锚索抗滑桩工作机理及其施工技术研究

侯士博

【摘 要】锚索抗滑桩作为一种实用的抗滑支挡结构在工程中具有广泛的应用，本文分析了锚索抗滑桩的工作机理，并对抗滑桩、桩头锚索的施工技术进行研究。

【关键词】锚索；抗滑桩；工作机理；施工技术

0.引言

锚索抗滑桩是在普通悬臂式抗滑桩的顶部设置可承受预应力的锚索，将抗滑桩由被动受力变为主动受力，进而改变抗滑桩的受力，减小其内力和变形，同时也可降低工程造价。本文主依托于工程实际，研究锚索抗滑桩的工作机理及其相应的施工技术。

1.工程概况

本工程锚索抗滑桩全长95m，桩中心间距5m，共20根桩。1～12#桩长20m，而13～20#桩长18m。桩的截面尺寸2.0×2.5m，桩身采用C25钢筋混凝土，护壁为0.2m厚C20混凝土。每根桩头设2孔锚索，锚孔向外偏斜2～3°，单孔锚索设计荷载为700KN，设计孔深为22m，设计锚固段长为10m。全段抗滑桩共计桩长384m，C25钢筋混凝土1920m3，无粘结钢绞线880m。

2.锚索抗滑桩工作机理

抗滑桩的施工同一般桩基非常类似，都是在地层中先成孔，再放置钢筋或型钢，最后浇筑混凝土。成桩过程中，水泥砂浆向周围围岩渗透，致使桩周地层强度提高，桩与滑动面以下的稳定地层咬合非常紧密。受滑坡推力作用，抗滑桩调动了超过桩宽范围相当大一部分地层的抗力与之共同抗滑，将滑坡推力传递到稳定地层。

锚索抗滑桩中的锚索为受拉构件，其一端锚固于岩层或地基中，另一端锚固在抗滑桩上，与抗滑桩共同维持岩土体的稳定性。在普通抗滑桩顶部加上预应力锚索，不仅可利用锚固作用加固边坡，而且改变了滑桩原有的悬臂梁式受力状态，使其变成上部铰支、下部近似弹性支承的梁式受力结构。由于锚索的作用，不但使抗滑桩上的弯矩峰值Mmax减小，滑面处的弯矩也相应减小，桩的内力将会分布更加均匀、合理。

3.抗滑桩施工技术

3.1基坑开挖

（1）放线定位：按设计图纸放线，定桩位。

（2）开挖石方：由于抗滑桩处地层以为碎块状强风化熔结凝灰岩为主，开挖主要采取分段爆破开挖，每段高度以0.5～1.0m。开挖面积的范围为设计桩径加护壁厚度（2.2×2.7m），每米开挖石方量为5.94m3。由人工从上到下逐段进行，同一段内开挖次序先中间后周边；扩底部分采取先挖桩身立方体，再按扩底尺寸从上到下修成扩底形。在地下水位以下施工时，要先降水随后方可进行施工。

（3）测量控制：桩位轴线采取在地面设十字控制网、基准点。安装提升设备时，使吊桶的钢丝绳中心与桩孔中心一致，以做开挖时粗略控制中心线用。

3.2浇筑护壁混凝土

（1）桩孔护壁混凝土每挖完一节，经检查断面尺寸符合设计要求，立即浇筑护壁混凝土，坍落度控制在30～50mm，确保孔壁稳定性。

（2）设置操作平台，用来临时放置混凝土拌合料和灌注护壁混凝土用。

（3）支设护壁模板：模板高度一般为1m。由于抗滑桩基坑围岩不稳定，为确保基坑稳定及基坑下作业人员的安全，护壁支护质量的好坏特别重要。为此，在基坑开挖时，要求在开挖过程中采用工字钢支撑挡土板进行临时支护，在围岩特别恶劣的部位，还要先在基坑四周注水泥浆加固处理。护壁中心线控制，是将桩控制轴线、高程引到第一节混凝土护壁上。

（4）浇筑护壁混凝土：护壁混凝土要捣实，上下壁搭接50～75mm，护壁采用外齿或内齿式；护壁混凝土强度等级为C20，厚度200mm，第一节混凝土护壁高出地面200mm左右，便于挡水和定位。

（5）拆除模板继续下一段施工：护壁混凝土达到一定强度后（常温下24小时）便可拆模，再开挖下一段，然后继续支模灌注混凝土，如此循环，直到挖至设计要求的深度。

（6）每节桩孔护壁做好以后，将桩位轴线、标高测设在护壁上口，然后用十字线对中，吊线坠向井底投设，以半径尺杆检查孔壁的垂直度。随之进行修整，孔深必须以基准点为依据逐根引测。保证桩孔轴线位置、标高、截面尺寸满足设计要求。成孔以后必须对桩身直径，孔底标高，桩位中心线，井壁垂直度等进行检测。

3.3灌注抗滑桩身混凝土

（1）核对断面尺寸及桩底资料，放出桩底十字线。当混凝土护壁为桩身断面时，护壁必须清除干净。

（2）钢筋绑扎、机械接头连接定位：绑扎钢筋有两种作法，一种是单根钢筋放到井下定位绑扎。但井下绑扎，电焊工作量大，对工人健康不利，因此钢筋连接均采用机械接头。另一种是根据起吊设备和抗滑桩深整体吊装，将钢筋预制成每节5～7m的钢筋笼，逐节放到井下搭接（采用机械接头）。为防止钢筋笼在搬运和下井过程中变形，每节钢筋笼可增设直径25～28mm加劲箍筋两道或增加钢轨，型钢等，钢筋笼就位后，其与护壁的间距应以混凝土块楔紧。

（3）灌注桩身混凝土：当钢筋笼定位后，以串筒漏斗将混凝土传送至桩孔中捣固。混凝土灌到一节钢筋笼外露部分40cm时，进行下节钢筋笼搭接电焊，经检查合格方可继续灌注混凝土。如此反复循环直到灌完桩身混凝土。

4.桩头锚索施工技术

4.1钻孔

钻机就位时利用地质罗盘对倾角和方位进行校验，倾角误差不得大于1°，方位角误差不得大于2°。钻孔采用无水钻法，进尺速度根据钻机性能和岩层情况严格控制，防止孔道扭曲变形。在钻进达到设计要求的深度后，要稳钻1～2min，防止孔底“灭尖”，然后利用高压空气稳压2～3min，将孔内沉渣吹出孔外。

4.2锚索安制

锚索采用无粘结钢绞线，首先平整硬化出一块长度不小于40m，宽度不小于1m的平台进行下料、编索，以防止污染钢绞线。钢绞线下料用纱轮切割机进行，要求每根长度误差不大于5cm，不得有机械损伤、死弯或锈坑。钢绞线沿轴线方向每隔1.0～2.0m设置一个隔离支架，并在锚固段两隔离支架或钢质承载体之间用16号铁丝设一道紧箍环，以保证锚索保护层厚度。锚索编束应捆扎牢固，捆扎材料不宜用镀锌材料。

4.3锚孔注浆

锚筋注浆使用水灰比为0.4～0.5的纯水泥浆，其中若锚固段位于土质或沙土状强风化岩中时，须采用二次高压劈裂注浆法来提高锚固力。注浆使用活塞式泥浆进行，注浆压力应保持在0.4Mpa左右，当孔口出现溢浆将压力保持2min左右后，方可停止注浆。当采用二次注浆法时，高压注浆管从钢质承载板中央通过，普通注浆管则可绑附于钢质承载板上。前后两次注浆的时间间隔应控制在30～40min左右，其压力一般控制在2～5Mpa内，持压时间约为1min。

4.4锚索张拉

预应力施工采用张拉力150t，最大行程200mm的穿心式千斤顶进行。千斤顶与油泵在施工前要进行标定，并换算出相应拉力时的油泵读数。张拉时锚固端浆体强度不得低于设计强度。锚泵正式张拉前，应取10～20%设计张拉荷载，对其张拉1～2次，使其各部位接触紧密，钢绞线完全平直。

锚索预应力分5级施加，即设计荷载的25%、50%、75%、100%、110%。每级荷载施加后，稳定观测时间不小于10min。钢索锁定后48h内，若发现有明显的应力松弛现象，则应进行补偿张拉。锚索张拉完成后将及时对锚头进行补浆和封锚。

5.小结

锚索抗滑桩的施工质量影响着整个抗滑工程的安全性及经济性，本文从工程实际出发，对锚索抗滑桩工作机理进行研究，并总结出抗滑桩及桩头锚索的施工技术，研究成果可为类似工程应用提供一定的参考价值。

【参考文献】

[1]毛明章，邹先锋.预应力锚索抗滑桩协同工作机理[J].地下空间工程学报，2010（6）：1551-1555.

[2]李凯玲，门玉明.锚索抗滑桩与岩土体相互作用研究[J].2006（01）：20-26.