索张拉完成后，要立即灌浆，直至砂浆外溢为止。

3、喷射混凝土

梁间喷混凝土C20，厚10cm；土层支护挂双层喷混凝土C20，厚15cm；岩层支护挂单层网喷混凝土C20，厚10cm。该工程于2009年8月施工完毕，顺利通过交、竣工验收，经过三年多的现场观察和监测，该边坡未出现失稳及滑塌现象，边坡稳定，既未发现原有结构开裂处有裂缝产生，也未在其它地方发现新有裂缝，证明这种加固方法是成功的。

五、结语

高边坡地质灾害防治工程较为复杂，合理确定项目的施工工艺和施工方法显得尤为重要，为确保边坡的稳定性，必须采用科学有效的施工方法、工艺及程序，才能避免边坡失稳，造成损失，确保边坡的长期稳定。预应力锚索加固边坡施工技术是一项成熟的锚固技术，在地质灾害防治工程方面可以值得推广和应用。

【参考文献】

［1］水利水电工程预应力锚索施工规范，DL/T 5083-2004.

［2］岳大昌 赵国均 高边坡预应力锚索施工技术。四川建筑科学研究2006（1）