预应力锚索格构梁在山区公路高边坡滑坡治理中应用

2018-03-26郭江娟

山西建筑 2018年2期

郭江娟

(山西省吉县公路管理段，山西吉县 042200)

国道209线K702+600～K703+100段位于山西省临汾市吉县洞子坡路段，为二级公路标准，路基宽度8.5 m，属山岭区越岭线，该段位于山脊最高处，路线从山脊处穿山而过，两侧挖方高度达60 m，坡面陡峭，平均坡度为1∶0.3，边坡土质为黄土、风化层和松软岩，抗侵蚀力差，经常发生局部边坡坍塌，严重影响国省道干线公路的安全畅通和过往司乘人员的行车安全。本文通过采用预应力锚索格构梁技术，将边坡坡体的剩余下滑力分配给格构结点处的锚索，通过锚索传给格构梁，最后传递给稳定地层，从而使边坡坡体处于稳定状态。

1 预应力锚索格构梁工作原理及特点

预应力锚索格构梁是一种复合结构的主动防护体系,它被用于边坡支挡和滑坡治理。它的工作原理是通过对锚索施加张拉力使滑坡体达到稳定状态，锚索主要承受拉力。将通过钻孔及注浆的钢绞线固定在相对稳定的土体中，然后对钢绞线施加张拉并产生预应力，达到稳定滑坡体变形的目的。预应力锚索格构梁由锚索和格构梁共同组成,优点是能充分挖掘加固体的自身潜力,产生强大的支护作用,其结构简单,自重较轻,节省材料,有良好的经济使用价值。

2 预应力锚索格构梁施工工艺流程

1)根据图纸设计，先做好加固体表面的截水沟及排水设施，搭设施工工作面及支架，做好开槽准备。2)进行坡面锚索安装：定位、钻孔、安装锚索、注浆。3)制作钢筋笼，现浇混凝土框架梁。4)在锚索框架梁加固同时，张拉锚索。

3 滑坡治理步骤

3.1 施作排水设施

在滑坡处治施工边坡开挖前，进行边坡开挖线放样，开挖设置坡顶截水沟。对于地质不良地段、土质松软、透水性较大路段的土质截水沟及截水沟的出水口，采取加固措施，出入口必须与其他设施平顺衔接。

3.2 锚索安装

预应力锚索施工按照：施工准备→钻孔→制作锚索→注浆→格梁施工→张拉锚索→封锚步骤进行。施工的关键控制点有两步：一是钻孔，孔径为150 mm，主要是如何防止孔壁坍塌、卡钻；二是注浆，孔内灌注M35水泥砂浆，施工关键是保证注浆饱满密实，不留有空隙和沉渣。锚索材料采用强度为Rb=1 860 MPa、低松弛、Φ15.2预应力钢绞线，锚具必须与钢绞线材料相配套使用。

3.2.1施工放样

根据设计图纸，合理、准确设置锚孔的位置。本工程施工位置有一处移动基站，在确保结构安全和坡体稳定的前提下，经报监理工程师确认，适当调整了孔口定位。

3.2.2钻孔

采用潜孔钻机成孔。

3.2.3钻机就位

根据坡面放样的孔位，搭设满足相应承载能力脚手架，安装固定钻机，调整机位，纵横误差满足规范要求。

3.2.4钻孔

由于要保证边坡稳定及孔壁粘结性，要求采用干钻进行钻孔，禁止采用水冲的方式钻孔。根据所使用钻机的性能和地质条件来控制钻孔的速度，为防止出现意外事故，必要时可进行试验段钻孔，以确定钻孔速度。钻进过程中，要做好每个孔道关于地质状况、钻孔进行状态、包括地下水位等情况的施工记录。如遇塌孔、缩孔等突发情况时，需要立即停止施工，进行必要的固壁处置，待水泥砂浆初凝后，重新钻进。所有钻孔需进行编号。

3.2.5孔深

所有钻孔的钻孔深度、钻孔的位置、孔的倾斜度必须满足设计要求。所用钻头的直径、孔深须不小于设计孔径和设计孔深。

3.2.6孔道清理

当钻机钻头钻进到设计深度后，保持原速度钻进1 min～2 min，以防止孔底达不到设计孔径。当钻孔工作完成后，为增强水泥砂浆与孔壁的粘结强度，需使用高压空气将孔内的杂物压出孔外，注意不得采用高压水冲洗，必要时在周围适当设置排水孔。

3.2.7钻孔验收

在驻地监理旁站下，按照设计要求验收孔径、孔深，复查锚孔孔位、倾角和方位。在验孔过程中，要求钻头不产生冲击或抖动，退钻要求顺畅，钻具长度满足设计锚孔深度，用高压风吹检验不存在明显飞溅尘碴及水体现象。

3.2.8锚索制作及安装

要求每根钢绞线顺直，排列均匀，按照设计规范要求进行除锈、除油污处理，不合格钢绞线坚决剔出。在进行钢丝防护套网包裹前，锚索束必须进行除污处理。张拉段锚索束涂防腐剂。自由段锚索束涂专用防腐剂，可以采用φ22 mm的聚乙烯塑料管将自由段锚索束套住，用黄油将聚乙烯塑料管两端充填后，用胶布进行固定。为使锚索居中，可以每隔1.0 m设置一个对中支架。锚头顶面须与锚索轴线垂直。

安装锚索体前须认真核对锚孔编号，再次用高压风吹孔，准备工作结束后，用人工将锚索体缓缓放入孔内，不得打弯或扭结。放置完毕后，用钢尺测量露出孔外的钢绞线长度，计算孔内锚索长度，确保锚固长度满足要求。

3.2.9注浆

必须采用经试验确定施工配合比的砂浆。注浆浆液应搅拌均匀，并在初凝前用完。注浆采用孔底注浆法，中途不得停浆，砂浆灌注应饱满密实。实际注浆量以锚具排气孔不再排气且孔口浆液溢出和注入砂浆一样浓度时结束。同时做好注浆记录。将涂满防锈油的自由段套上波纹管，管内注满黄油后封闭两端，不能留空隙。当注浆完毕，待水泥砂浆凝固收缩后，检查孔口位置，如注浆欠缺，需选用水灰比0.4～0.45的水泥浆进行补浆。

3.3 格梁施工

3.3.1框架梁开槽

采用人工在坡面开槽，然后将框架梁嵌入边坡坡面，须将框架梁露出坡面40 cm。随后用浆砌片石找平坡面。施工过程中，必须按照设计要求进行开槽，严禁超挖。如有超挖，必须采用浆砌片石或混凝土回填。

3.3.2格梁施工

安装45 cm×50 cm(纵梁)、45 cm×50 cm(横梁)框架梁矩形截面模板，进行立模现浇施工，混凝土采用C30标号。在框架中部每隔8 m设置一道2 cm缝宽的伸缩缝，缝内采用沥青麻絮填塞。

3.3.3预留锚索孔

按照设计要求，在格梁节点中心预埋和锚索钻孔直径相对应的PVC管，确保锚索预留孔位的准确。

3.3.4锚具

为保证锚具工作台整体性和安全，必须采用C30混凝土与地梁同时浇筑，同时在锚具节点位置增设钢筋网片。由于锚孔周围钢筋密集，在此时须严格按照规范加强对混凝土浇筑时的振捣，确保密实。锚具底座顶面应与钻孔轴线垂直，确保锚索张拉时千斤顶与锚索在同一轴线上。千斤顶在工作进程中，操作人员应站在两侧，端面方向严禁站人，以免发生意外。

3.3.5张拉及封锚

须采用经检验配套的张拉设备。锚索张拉必须待孔内砂浆达到设计强度。先进行张拉试验，确定张拉参数。当锚索砂浆强度达到80%以上，进行预应力张拉。

1)张拉。a.保持慢速张拉，达到张拉应力的预定值后，应使设备稳定15 min左右。当张拉系统拉力值不变、油压表无压力向下移动时，进行锁定。b.为避免因为预应力钢筋松弛、预应力锚索与管道之间的摩擦和锚具回缩而引起的预应力损失，此时采取超张拉手段。在张拉时，当实际伸长值与理论值差别较大时，应暂停张拉，待查明原因后再进行张拉。c.分两次逐级张拉锚索，待每根锚索张拉完一次后，再按照次序进行第二次张拉，分别记录每一级钢绞线的伸长量，待锚索预应力没有明显衰减且荷载值与设计拉力值相同时进行锁定。锚索张拉、锁定、封锚须按照从下到上的顺序进行。d.张拉结束后，从锚具开始量，留够长10 cm左右的钢绞线，其余部分用机械切割截去，严禁电弧切割。然后用水泥净浆注满空隙，最后采用C15混凝土对锚头封锚。

2)灌浆。锚索在张拉锁定后进行灌浆。灌浆压力须大于0.25 MPa。当实际耗浆量大于理论耗浆量，出浆浓度不小于进浆浓度，且孔内不再耗浆时，结束灌浆。对于灌浆过程中出现的漏浆、持续耗浆等异常情况，分析原因，采取封堵裂隙、延长并浆时间进行处理，直至不再漏浆、持续耗浆为止。

3)锚头封堵。在用混凝土浇筑封堵锚头前须将钢绞线和工作锚清洗。锚索框架梁施工完成后，形成整体受力结构，并且所有检测合格后，将垫座混凝土凿毛处理，将锚具外超长部分钢绞线采用手持砂轮切割机切割，最后用C30混凝土将锚头封堵。

4)测力计。为观察预应力锚索的应力变化，应设置数量不少于锚索孔数的5%测力计，每工点不少于2孔。