高边坡预应力锚索抗滑桩施工技术及质量控制

罗勇

摘要：预应力锚索抗滑桩支护结构能够极大地节省原材料，降低造价，同时可取得良好的支护与加固效果，在边坡加固和滑坡治理工程中得到广泛应用。文章结合工程实例，对预应力锚索抗滑桩施工技术和质量控制要点进行介绍。

关键词：高边坡;锚索抗滑桩;施工技术;质量控制

0 引言

预应力锚索抗滑桩是将桩和锚索联合用于抗滑的一种新型支护结构，其主要由抗滑桩、预应力锚索、锚具等组成，锚索与抗滑桩的有机结合既增加了抗滑桩的抗滑力，又使整个滑体处于桩索结合的立体控制中，从而大大增强了滑体的稳定性。锚索抗滑桩支护结构具有在开挖过程中可直接探测到地层的地质情况和滑动面的位置，便于修改和完善设计;不受施工场地影响，桩群布置灵活;工作面多，各桩之间施工干扰小，便于争取工期;桩的适应性强，抗滑效果好，每根桩施工完成后，都能起到抗滑作用，不致引起滑体进一步滑移;可边开挖边支护，施工安全可靠等优点。因此，预应力锚索抗滑桩支护结构能够极大地节省原材料，降低造价，且可取得更好的支护与加固效果，在边坡加固和滑坡治理工程中得到了很好的应用，特别适用于处理滑动面下有稳定岩土地層的大体积深层滑坡体及复活的古滑体。预应力锚索抗滑桩施工流程较为复杂，对施工工艺标准的要求相对较高，施工易受到地质环境条件的制约，在施工过程中容易出现离析、断桩、锚索预应力损失等质量问题，很容易会发生滑坡事故，不仅会破坏公路结构，还会严重威胁道路交通安全。因此，在预应力锚索桩板墙施工的过程中，必须加强对预应力锚索抗滑桩施工过程的质量控制，确保工程顺利进行。

1 工程概况

某高速公路K213+720～K213+920路段的高边坡最大高度为38.3 m，多处于侵蚀剥蚀大起大伏中山区，侵蚀冲沟发育，深谷以“V”字型为主，切割深度变化较大。根据地质勘查资料显示，该区原地貌坡脚以下揭露厚度约10 m的强风化泥岩层为工程软岩，当边坡开挖至设计标高时必然导致软弱层在上部荷载的作用下变形，最终导致坡体破坏，有效防止该区域内出现滑坡，危害行车安全，本工程采用预应力锚索抗滑桩结构加固处理。本段边坡设计为五级，每级坡率均为1：0.75。本段共设计抗滑桩32根，抗滑桩平面尺寸为2.4 m×3.6 m。设计桩长为24～36 m不等。桩间距均为6 m。抗滑桩顶部外露4 m范围内设置4组8束均为40 m的预应力锚索。上层两组锚索与水平夹角为30°，下层两组锚索与水平夹角为35°。

2 施工技术及质量控制要点

2.1 施工工艺

预应力锚索抗滑桩施工主要包括抗滑桩的施工及预应力锚索的施工两大部分，本工程预应力锚索抗滑桩施工工艺流程为：坡面整形→桩位定位放线→桩身开挖→护壁施工→钢筋安装→浇筑混凝土并预埋锚具→锚孔定位→成孔→锚索制作安装→锚索注浆→锚索张拉、锁定→封锚。

2.2 抗滑桩施工

2.2.1 施工准备

修筑施工便道，修整边坡，平整挖孔作业平台。落实人员调配，做好施工组织计划，备足施工使用材料，准备好处理施工故障的备用机具设备等，做好井下作业和撤出人员的安全防护技术措施。

2.2.2 施工放样

边坡修整后，根据设计图和基准点、控制点进行抗滑桩施工测量放样，并进行护桩埋设，做好桩位和护桩标记，并请测量监理工程师进行桩位复核。

2.2.3 桩身开挖

（1）开挖前平整孔口，做好施工区的地表截、排水和防渗工作，进行井口部分的开挖，井口上部2 m为锁口，孔顶设置40 cm锁口盘，锁口盘采用C20混凝土。桩井开挖2 m后立即施工锁口，孔口应设置高出地面25 cm的安全踢脚拦板。每开挖1 m后立即施工该段混凝土护壁，以保证施工人员安全。施工中应注意降低锚头侧边锁口高度，以不干扰桩头锚索施工为原则。

（2）挖孔时从两边向中间间隔开挖，采用风镐配合人工开挖，局部石质坚硬地段，采用风枪钻浅眼松动爆破，严格控制炸药用量，尽量减少对井壁的震动。出碴采用人工装碴、吊斗配合卷扬机提升，人工小斗车运输的方式。

（3）挖孔时，有渗水应及时支护孔壁，防止水浸孔壁造成坍孔，渗水应予以集中排除，或用井点法降低地下水位。若土层松软或地下水丰富，应采用机械钻子设置排水孔，并考虑采用槽钢、工字钢、钢管或其他材料做临时支撑，以保证施工安全。加劲槽钢竖向间距5.0 m，与护壁钢筋网焊接，槽钢间需焊接成矩形封闭环，整体浇筑在护壁内，其位置可以根据现场情况予以调整。在挖孔过程中，经常检查桩孔尺寸和平面位，截面尺寸必须满足设计要求，不得有欠挖。

2.2.4 护壁施工

（1）护壁采用钢筋混凝土，混凝土强度等级为C30，使用钢模板。混凝土浇筑时串筒下料，振捣密实。当桩身每挖掘0.5～0.8 m深时，立即支模浇筑混凝土护壁，每节护壁高1 m，上下两节护壁间钢筋搭接长度为420 mm，护壁不得在土石层变化处和滑动面处分节，在滑动面处护壁内顺滑坡方向用临时横撑加强支护。

（2）护壁按照设计图进行配筋，因水平向钢筋安装困难，可采用4根钢筋相互搭接后绑扎或焊接牢固。每段桩身开挖完成后应立即检查上层护壁完整性并及时修补，保证护壁的完好。锁口与护壁上设置Φ14 mm竖向钢梯，间距为250 mm。围岩松软、破碎、有水时，护壁宜设置泄水孔。护壁贴紧围岩灌注，浇筑混凝土前应清除孔壁上的松动石块、浮土。

2.2.5 终孔检查

经测量人员检查到开挖至设计标高后，根据孔底岩层情况对照设计资料确定是否进行变更设计并报监理工程师检查。如符合要求随即对护壁、井底进行处理，凿除护壁突出部分，清除护壁、井底杂物并尽量平整井底，以保证钢筋笼安放准确稳定。

2.2.6 钢筋笼制作及安装

（1）本工程采用井上加工、井内安装的方式进行钢筋笼加工及安装。钢筋笼在钢筋加工厂集中下料弯制，钢筋下料前考虑好接头位置问题，一定要求保证相邻钢筋的接头位置应错开35 d（d为钢筋的直径），同时主筋接头采用焊接，当钢筋直径>25 mm时所有接头必须要求采用机械连接。钢筋笼内部可加“+”支撑加固，要考虑好浇筑混凝土的导管位置。滚轧直螺纹连接时，在套筒的标准型钢筋丝头端须保证无完整丝外露。

（2）钢筋绑扎前应先在孔底铺10 cm厚的混凝土。钢筋的交叉点应用铁丝绑扎结实，必要时可采用点焊焊牢。桩身的箍筋应与主筋垂直，箍筋交叉的叠合处必须位于箍筋与桩角竖向钢筋交接点上。交叉式箍筋的接头可位于箍筋与任何一根中间纵向钢筋的交叉点上。必须在钢筋与模板间设置垫块，垫块应与钢筋扎紧，并相互错开。钢筋混凝土保护层厚度应符合设计要求。

（3）抗滑桩内设计有预应力锚索，应根据图纸锚索俯倾角，预先安装好锚索预埋管。

2.3 浇筑水下混凝土

（1）本工程桩身浇筑采用C30混凝土，水泥强度等级不低于42.5，最大水灰比为0.55，氯离子含量<0.3%。浇筑时应保持足够的流动性，坍落度宜为180～220 mm。

（2）水下混凝土采用钢导管灌注，导管内径为250 mm，导管连接时，导管之间用装有垫圈的丝扣连接管节。首批混凝土料斗大小要保证满足首批混凝土方量，首批混凝土要保证≥10 m3。混凝土浇筑时，分层捣实，连续浇筑0.5～0.7 m時，采用插入式振动棒振动密实。

（3）灌注过程中，应注意保持孔内水头，避免灌注过程中孔壁发生坍塌。为防止超拔现象的发生，每次提升导管前必须根据灌注的水下混凝土数量，计算导管埋置深度和实测值是否相符，否则严禁拔管。

2.4 预应力锚索施工

2.4.1 钻机就位、调整

钻孔前应检查钻机是否牢固，孔口及周边土地是否稳定，应将不稳定土体清理干净。锚孔孔位按设计要求准确定位在坡面上，确保孔位在坡面上的纵横误差≤±50 mm，高程误差≤±100 mm，钻孔方向与水平面和竖直面的夹角不得与设计角度偏差±1°。

2.4.2 成孔

本工程预应力锚索施工采用GM-50型岩石潜孔钻机进行成孔，采用无水干钻，禁止水进。因本工程区域内岩土质松散、破碎，故施工时局部支护段需采用跟管成孔，以防止塌孔，钻孔完成后套管暂不拔出，待锚索安装完毕后方可拔出。钻孔速度根据使用钻机性能和锚固地层严格控制，钻至设计深度后空钻出土，以减少拔钻杆的阻力，拔出钻杆。成孔完成后应用高压风吹出或用清水冲洗出孔内粉尘和积水。

2.4.3 锚索制作

本工程采用压力分散型锚索，锚头为OVM15型锚具，由锚板、夹片、锚垫板、螺旋筋等组成，其斜托和封头均采用C30混凝土现浇。钢绞线下料必须采用砂轮机切割，严禁用电弧烧断或者气焊切割。沿杆体轴线方向每隔1.5～2.0 m设置一个对中支架。自由段长度符合设计要求，采用硬塑料套管包裹，阻止浆液进入自由端。钢绞线插入时，孔口预留长度≥100 cm。锚索的每根钢绞线均采用环氧树脂涂膜层、润滑脂保护层和PEPE塑胶保护层三层防腐形式。

2.4.4 锚索安装

本工程锚索采用人工抬运的方式由加工厂运至施工现场，在抬运过程中，需注意脚下和周围情况，防止摔倒，防止触碰他人。锚索安装前检查钻孔情况，确认无误后再用高压风吹孔，锚索采用人工方法推进，使锚索缓缓插入孔底，注浆管随锚索一起装入。

2.4.5 锚索注浆

本工程采用水泥砂浆，水灰比为0.4～0.45，灰沙比为1：1，浆体强度为25 MPa， 注浆压力≥0.3 MPa。注浆时，注浆管和孔底的距离宜为100～200 mm;注浆管宜同锚索一起下入孔底，注浆管随浆液的注入而徐徐上拔，保证锚索锚固段的砂浆饱满。拌浆人员必须正确佩戴防尘口罩，防止吸入水泥粉尘，拌制浆液时禁止将手放入搅拌筒内。现场灌浆时严禁将出浆管口对准他人。

2.4.6 张拉和锁定

（1）安装锚具时，钢绞线夹持部位必须清洗干净，防止滑脱伤人。检查夹片、锚具及钢绞线外观质量，防止发生夹片飞出伤人的情况。锚索宜张拉至设计荷载的0.9～1.0倍后，再按设计要求锁定。锚索张拉时的锚索应力不应超过锚索强度标准值的0.75倍。

（2）锚索的张拉分两次进行，第一次张拉分五级，前四级为设计的25%、50%、75%、100%，分别稳定5 min，最后一级为设计应力的110，稳定时间30 min。锁定48 h后进行第二次补偿张拉。锚索宜张拉至设计荷载的0.9～1.0倍后，再按设计要求锁定。锚索张拉时的锚索应力不应超过锚索强度标准值的0.75倍。

2.4.7 封锚

补偿张拉锁定后，把多余的锚索切除，用M30砂浆把锚头封闭。

2.5 施工效果

本工程预应力锚索抗滑桩严格按照设计、施工规范及相关技术要求施工，施工中对影响质量的环境因素，采取有效的措施严加控制，严把施工质量关，取得了良好的施工效果，锚索应力均达到设计要求，桩未产生明显位移，桩身、锚索体系工作效果良好，高边坡稳定。

3 结语

预应力锚索抗滑桩是山区公路建设中较常采用的支挡型式，但由于其施工技术要求极高、且受场地和地质条件的制约，施工质量影响因素较多，在施工过程中，应根据地形地质条件采取最合理的施工方案，同时抓好施工过程控制，确保工程质量，从而取得较好的社会和经济效益。

参考文献：

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