预应力锚索在高边坡加固工程中的应用

颜杜

摘要：随着我国对交通、城市基础设施等建设力度的不断加大，高边坡加固工程显得极为重要，倘若作业不当，极易引发失稳滑塌的危险，造成财产损失，危及生命安全。本文较系统地介绍了预应力锚索在高边坡防护中的应用及其取得的良好加固效果，叙述锚索的作用原理及其施工工艺。

关键词：预应力锚索；高边坡加固工程；应用；原理；施工工艺

中图分类号：U416.14文献标识码：A文章编号：1674-3024（2017）08-0120-01

引言

预应力锚索在公路、铁路、市政等领域的边坡处理上起到关键的作用。预应力锚索是一种较复杂的锚固工程，想要将它应用好需要有拥有丰富的理论基础和实践经验的专业人才。对于路堑边坡高，地质比较差的地段一般都会采用预应力锚索地梁（或框架梁），以确保高边坡稳定。

1.预应力锚索的技术原理

锚索是一种用来承受拉力的杆状构件。钢绞线或高强度钢丝可以通过锚索固定于深部的稳定地层中，通过设置于稳定地层中的锚固段提供锚固力，并在被加固体表面通过张拉实现预加应力，在边坡面设置钢筋混凝土锚墩作为抑制件，通过锚具对锚索施加预应力后锁在锚墩上，从而将边坡表层不稳定层通过锚索施加的预应力紧紧固定在其下的稳定层上，从而提高边坡土体的抗滑及防裂能力，增加自稳性。此原理类似于后张拉法的原理，构筑物具有主动受力作用。

2.实例分析预应力锚索在高边坡加固工程中的应用

2.1工程概况。某高速公路的高边坡特点是坡高且陡，根据勘测资料，边坡深部存在不稳定滑动面，部分边坡出现拉裂缝，有滑移趋势。岩体表面一定深度内受切坡、爆破偏压的影响严重，节理裂缝发育，并夹有泥岩，受雨水浸湿后产生膨胀剥落，其抗风化能力差，边坡极不稳定。因此，设计采用框架梁式预应力锚索锚固滑移体，窗孔式肋式浆砌片石护坡覆盖于地梁上，竣工后看不到锚索工程的痕迹。另外，在坡顶和边坡中部采用设截水沟和疏干孔等措施，对边坡进行综合加固处治的设计方案。

2.2施工工艺

2.2.1钻孔。钻孔在锚索施工过程中，起到控制工程质量的关键作用。本工程设计孔径为<130mm，倾角20，锚索间距6m×4m（高×宽）。边坡共分7级，自上而下施工。为确保锚固工程不至于恶化边坡和保证孔壁的粘结性能，钻孔采用无水干钻（在K260+160-+200左侧二级边坡施工时，本段地下水发育，采用底层打排水平孔排水，较好地解决了无水干钻问题），根据钻机性能和地质条件严格控制钻孔速度。由于此段边坡岩层地质较差，易于破碎，为防止岩屑淤于孔底，加钻0.5m，钻进达到深度后，不能立即停钻，应稳钻1-2min。钻孔完成后，使用高压空气将孔内岩粉及水体清除出孔外，以免降低水泥浆及孔壁岩土体的粘结强度。

2.2.2锚索的制作与安装。本次制作的压力分散型锚索由3个单元锚索组成，每个单元锚索由2根<15.24无粘结低松弛钢绞线（强度等级1860MPa）内锚于钢质承载体组成。各单元锚索的固定长度分别为11、12、13（本设计11=12=13），共同组成复合型锚索的锚固段。锚固段钢质承载体与挤压套之间采用对拉栓结固定，所有钢质材料外露部分要求涂刷防锈漆保护。各单元锚索制作时应有明确、可靠的标记，以便采用差异分步张拉。安装时不能损坏无粘结钢绞线表皮。钢绞线下料长度L=Ls+Lm+Ld+a式中：Ls为锚索实际孔深；Lm为锚具厚度；Ld为张拉设备工作长度；a为调节长度。充分考虑各方面因素的影响，施工过程中锚索下料长度按实际孔深加长1.5m，钢绞线用砂轮锯切断。

2.2.3注浆。以水泥浆胶结体为介质可以将锚索钢绞线与孔壁粘结在一起，而水泥浆是控制胶结体质量的关键。为提高锚固段的锚固力，加快施工进度，通常采用早强高标号水泥（P.0.42.5R）和合理的水泥浆配合比：水灰比为0.38；流动度为15-17cm；外加剂掺量为0.8%。资料表明，水泥浆最佳水灰比为0.35，-，0.5，在这一范围内，浆体不仅具有足够的流动度，而且固化后锚固体具有足够强度凝结后变形也较小。注漿采用孔底返浆方式，注浆压力控制在0.4MPa左右。孔口溢浆时间不低于2min时可停止注浆。

2.2.4预应力张拉。当浆体及砼强度达到设计强度后，方可进行预应力张拉。以3单元锚索为例，共分7级进行差异分步张拉。具体步骤：

（1）将所有锚索一起拉至15%P，将钢绞线拉直，接触紧密后松开。（2）将第一组锚索拉至分步荷载表中对应荷载△P1，然后再与第二组锚索一起拉至分步荷载表中对应荷载△P2（△Pl、△P2分别为分步差异张拉之第一、二级张拉荷载增量）。3）加上第三组锚索，按照设计荷载的25%、50%、75%、100%、110%分级张拉。锚索张拉共分二次，第二次为补偿张拉，宜在48h后进行。第一次张拉后，地层受压，锚梁产生徐变，钢绞线松弛，造成预应力损失，为补偿预应力损失，进行第二次张拉。

3.工程应用效果及体会

（1）采用预应力锚索加固边坡，不仅保证了工期，而且在完成70%锚索张拉后，通过上百根锚索的作用，边坡未发现变形，说明边坡已稳定。（2）该工程中，根据现场实际情况修改部分设计，如二、四级边坡通过拉拔试验，锚索破坏荷载远大于设计荷载，采取缩短锚索长度、增加锚索孔数的方法，能更有效地对边坡进行加固。（3）施工中应建立完善的质量保证体系，严格把关钻孔、锚索制作与安装、注浆以及预应力张拉的工序。

4.结语

预应力锚索在高边坡防护施工中不受地形条件限制，施工工艺简单，施工操作灵活方便，还可以大大降低土石方开挖量，减少天然植被破坏更有利于环境保护的要求。随着我国边远贫困山区的开发、高速公路、铁路工程的不断建设，预应力锚索已成为一种更为理想的高边坡加固方式。