谈压力分散型预应力锚索在高陡边坡防护工程中的应用

范菲菲

摘 要：该文通过对实例的具体分析与运用，讲述压力分散型预应力锚索这项技术在高陡边坡防护工程中的实际应用，并通过监测最终表明边坡处于稳定的状态。工程安全与质量方面均达到设计要求。文章介绍了压力分散型预應力锚索应用在高陡边坡防护中的情况并提出了改进建议。

关键词：边坡防护工程 预应力锚索 压力分散型

中图分类号：U417 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）09（b）-0025-02

在我国目前所有高速公路的施工过程中，设计师经常会设计出路基两侧坡体上的高边坡防护措施，这样做的好处是不仅让工程的质量得到保证，也加强了高速公路运营之后的舒适性与安全性。此外，由于广泛应用了潜孔钻技术，对无粘接钢绞线进行开发等，还对预应力锚索的结构方面、材料方面及其施工工艺等方面都进行了改进，逐渐地将该措施应用于对于岩体的深层加固。

该文主要结合了新建揭博高速公路高边坡预应力分散型锚索的实际施工总结及其相关经验，在技术层面上进行了概括和总结。

1 工程概况

汕头至湛江高速公路揭西大溪至博罗石坝段项目作为广东省高速公路网规划当中“二横线”的基本组成部分。这个项目主线全长约为164.286 km，且该标段是A3合同段C类第10标段，全长总距离是12.112 km，被称为Ⅰ级高速公路。该工程位于山地和丘陵区的地域有19处，其中，最大挖土深度为67.8 m，大多是石质挖方边，因此山峦重叠，整个地区的地势比较高，所以起伏非常大。深挖路堑总共有19处，其中最大的挖土深度是67.8 m，而且大多是石质挖方边坡。比4级的高边坡大的有24处，大多是锚索格子梁防护。在锚索中采用了φ15.24 mm高强度与低松弛普通钢绞线共同制作，钢绞线强度是1 860 MPa。在该标段174+310～174+580的右侧深挖路堑边坡锚索是6束钢绞线，并将张拉力设计为650 kN，将荷载锁定为715 kN。

2 工艺流程及其质量控制的要点

2.1 工艺流程

锚索制作、锚孔钻孔、注浆（土质层含二次压浆）、锚索安装的工序、锚索张拉的工序及其封锚等多种工序一起组建起了预应力锚索防护施工。在锚索实施大面积的施工之前，需要进行锚索首件的基本试验，也就是一切试验孔定位都必须由设计单位去挑选，专业人员选出具有代表性的孔位作为试验对象，试验后对试验数据进行归纳和总结，并上报监理单位审批。这样做的目的是为后续锚索工程广泛又快速地施工提供技术性的指导和安全性的保障。

2.2 质量控制要点

根据标段内YK174+310～YK174+580的右侧深挖路堑边坡的客观情况，并在这样的基础上，对锚索试验孔施工的具体程序阐述如下。

2.2.1 测量放样

根据设计者所提供的边坡立面图去实施放样。因为边坡开挖出现误差是常有的因素，所以，在实际的放样过程中，如果要使得框架梁线型显得美观大方，就应该要考虑到坡面超与欠挖这些因素对于锚孔位置的实际摆放所产生的影响。等到放样过程结束后，就必须要用钢筋头瞄准位置，钉在坡面锚孔的地方，并对其进行挂线检查。其中，孔位误差要求是：高程误差控制在±10 cm的范围内；坡面纵横向控制在±5 cm的范围内。

2.2.2 锚孔钻造

在锚索的施工工程中，其中最为关键性工序就是锚孔钻造。如果要保证钻孔量，并在运行中提高运行的效率，在一般情况下都会使用潜孔钻机来进行。在选择钻机时，可使用地质资料与孔深的数据作为参考去进行合理搭配。

值得注意的是，在钻进的过程中，要根据钻机所吹出的粉尘与其钻进的速度等各个因素来确定孔内实际的地质情况，还要对此及时记录下来作为以后参考的资料，此外，还要考虑孔内地层情况，分析其能否符合设计者最初的设想。同时，在钻井工作中，还必须要按照设计的长度设计好所需要的钻杆的具体摆放位置，使其更加整齐和规范，保证钻杆用完，孔深到位。若考虑到证钻孔要达到的指定深度，则锚孔深度必须做出调整，实际深度要比设计的深度稍微大些，但一般不需要超过50 cm。

以下是两种特殊情况下的处理方式。

（1）渗水处理：当正在钻井或者在钻孔工程已经完全结束之后，如果吹孔时没有粉尘，而只是出现灰黄色团粒或一些小石粒，就说明孔内有水，能注入清水吹孔，必须等到吹出清水之后才能完结。有时候孔内渗水量突然增多或者出现积水时，在这样的条件下，钻机施工时可以吹出碎石粒与泥浆，因此岩粉不会裹住孔壁，这样就只需利用冲击器进行工作。但是，如果渗水量太大就会导致冲击器被淹没，如果出现这样的情况，就应马上拔出冲击器，等待时机进行接下来的压力灌浆处理工作。

（2）塌孔处理：当钻孔穿过了地质破碎带时，就会出现塌孔的现象。塌孔的发生往往伴随着这样的情况出现——从孔内所吹出黄色岩粉中夹杂了许多石块。在这时，应该要拔出钻头并进行灌浆固壁，浆液能掺入少量水玻璃，在24 h之后就可以重新进行钻孔工作。

2.2.3 锚筋制作

当还没有进行锚索加工时，必须进行准备工作，即在现场用φ42钢管作为支撑区搭建工作平台。值得注意的是，钢绞线下料的长度是要严格按照单元千斤顶长度、单元锚索长度、单元工具锚、单元工作锚及单元张拉操作余量的总和，普遍取值在1.2～1.5 m之间。在钢绞线截取的时候采用机械切割而不是焊割。精准地量出自由段长度与锚固段长度，在这样的基础上分别安装承载体。

在安装的过程中，必须要做的是剥离钢绞线表面上的塑料套管，并对钢绞线表面层的防腐油脂进行一次全方位清洗，接下来使用挤压机连接起挤压套与钢绞线。

因为压力分散型锚索具有不同长度的单元锚索，并且它们的张拉伸长量也各有不同，因此必须要对各个单元用标记的方式进行区分，建议使用三重编号的处理编号，这样做的好处是防止在施工中由于锚索拖动将标记破坏或磨损。

2.2.4 锚索安装

这项工程是在锚索安装进行之前，再用高压风重新对孔底进行一次彻底的清孔，清洗之后安装与该孔号相对应的锚筋。要注意的是，在下索时应该要按照设计倾角及其方位进行平顺推进，防止出现抖动和扭曲情况。

2.2.5 注浆

注浆的过程是通过BW-150型注浆机来实施的，压力一般是2 MPa，其浆液所采用的是纯水泥浆，应用孔底返浆法注浆，所以当孔口出现溢浆而且持续的时间不低于2 min之后就可以停止注浆。而且要注意在水泥浆固结收缩之后一定要及时对其补浆，待注浆完成以后，再把锚索稳稳地固定在锚孔的中心处。

2.2.6 框架梁施工

框架梁施工的施工程序依次是：测量放线工作—格梁开挖工作—支立模板工作—绑扎钢筋工作—安装锚索口波纹管工作—安装螺旋筋及其孔口钢筋网工作—安装锚具（锚垫板）工作—现浇混凝土工作—混凝土养生工作。

2.2.7 锚索张拉

（1）首先是针对张拉设备的标定与选定。接下来根据锚索张拉设计吨位的具体情况去选取油泵与千斤顶这两个工具，且在张拉之前需要对油泵与千斤顶进行最终标定。

（2）张拉荷载与伸长量计算过程。

①张拉荷载计算。

必须根据设计者的指示，锚索设计荷载主要是通过采用平均法来进行分配，这也意味着每个单元锚索身上所承担的荷载等于设计荷载的1/n（n指的是单元锚索数量），在这种情况下，是不计孔道摩阻和其他因素的。

②伸长量计算。

根据虎克定律△l=pli/ea，去算出每个单元锚索的最终伸长量。可以把压力分散型锚索的锚固段看做为零，对于它的自由段就可以分单元并按照其实际长度进行计算。

（3）张拉时间控制。

第一，在整个张拉工作进行的时候，每当荷载向上增加一级，必须要稳定5～10 min并记录好位移读数，但是，最后的一级张拉荷载的时间必须维持10 min左右。

第二，在每一级加荷等级观测的时间內，如果锚头位移量小于1.0 mm时，马上施加下一级荷载，否则就会延长观测的时间，接下来等到锚头位移增到2 h的时间而位置小于2.0 mm的时候就马上施加下一级荷载。

第三，在每级加荷等级观测的时间中，测读锚头位移的次数不能够小于3次的标准。

（4）张拉破坏控制标准。

此处要注意的是，在锚索张拉的过程中，如果出现以下几种情况就可视作破坏并停止加载。

第一，锚头位移没有收敛时候，锚固体从岩土中拔了出来或者锚索就从锚固体中拔了出来。

第二，当锚头的总位移量超过了之前设计者所允许的位移值。

第三，后一级荷载的位移量远远大于前一级荷载所产生位移量的两倍。

第四，当锚索材料出现折断的时候。

2.2.8 封孔灌浆及封锚

在预应力张拉变成了规定的设计值就要马上做好标记，接下来观测3 d，如果没有出现异常情况，就可以进行对波纹管的有压循环封孔灌浆工作。待灌浆完成后，用手提砂轮机作为工具切去多余的钢绞线，但是要预留5 cm左右，发挥其支模浇筑封锚混凝土的作用。

2.3 对于高边坡滑坡监测及其预应力锚索的应力监测

一般情况下，对于路堑高边坡的施工监测主要采用的是地表位移监测。有时也采用深孔位移监测，使用坡面变形数据作为参考来修正设计与指导施工的根据。值得注意的是，在运营期间，所有的监测周期是明确规定的，即坡体开挖到建成运营之后并且时间必须高于一年。

但是考虑到有些稳定性较差的边坡，在锚索的时候要采用液态防腐外锚头，此外，在后期要进行预应力监测，并根据预应力的损失情况接着实施二次张拉工作。

2.4 注意事项

（1）由于边坡变形与滑坡病害一般会受到地下水的影响，所以为了保证边坡的稳定安全，一般要求施工要在雨季来临之前完成。

（2）考虑到实施主动防护的边坡的具体情况原则上要注意防护一级的同时施工也是一级，此外，要自上而下对其进行加固施工。

（3）如果出现了复杂的边坡防护加固工程，必须要因地制宜地结合测量的地层信息与实施中的坡体结构条件，这样有利于安全可靠运行。

3 结语

各大山岭重丘地区上所修建的高速公路数量正在与日俱增，压力分散型锚索的应用也将会有一个更为广阔的发展空间，原因在于它不会轻易受到地质条件和地形条件的限制，能够有效加固岩层较为破损的边坡且其施工快捷、随机补强、柔性可调、主动防护，将会迅速得到推广与应用。

参考文献

[1] CESS 22：90，土层锚杆设计与施工规范[S].1990.

[2] GB50086-2001，锚杆喷射混凝土支护技术规程[S].2001.

[3] GB 50330-2002，建筑边坡工程技术规范[S].2002.