预应力锚索高边坡加固施工工法
2012-07-13黄榕武
黄榕武
(龙岩漳永高速公路有限公司)
预应力锚索高边坡加固施工工法
黄榕武
(龙岩漳永高速公路有限公司)
结合实例针对预应力锚索高边坡加固施工技术进行了简要论述，以供同仁参考。
工法特点;工艺原理;操作要点;质量控制;应用
1 工法特点
(1)锚杆支护技术在20世纪60年代起源于国外，预应力锚索边坡加固体系是在锚杆支护技术的结构、材料和施工工艺进行重大改革的基础上而形成，该体系加固防护高边坡受力合同、快速承载，实用性强、效率高，锚固强度大，主动防护，施工方便、工艺成熟。
(2)目前，国内该体系施工尚无完整的阐述，而本工法基本详尽、系统、全面地介绍了其材料、零件、施工机械及施工方法。
2 适用范围
本工法适用于各种高陡边坡工程、高坝工程、深基坑工程、地质灾害防治工程及其特殊工程采用的预应力边坡加固工程的施工。
3 施工原理
在高边坡逐级开挖且在坡面修整完后，按一定间距利用潜孔钻钻穿假想滑动土体至稳定土体中一定深度形成锚索孔，孔道最里面的一段(在稳定土体中)为锚固段，其余为自由段，把用无粘结钢绞线加工好的锚筋体安插于孔道中，再用微膨胀水泥浆从孔底至孔口注浆饱满，充满整个孔道的水泥浆体凝固后与孔壁土体结合成整体，形成锚固体。然后在坡面上浇筑混凝土框架或竖梁，待其混凝土强度达到一定时，张拉预应力锚索形成预应力锚索防护加固边坡。
当采用的锚筋体为普通钢绞线等材料制作而成时，注浆时采用止浆袋将自由段与锚固段分开来，第一次注浆只把锚固段注浆饱满，等预应力筋张拉后再对自由段进行补浆填孔做防锈处理。
4 施工流程及其操作要点
锚索的张拉、锁定:锚索张拉按设计次序分单元采用差异分步张拉法，根据设计荷载和锚筋长度计算确定差异荷载，锚索的预应力在补足差异荷载后分5级按有关规范施加，即设计荷载的25%→50%→75%→100%→110%。考虑到地层松驰徐变等影响，采取对预应力筋锚索进行超张拉，超张拉值取设计荷载的10%，每一级荷载达到时要持荷5 min，最后一级持荷至观测位移稳定为止(10～15 min)，记录张拉力和锚头位移，按要求锁定。锚索锁定后48 h内，若发现明显的预应力损失现象，则应及时进行补偿张拉。下面以六孔三单元的压力分散型锚索为例，张拉参数计算如下。
试验孔张拉步骤:首先把所有的锚筋一起拉至A×fp的0.1～0.2倍使锚筋拉直，然后松开，随后再采用循环加荷，每级加荷增量宜取A×fp的1/10～1/15。对于压力分散型锚索，初始荷载宜取(0.1A×fp+差异荷载)。
下面以六束三单元压力分散型锚索为例的差异荷载计算公式
式中:A为单根锚筋的截面积;A×fp为锚筋标准承载力;E为锚筋的弹性模量;L1、L2、L3为分别为一、二、三单元的锚索长度，且L1＞L2＞L3;ΔP1、ΔP2为分别为分步张拉之第一、第二级荷载增量。
表1 锚索基本试验加荷等级与观测时间表
锚孔张拉步骤。
(1)先把锚索一起张拉至设计荷载的15%，将钢绞线拉直后松开;
(2)再将第一单元锚索拉至分步荷载P1，然后与第二单元锚索一起拉至对应分部荷载P2，P1、P2数值如下
式中:P为设计荷载;L为锚索长度;ΔL为各单元锚索长度之差。
再加上第三组锚索，然后按分级张拉表中对应荷载分级张拉。
表2 锚索分级张拉数据表
5 材料与设备
(1)钢绞线:低松驰高强度无粘结钢绞线，应符合ASTM A416-92a。
(2)普通钢筋采用Ⅰ级钢筋和Ⅱ级钢筋，符合GB1499-79要求。
(3)主要设备:潜孔钻机、空压机、注浆机、千斤顶。
6 质量控制
6.1 工程质量控制标准
压力分散型锚索加固高边坡工程施工质量控制标准暂无完全对应的标准执行，暂按《公路工程质量评定标准》(JTJ071-2004)参加执行。
表3 锚索加固高边坡工程允许偏差表
6.2 质量保证措施
(1)建立质量保证体系。实行岗前培训制，持证上岗。进行详细的技术交底，按操作流程施工。
(2)详细阅读图纸，体会设计意图，在地层揭露后实际情况可能与设计预估不一致时，应及时调整。
(3)锚索工程属隐蔽工程，做事力求精细，每道工序在施工过程中做好控制和工后进行检查，合格后方可进行下一道工序。
(4)钻孔过程中，对破碎的岩层或土夹石层极易卡钻，必须严密注意地层变化，及时调整钻进速度和钻压。
(5)注浆作业应连续紧凑，中途无故不得中断，使注浆工作在初始注入的浆液仍具有塑性的时间内完成。若注浆量远远大于理论注浆量而孔口还没出浆时，可先停顿1～3 h后再注浆，直至注浆口出浆为止。
7 安全、环保措施
(1)严格遵守国家有关安全法规和相关制度，建立预防为主，安全第一的方针，实行安全生产责任制，人人懂安全、管安全的意识，防范于未然。
(2)原则上严禁上下层同步作业。对施工中的坡面要进行稳定性观测，避免出现坡体滑移、塌方造成安全事故，特别在雨后要加强观测，建立完善的观测预警机制。
(3)高边坡锚索施工是高空坡面作业，应注意脚手架和工作平台的受力和稳定性。
(4)遵守国家想关的环保法律法规和地方的规章制度及业主对环保的要求。
(5)加强环保学习，提高环保意识。成立环保机构，制订环保目标和落实环保目标的措施和制度。
(6)弃渣及工程废弃物按工程建设指定的地点和方案进行合理的填埋或处理治。
8 效益分析
因高边坡锚索往往边坡相对较陡，能减少征地、用地，减少土石方开挖，保护环境，经济效益明显。用锚索加固高陡边坡，极大地改善了整个坡体稳定性，对今后道路运营阶段有安全保证，有较大的社会效益。
9 应用实例
(1)永春至永定高速公路永定下洋段，主线全长30.5 km，路基土石方约1 000万m3，2011年底建成通车。全线高陡边坡32处，最高边坡有13级，约106 m，均采用预应力压力分散型锚索加固。
(2)漳永高速公路龙岩段，路线全长为79.85 km。路基土石方2 359万m3。2011年开工建设。全线有高陡边坡101处，最高边坡约60 m/8级，均采用预应力压力分散型锚索加固。
从以上两条高速公路的高陡边坡施工过程或施工后进行的观测结果表明，压力分散型锚索加固高陡边坡是可行可靠的。
压力分散型锚索加固高陡边陡，能使边坡坡率减缓，节约用地，大大地减少土石方的开挖，经济效益明显。因压力分散型锚索结构合理，受力较好，加固可靠，变被动防护为主动防护，极大的改善了建成后高陡边坡受水毁的可能性，有力的保障了道路运营的边坡安全性。
U418.9
C
1008-3383(2012)02-0056-02
2011-11-05
黄榕武(1976-)，男，研究方向:路桥。
