框架锚索边坡防护技术在高速公路中的应用

郑 泽 峰

(山西省路桥集团第二工程有限公司，山西 临汾 041000)

1 预应力框架锚索在应用中的常见问题

高速公路穿越山岭地区，路基施工中会涉及到大量的挖方工程。开挖路堑会破坏土体自身的天然平衡，尤其是高边坡的开挖，极易引发滑塌事故。为了保证高速公路路堑边坡在施工过程中与运营使用后的安全，在施工中必须采取有效的防护措施。对于岩石破碎、风化严重、稳定性差的路堑边坡，广泛采用预应力框架锚索进行防护，且取得了较好的效果。然而，由于施工人员技术水平不足、施工质量控制不严格、施工人员缺少责任心等方面的原因，导致预应力框架锚索在应用中存在很多问题。通过对预应力框架锚索的破坏类型进行分析，得出其常见问题如下：

1)锚索设计与地质条件不符。

5）网络服务专家小组负责制定并维护地理空间网络服务标准及专用实施标准（implementation profile），以解决与地理空间信息服务、接口及格式相关的技术问题，同时为地理空间数据与产品的开发、检索、交换和使用提供依据。网络服务专家小组在必要时，还会采纳ISO和OGC的相关标准，或者制定相关的专用标准。

很多设计单位在设计中并没有对路堑边坡的实际地质情况进行深入调查，就在设计中采用预应力框架锚索，单纯追求设计的安全，无形中增加了工程成本，造成了浪费。而在有些地段，对锚索长度等参数的设计不当，也会导致出现一系列的问题。因此，在设计过程中，必须进行详细的勘察设计，对预应力框架锚索的适用条件进行深入的分析和研究。

2)对植被破坏大。

回首40年如歌岁月，中国作为拥有全球近五分之一人口的庞大经济体，在40年时间里以年均近两位数的速度持续增长，这在人类社会的发展历史上是空前的。习近平曾总结说：“党的十一届三中全会开启了改革开放历史新时期。30多年来，尽管遇到各种困难，但我们创造了第二次世界大战结束后一个国家经济高速增长持续时间最长的奇迹。我国经济总量在世界上的排名，改革开放之初是第十一；2005年超过法国，居第五；2006年超过英国，居第四；2007年超过德国，居第三；2009年超过日本，居第二。2010年，我国制造业规模超过美国，居世界第一。我们用几十年时间走完了发达国家几百年走过的发展历程，创造了世界发展的奇迹。”[4]

式中，组分i为硫化氢、二氧化碳等酸性组分;ci0为在空白实验和掺杂实验条件下吸收前气体中组分i的摩尔分数;ci为在空白实验和掺杂实验条件下吸收后t、t′时刻气体中组分i的摩尔分数;q V0、为在空白实验和掺杂实验条件下吸收前t、t′时刻气体的摩尔流量，mol/min;q V为在空白实验和掺杂实验条件下吸收后t、t′时刻气体的摩尔流量，mol/min。

3)预应力框架锚索的设计计算不完善，不成熟。

通过锚索的锚固力和框架结构的连接和防护作用，对边坡起到防护作用，预应力框架锚索的主要作用如下：

4)长期有效性不明确。

预应力框架锚索施工完成后，会受到边坡土体荷载、水分的侵蚀等多方面的破坏，其使用寿命和长期有效性不易确定。在施工中，个别施工单位偷工减料严重，锚索长度不足，张拉力不够，甚至不张拉，造成锚索没有有效发挥作用。另外，虽然在设计中都会采用注浆保护，但实际施工中，注浆饱满度不足，注浆质量差，甚至不注浆的情况比比皆是，这都对预应力框架锚索的长期有效性造成很大影响。

2 预应力框架锚索防护工作原理

预应力锚索的设置可以对边坡土体进行有效防护，提高其稳定性和整体性。按照设计要求，锚索施工过程中一般采用注浆的方式以便进行锚索张拉，并可保护锚索，提高锚索和岩体的锚固力。另外，在注浆压力达到施工要求的情况下，浆液可以扩散到锚索周边岩石的孔隙中，将破碎的岩石固结在一起，提高边坡坡体岩石的强度，进而提高岩石的整体稳定性。

本文采用基于C0复杂度的端点检测算法,通过将语音信号分解成规则成分和不规则成分,计算不规则成分所占的比例得到语音信号的C0复杂度[9],如式(4)所示。式中,x(n)代表语音信号,而代表语音中的随机成分的计算方法如下:首先对 x(n)进行傅里叶变换得到X(k),通过式(5)计算得到信号频谱的均方值。引入参数r(r为大于1的常数),通过式(6)计算得到最后对进行傅里叶逆变换求得式中N代表一帧信号的长度。

预应力框架锚索的设计计算，需要结合路基边坡的地质情况进行验算，构建框架锚索的受力模式，采用科学合理的设计计算方法进行验算。现阶段，我国对预应力框架锚索的受力模式和设计计算方法还不够成熟、完善，存在一定的弊端，还需要进行进一步探讨和研究。

1)通过锚索加固坡体，并提高边坡的整体稳定性。

预应力框架锚索是采用锚索对边坡进行锚固，然后通过钢筋混凝土框架对边坡进行保护。通过在框架的节段处设置锚索，使锚索和框架结合为一个整体，一同抵抗由于岩石滑动所产生的剩余下滑力或者岩石压力，保证边坡的稳定性。一般也在钢筋混凝土框架内部填充浆砌片石来保护边坡岩石，防止其风化破坏。

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2)提高锚固体的整体强度，有效控制坡体滑移。

传统的公路路堑施工通常采用大挖大刷的方式，对沿线的植被造成了很大的破坏。路堑边坡采用预应力框架锚索防护，通常采用刷缓边坡的方式，以便于设置多级框架锚索加固，这样就会增大挖方量，对坡面植被造成严重破坏。

锚索设置在路堑边坡坡体中，通过锚索与坡面岩石的锚固力提供足够的拉力，进一步提高岩体的抗剪强度。当坡体发生滑移时，首先应克服其自身抗剪强度。由于锚索的拉力提高了坡体岩石的抗剪强度，提高了坡面岩石的整体强度，并对坡体的滑移进行了有效控制。

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钢筋混凝土框架梁对坡面所产生的推力，可有效提高坡面的稳定性。而预应力锚索具有较高的锚固力，可以提高坡体的整体强度和稳定性。锚索的锚固力和钢筋混凝土框架梁的分散力和张拉力，在很大程度上改善了坡体的受力状态，有效控制了边坡的滑塌。

3)改善了坡体的受力状态。

3 预应力框架锚索施工技术要点

3.1 搭接工作平台

施工中采用脚手架搭建工作平台，应保证脚手架的牢固和安全性能符合要求。安装设计间距，首先在坡面布置脚手架，严格控制脚手架钢管间距，保证其稳固。在脚手架上方铺设木板，并设置栏杆，以保证施工安全。

3.2 设备安装就位

锚孔钻孔施工采用潜孔钻，其钻头应符合锚孔要求。由于潜孔钻较重，加之高边坡施工，一般先将潜孔钻拆开分解后，再将其搬运至工作平台上重新组装。组装好潜孔钻即进行钻机就位，并采用测斜仪量测量钻机的钻杆位置是否准确，如有偏差及时调整。如发现脚手架搭建的工作平台不够稳固，应增加地锚桩加固平台。

3.3 钻孔

钻孔前设置好倾角(如20°)，然后使用钻机进行钻进，钻进过程中应防止钻机轴线偏移。为了防止钻孔过程中钻机出现较大的孔位偏移，应采用测斜仪进行量测，每3 m～5 m量测一次。在施工中对每个钻孔的钻进情况和地层变化情况进行准确记录，以便为附近锚孔钻进提供参考。钻孔过程中如遇塌孔现象，应立即停钻，采用固壁灌浆处理，然后再进行钻进施工。锚索钻孔的检测项目及其允许偏差值详见表1。

表1 锚索钻孔检测项目及其允许偏差

3.4 锚索安装

锚索制作完成并检验合格后方可进行安装，锚索安装需要采用套管作导向。锚索安装施工中有专人负责现场管理，下锚索应均匀用力，保证锚索顺直不扭曲。锚索应距离孔底0.5 m，并外漏1.5 m长，然后进行居中固定。锚索注浆管与锚索一同下入孔底，安装完成后将套管拔出。

3.5 注浆

锚索注浆采用M40水泥净浆，从孔底开始注浆，注浆压力不得小于0.3 MPa。锚索注浆必须保证饱满密实，且必须达到注浆压力方可停止注浆。注浆过程中应不断对水泥净浆进行拌和，保证其均匀。注浆后水泥浆强度达到设计强度80%后，方可进行预张拉锁定。

3.6 框架混凝土浇筑

框架混凝土强度不得低于C25，施工中采用水泥混凝土泵车浇筑，振动棒振捣。当混凝土强度高于设计强度50%，方可拆模。混凝土浇筑过程中在锚索头部安装钢套管，以便后期进行锚索张拉和注浆。

3.7 张拉

锚索张拉前应对张拉力进行计算，并在张拉过程中控制伸长量和张拉力。锚索张拉分五级加载，分别为设计张拉力的25%,50%,75%,100%,110%。最后一级加载后应保持10 min～20 min，稳定后进行锚索锁定和封锚。

4 结语

预应力框架锚索可对公路路堑边坡进行有效加固，施工中取得了较好的防护效果。路堑开挖后破坏了土体的天然平衡，尤其是破碎岩石的稳定性较差，容易导致边坡滑塌。预应力框架锚索符合路堑边坡地质情况的要求，可对边坡进行有效加固，取得了较高的防护效果。通过对施工工艺进行改进，在施工过程中加强质量控制，节约了施工成本，取得了较好的效果。

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