预应力锚索在矿山岩土边坡工程治理中的实践分析

王 磊

（中都工程设计有限公司，四川 成都 610000）

预应力锚索技术以钻孔方式将锚索固定在相对稳定地层中，以自由张拉，对钢绞线施加预应力，如有不稳定岩土，可对岩土层施压，之后锚固[1]。预应力锚索技术以预应力作用，确保岩体内部结构密实，发挥岩土实际承受能力，调节其强度及稳定性，减少支护自重，节约施工材料，提高经济效益。因此，预应力锚索在矿山岩土边坡工程治理中具有明显应用价值。

1 预应力锚索在矿山岩土边坡工程治理中的现状

国家经济迅速发展，基建项目不断完善，国家重视对矿产资源的有效开发。为适用当下工程需求，需对矿产开发场地改造，工程建设中有大量岩土边坡，若未及时处理边坡，以科学措施加固，则易导致安全事故发生，如滑坡、崩塌等，导致矿产开发受到严重影响，威胁人民生命安全[2]。

当下，岩土边坡已经成为国家重点关注内容，矿产资源不断开发，建设项目不断深入，导致岩土边坡不断增加，传统岩土边坡固定方式无法满足当下矿山开发需求[3]。而预应力锚索在边坡治理中应用效果良好，安全性高、风险系数低，实际应用经济效益突出，具有实际应用优势。

2 预应力锚索在矿山岩土边坡治理工程中的应用优势

预应力锚索优势通过实际应用效果呈现：采用预应力锚索可主动控制岩土受力，对出现的变形及时调整岩土应力，发挥岩土实际承受能力，减少结构自重。锚索可对岩土有效支护，形成较大坡度，减少岩土开挖量及地表植被对岩土结构的破坏，保护生态环境稳定。矿山岩土边坡治理工程中，施工技术对质量影响较大，但是施工技术性风险不高，施工难度小，可以较小的施工设备对边坡改善，避免自然灾害发生[4]。预应力锚索在矿山岩土边坡治理工程中可对边坡动态设计，针对开挖地质实际情况调整不同参数，实现信息化的施工效果。

3 预应力锚索施工技术在矿山岩土边坡治理工程中的应用

3.1 预应力锚索结构

锚固段、自由端及锚头组成预应力锚索，锚索材料包含锚具、钢绞线及注浆材料。锚固段主要以锚索深入到岩土滑动面下，以此稳定岩土内部结构。以锚固体对底层抗剪强度承受锚索传递拉力，锚固段通过灌浆操作确保锚索和孔壁连接，构成整体，以孔周围稳固岩土及孔壁连接，形成承载预应力重要载体[5]。自由端负责传力，下端为锚固端，上部为锚头。其中，钢绞线可通过塑料套管更好保护，采用无粘结钢绞线、灌浆等方式对护套及孔壁连结。但钢绞线可在套管上自由伸缩，可将张拉段施加预应力传递给锚固段，反馈给锚头。锚头是锚索固定在外锚结构的锁定位置，也是施加预应力的重要张拉部件。

3.2 边坡开挖整修

矿山岩土边坡治理工程实际施工中，需按照图纸设计施工，针对开挖边线实地勘测，采用对应机械针对边坡划线施工，形成统一坡面，以人工修整方式调整坡面，维护边坡平顺，避免边坡凹凸不平，易出现滑坡、塌陷等自然灾害。在维护修整过程中，要及时清理松动的岩土体，以矿山开采安全为最终目标[6]。

3.3 坡面喷射混凝土

对坡面喷射混凝土是提高岩土坡面稳定性的重要措施，修整过程中，可以在边坡面铺设镀锌铁丝网，对铺设完成的镀锌铁丝网喷射混凝土，维护边坡稳定。铁丝网布置控制长度和间距为2m，2×2m铁丝网固定，在上面喷射0.1m厚的C20混凝土，喷射完成要保证坡面平顺，针对实际情况完善混凝土喷射[7]。

3.4 锚孔清理及检查

钻孔是预应力锚孔落实的基础，若达到一定深度，要即可停止钻孔，稳钻1min～2min，防止停止钻孔后实际锚孔达不到理想效果。若在孔壁附近发现存在水体粘滞及沉渣，应及时清理。钻孔完成后，可通过高压空气枪及时清除孔内水体及岩粉，再经现场监理人员现场全面检查，对设备复检后，保证锚孔施工各项工作都检查合格后，判断锚孔是否合格。

3.5 锚索长久观测

锚索施工完成后，为真正了解锚杆发生的位移变化及预应力的损失，应对锚杆进行长久观测分析。锚索张拉锁定之后约30d后，要每天进行对应观测。之后2个月～3个月也要每周进行一次观测，4个月～6个月后每个月进行三次观测，之后按照季度逐渐增加观测次数，记录观测结果，发现锚索出现问题后及时处理，并做好后续跟踪观测。

4 工程概况

以某矿山岩土边坡治理工程为例进行分析，该矿山周围有四段边坡，边坡高度均为七级高边坡，坡顶和矿山开采区域距离为60m。且经过矿山长久开采以来，高边坡地质变化明显的，设计变更未及时落实，一些土石方边坡施工没有积极开展，一侧边坡受雨水冲刷，石块松动甚至松动，坡面土石夹层有石方溜坡、土方坍塌等现象，存在诸多安全隐患，急需治理。

5 边坡预应力锚索施工分析

5.1 桩身开挖

井口开挖，需结合桩身井口土质情况，开挖约2m，需灌注首节护壁混凝土，灌注厚度需达到0.3m。为防止护壁沉降，增大侧壁摩擦力，要在井口设置锁口盘。为避免施工地面存在掉渣，要保证盘内缘高出盘面0.2m，做好截排地表水科学防护。

5.2 灌注桩混凝土

对桩身灌注混凝土，需对断面检查并清洁完毕，护壁凿毛处理。以铺底施工，避免钢筋、钢轨出现腐蚀，也确保桩身钢筋及钢轨位置的位置准确。选择对接焊，后，加鱼尾板边焊方式，对钢轨焊接接长。总截面中，要控制桩身界面焊接接头数量占比在25%以下。接头切勿设置在最大弯矩位置及滑动面附近，以吊车、摇头扒杆吊放钢轨，将钢筋放入井内，定位固定并绑扎。

5.3 锚索孔导管预埋处理

锚索孔位设计要以的锚索倾角用风镐凿穿护壁，以PVC管连接凿穿孔，用砂浆对接口密封处理。钢筋笼则以扎丝PVC管绑扎并固定，避免灌注桩身的混凝土出现位移。井口周围混凝土施工中，以串筒向井下运输，捣固。施工中，应保证桩身混凝土连续灌注，每层捣固厚度控制50cm左右，重复灌注步骤，确保施工质量符合对应设计。

5.4 注浆

将液态水泥试压注入孔内称为注浆，施工要注重注浆及拔出作业，保证注浆管埋在注浆液中，以排气法进行施工。注浆施工中，要伴随锚索体排气管向孔最低端输送液态水泥，孔口彻底封闭后从低到高注浆，若发现排气管堵塞，要及时停止注浆，疏通排气管。

5.5 锚索张拉锁定

锚索张拉锁定施工，首先，要安装锚索测力，计安装完成后要安装工作锚板及夹片，安装限位板、千斤顶、工作锚。要求工具锚板上孔和前端工作锚孔保持一致，要避免钢绞线在千斤顶穿心孔中出现交叉。再者，锚索整体张拉施工准备阶段，要以单孔千斤顶对钢绞线对称循环张拉顺序预紧操作，预紧之后以千斤顶按照分级张拉锁定。锚索张拉每级加荷后测量实际伸长值。锚索张拉中前三级要求荷载稳压5min，最后一级的持续荷稳压要30min后次啊能锁定。实际张拉过程中，要控制单位加载速度在设计应力的10%以下，对应的卸载速度也要保证在设计应力的20%以下。最后，要保证锚索张拉锁定之后，对夹片错牙和预应力的钢绞线实际滑移量测量记录。

6 结语

在该矿山岩土边坡治理工程之前，经常有土体滑坡及部分坍塌现象出现，导致矿产开发受到的严重威胁，开采人员生命安全得不到有效保障。经过矿山岩土边坡治理工程施工之后，对应安全问题得到解决，对岩土边坡实现有效加固，也有效提高了设计效果。预应力锚索施工是岩土边坡治理当中的重要手段，在各项岩土边坡治理中有广泛应用价值，可以为岩石边坡自身稳定性提高奠定坚实基础。