铁路路堑预应力锚索加固技术

刘祖军

（柳州铁道职业技术学院 ，广西 柳州 545007）

1 引言

黔桂铁路扩能改造工程DK11+997.4～DK12+264.4右侧，为高路堑边坡，坡面原设计采用锚杆框架梁及喷锚网防护，边坡坡度设计为1:1～1:2，路基中心最大挖深约25m，设二级平台。地表覆土为粉质黏土，基岩为页岩夹砂岩，全风化至弱风化，泥质、炭质页岩呈薄层状，灰黑色、黄褐色，页理发育，易软化，表层呈碎石状及片状脱落。线路已于2007年12月开通运营。经过3年左右，由于该区域地表及地下水发育，边坡顶外侧植被破坏严重，坡顶沿线路方向出现1～2cm的裂纹，经过一定时期的监测，裂纹有逐渐变大的趋势，已危及营业线铁路行车安全。相关单位经过多次现场勘察，反复论证、多方案比选，于2011年3月，决定对该既有线高边坡采用预应力锚索地梁加固措施。地梁间距为4.0m。地梁采用C35钢筋砼现场浇注。锚索一孔4束，每孔锚索设计锚固段长10m，锚索均采用4根φ15.2mm高强度、低松弛钢绞线制作，其抗拉强度不得低于1860Mpa，自由段采用塑料套管隔离防护，裸露部分需作防腐处理，全孔范围内采用M 35水泥砂浆灌注，注浆压力0.6～0.8 M pa，锚头采用C35砼封闭，初始应力300KN,锁定应力345KN。

2 锚索施工工艺

2.1 锚索孔的钻孔

钻孔质量与钻孔的效率，是确保锚索质量和施工工期的关键工序。在确定好锚索孔位置后，采用风动潜孔冲击式钻机进行钻孔，在钻机安装时,必须严格控制钻杆与水平面的夹角，钻孔必须采用干钻，不得采用水钻，以确保注浆与孔壁的粘结度，钻孔的孔径严格按照设计孔径施工。钻孔的深度要大于设计的孔深40cm左右，钻孔达到深度后，要稳钻2～3分钟，确保孔深满足设计要求。钻孔完成后，采用高压风进行清孔，待无粉尘或杂物吹出，再次对锚索孔进行成孔检查，钻孔技术指标如下：锚索孔满足孔位允许偏差±50mm；深度允许偏差0～+100mm；孔径允许偏差0～+10mm；倾角允许偏差1%；锚索长度允许偏差-30～100mm，钻孔经检验合格后，堵好孔口，等待下步工序施工。

在进行钻孔施工时，若发生钻孔渗水和塌孔现象时，必须马上处理后才能继续钻孔。

塌孔主要表现为钻孔吹出的岩粉中，有小块自然状态的石块或泥块存在，此时须立即停止钻孔，采用水玻璃与水泥砂浆混合液注浆，进行孔壁加固处理，注浆压力不得小于0.4Mpa，注浆结束24小时后可重新钻孔。

钻孔过程中，如发生小量渗水时，取出钻具，在锚索孔内注入清水，采用高压风将清水吹出进行洗孔，如此的反复，直至吹出清水后继续钻孔。如有大量渗水时，钻机的高压风可直接将杂质及渗水吹出，可继续钻孔直至达到设计孔深后再进行清孔作业。

2.2 锚索的编制及安装

锚索的编制是一项相对简单的施工工序，其工作就是将经检验合格的钢绞线及各种配件，按设计图纸编织成束，待入孔。本工程锚索采用4根φ15.2mm高强度、低松弛钢绞线制作，其抗拉强度不得低于1860Mpa。锚索必须采用无粘结钢绞线，对于拉力型锚索，在施工编索时只将内锚固段去掉套管并脱脂洗油。自由段采用塑料套管隔离防护，编制时，要确保套管两端的密封性。编制时严格按照设计图纸设置过渡管、注浆管、套管、紧箍环、扩张环、对中支架、导向头等部件。在编制锚索时，应确保有不小于1.5米长的张拉段。

本工程的锚索为下倾锚索，施工较为简单，在确保施工安全地情况下，将锚索推送至锚索孔内既可。若是在安装水平或上倾锚索时，在确保施工安全的同时还必须注意以下几点：①检查锚索排气管位置是否正确，排气是否通畅。②检查锚索束上的限浆环、定位止浆环等部件有无失效，失效的，立即更换。③锚索推送至设计位置后，再次检查排气管是否畅通，如不畅通，拔出锚索，把问题排除后重新推送锚索。

2.3 锚孔注浆

在锚索下锚完成后，为避免锚孔内沉积物影响灌浆质量应立即注浆。注浆材料宜选用M 35及以上强度水泥砂浆。水泥浆7d强度不低于20Mpa，28d强度不得低于30Mpa。水泥浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌和的水泥砂浆应在初凝前用完。

锚孔注浆采用排气法二次注浆进行施工。第一次注浆采用孔底返浆法注浆，砂浆由孔底注入，直至孔口溢浆为止，全段一次注浆完成，注浆的压力不小于0.6～0.8Mpa。当遇地层岩体较差（岩体节理、裂隙发育、破碎，构造破碎带）、软弱岩层或土层时，为提高地层锚固力，需进行第二次高压劈裂注浆，二次注浆必须另外设置一根外缠胶带的多孔注浆管，注浆的压力不小于2.0～3.0Mpa。

2.4 锚墩制作

锚墩的施工制作必须与地梁施工同时进行，混凝土必须同时浇筑。锚墩的作用是将锚索、锚具产生的集中预应力荷载均匀分散到地梁，再到边坡岩体，从而调整岩体受力方向，对路基边坡进行加固。为确保锚墩和锚具的接触面与锚索中轴线垂直，可采用外径与锚孔直径相同的钢管插入锚孔预埋，等锚墩浇筑完成后将预埋钢管取出。

2.5 锚索的张拉、锁定

在锚固砂浆、锚墩强度达到设计强度80%以后，在锚索张拉施工前，选择有代表性的工作锚索，孔数要求为工作锚索总数的3%且不少于3孔，进行非破坏性张拉试验，张拉试验的控制应力采用锁定应力的1.2倍，以验证设计的合理性和锚索锚固力的可靠性，同时检查和控制施工质量。

锚索正式张拉时，先采用10%～20% 的设计张拉荷载进行试拉，对锚索试张拉1～2 次，使其各部位接触紧密，钢绞线完全平直。再逐级加荷，整个张拉过程分五级进行加荷，即设计荷载的0.25、0.5、0.75、1.0、1.1倍张拉。每级荷载施加后，稳定观测时间不小于10m in。如果10m in的相对位移量小于1mm 为稳定，否则继续观测，直至满足位移小于1mm的条件后，对锚索进行锁定。锚索锁定后3天后，若发现锚索预应力有损失的，应在进行补偿张拉后重新锁定。

2.6 锚索封端保护

在对锚索进行补偿张拉后，通过预留孔插入注浆管，进行锚索孔封孔注浆。封孔后截去从锚具外侧量起不少于50mm以外的钢绞线，采用与锚墩相同标号的混凝土立模浇筑封头，完成单束锚索的施工。

3 结束语

黔桂铁路DK11+997.4～DK12+264.4右侧路堑高边坡病害地段，通过采用预应力锚索技术进行整治施工后 ，已经受了的广西中部地区多个雨季的考验，期间，相关单位经过多次实地勘察，该段边坡没有再出现病害。通过实践证明，在营业线铁路路堑高边坡病害治整中，预应力锚索技术是切实有效的整治方案，而且施工过程对铁路运输几乎没有干扰，值得在类似工程中进一步推广应用。

[1] 李凯 ,华国辉, 郭永成. 高边坡预应力锚索施工技术[J] .现代矿业, 2012(06).

[2] 徐云. 预应力锚索施工技术[J] . 长沙铁道学院学报（社会科学版本）, 2006(03).

[3] 王东欣.深基坑可回收锚索施工技术[J] . 铁道建筑技术,2014(1).

[4] 郑信荣. 框架梁预应力锚索体系在加固路堑高边坡的施工技术与质量控制[J] . 科技经济市场,2010(10).