预应力锚杆（索）在高速公路边坡防护中的应用

徐向清

（中铁十局集团第八工程有限公司，天津 300380）

1 工程介绍

扬州至绩溪高速公路宁国至绩溪段K19+520～K19+660段路基高边坡治理，本段边坡原施工图设计最大坡高为35m，先进行正常比例放坡，其后采用植草防护措施，但在后续施工过程中，因多次降雨产生滑塌而进行清理刷坡，导致目前的边坡高度达到60.25m，为六级边坡，其中，最上一级边坡（即第六级边坡）采用一坡到顶的形式，最高为20.25m，其他边坡高度根据地形发展基本在保持在8m左右，因施工时出现局部边坡已继续坍塌的趋势，如果维持原施工方法继续施工，一方面使边坡的整体稳定性不符合施工要求，另一方面也达不到良好的边坡防护效果。因此，有必要现阶段对该高边坡进行加固治理，防患于未然。

2 高边坡加固治理方案

在高边坡施工过程中，对于高边坡加固治理方案的编制，需要深入勘察本工程地质情况，获得高边坡的结构情况，包括变形特征、边坡体物质组成等等，与此同时还应对影响边坡稳定性的相关因素进行分析，为高边坡的治理加固方案的制定合理的措施，保证既要满足边坡安全、稳定的要求，也要满足技术可行、经济合理要求。介于本工程中特殊的地质条件及施工的可行性的综合考虑，采用预应力锚杆（索）对坡加进行固治理，其中在一级边坡采用锚杆镀锌网护坡，对于二、三、六级边坡，根据工程实际情况以及施工技术要求，预应力锚索框架较为适宜，对于四级边坡，则确定采用液压喷播植草较为适宜，对于五级边坡、锚杆框架护坡形式较为适宜。同时为了提高预应力锚杆（索）的锚固效果，需要采用适宜的预应力锚杆（索），一方面要保证具有较大锚固力，另一方面要具有较深的锚固深度。而通过预应力锚杆（索）可以解决高边坡深部变形问题，保证边坡稳定性以及安全性均符合要求，能达到高边坡治理工程预期效果。通常情况下，根据要求分为正常工况下和非正常工况下，前者安全系数要不小于1.2，后者安全系数要大于等于1.15。

3 预应力锚杆（索）施工

根据现场施工视情况，预应力锚杆（索）施工需要按照从上至下的顺序进行，边坡放坡减载一级支护一级方式，支护施工全部完成后，再进行下一级放坡开挖。具体施工步骤如表1所示。

表1 预应力锚杆（索）施工步骤

3.1 施工准备

施工准备是保证预应力锚杆（索）施工质量的一项重要工作。因此在正式施工之前，相关工作者应重视施工准备工作的开展，首先要进行施工组织设计，之后准备好相关的工程材料以及机械设备，并做好相关材料试验检验工作，核实是否满足开工条件，如果满足可以申请单项工程开工。开工申请批复后不能立即施工，需要先进行有关锚索的基本试验，在试验过程中，为了保证试验的准确性，一方面要合理确定试验孔，另一方面要合理的确定锚索长度。在试验过程中，试验孔注浆应采用适宜的方式，通常采用与工程孔相同的注浆方法，试验时要准确记录各项数据，完成试验后，可以行程试验报告提前给设计单位，对相关试验数据进行验证，对不合理的数据进行调整。最后在锚索施工前，还要进行相关检验，包括钻孔深度、锚索长度等。

3.2 锚孔钻造

锚孔钻造时，首先应科学、合理的放线，以确定锚孔的位置，具体要通过设拉线尺量结合水准测量进行，确定锚孔位置以后，还应用铁钎和油漆进行标记。其次钻机准确就位。可通过测角量，对钻机角度进行控制，并严格控制钻机导轨倾角和方位，按照要求其误差分别不超过±1°和±2°。再次钻机钻进。根据地层，选择适宜的锚索（杆）成孔，严格控制钻进的相关参数，包括钻进速度、钻进压力等，需要注意的是钻进过程中应避免用开水进行冲钻以及冲洗孔壁，避免出现扭曲等情况。当钻进到设计深度时，为了防止出现孔底尖灭的情况，不仅要稳钻3～5min，还要超钻50cm才能停止。完成钻孔后，需要将对锚孔进行清理，既要将锚孔中的岩土粉清除干净，也要将锚孔中的水清除干净，完成锚孔清理以后，需要严格检验锚孔，经过现场监理人员检验合格后，方可进入下一个环节。在钻进过程中，如果出现塌孔，施工人员应立即停钻，并及时的通知监理工程师后，并通过注浆的方式，实现固壁处理，并等待24h，再进行重新钻进。

3.3 锚筋制安

在制作锚筋时，需要在边坡平台附近搭建临时钢筋加工厂，然后按照实际要求进行制作，制作人员整齐、准确的进行锚筋下料，并将其误差控制在合理的范围之内，具体要求不大于±50mm。同时还应合理预留张拉段钢绞线和钢筋锚杆的长度，按照要求其预留长度分别1.5m和0.5m。对于预应力锚杆（索），本次工程采用压力分散型锚索较为适宜，与此同时还应合理的采用锚筋材料，一般情况下，在本工程中，无粘结高强度低松弛钢绞线较为适宜。同时安装人员要对挤压头、挤压套、挤压簧等进行科学、合理的组装。为了钢绞线挤压强度符合要求，需要对钢绞线挤压情况进行抽样检测，按照要求不低于200kN。同时还要科学、合理的设计架线环间距，一般要控制在1.0～1.5m，保证架线环设置的合理性。根据设计要求，合理的确定锚孔孔口位置。注浆管安装不仅要做到准确定位的要求，还要做到合理绑扎的要求，并且注浆管的安装要深入导向帽。锚筋体设置以后，需要进行检验，锚筋体既要顺直的要求，又要达到不扭不叉的要求，通过检验以后，将锚筋体运输到指定的位置进行安装，保证安装质量，避免出现相应的质量问题，如抖动、串动等。

3.4 锚孔注浆

按照设计比例，在锚索（杆）注浆前完成水泥砂浆的拌制，拌制时，应做到均匀搅拌，严格控制水灰比，通常要保持在0.4～0.5之间范围之内，做到随拌随用。在本次工程施工过程中，一般情况下，可采用孔底返浆方法，但是在注浆施工过程中，如果遇到下面两种情况：①土质层强风化岩层且富水的情况；②砂土壮强风化岩层且富水的情况下，可以采用二次高压劈裂注浆法。在实际注浆过程中，应严格遵循相关技术要求，将注浆口充满，孔口溢出新鲜浆液停止注浆，30min内对回落的孔口浆面进行补浆，补浆次数一般为2～3次。在此过程中，注浆人员应加强对相关参数的记录，并且还应及时的进行强度试验，保证锚索孔浆体强度符合规范要求，通常不低于40MPa。注浆作业应尽可能的一次性完成，如果必须进行停止，应控制停止时间，如果时间较长，则在注浆之前，对注浆泵及注浆管路进行润滑。在二次劈裂注浆过程中，根据要求，对开始劈注时间进行合理的控制，确保浆体强度符合施工要求，在二次注浆过程中，则采用掺入聚丙烯腈纤维（PAN）的注浆材料。

3.5 锚筋张拉锁定

张拉锁定作业，一方面要保证注浆浆体的混凝土设计强度达到80%以上，另一方面要保证台座混凝土设计强度80%以上。锚斜托台座的承压面按照垂直于锚筋轴线方向科学、合理的设置，且还要保证平整性。在锚具安装过程中，既要与锚垫板进行密贴对中，又要与千斤顶密贴对中，同时需要安装人员注意的是对于千斤顶、锚孔及锚筋体，在设置过程中，应使其尽量保持在同轴一线。利用专用设备进行科学、合理的张拉作业。为了保证锚索张拉的有效开展，正式张拉前，需要做好预张拉工作，一般需要1～2次的张拉，一般按照10%～20%的设计张拉荷载进行。对于压力分散型锚索，根据实际情况可采用差异分布张拉方法，并进行次序单元张拉，以满足各单元锚索长度不同的要求。具体张拉时，还要对各单元锚索长度的差异荷载进行计算，以保证分单元张拉合理进行。

3.6 锚孔验收

完成锚孔施工后，为了保证锚孔施工质量，要做好锚孔验收工作。在锚孔验收过程中，应对所有工程锚索（杆）进行验收，通过验收试验，获得相关的参数，具体是可以获得在大于设计荷载情况下，锚索（杆）受力短期的锚固性能，并对锚索（杆）的所达到的安全系数的进行判断。与此同时还可以获得索锚（杆）长期性能评价。

4 施工体会

（1）预应力锚杆（索）边坡治理施工现场刷坡要一次到位，且坡顶做好临时截水，防止雨水冲刷，避免施工时多次坍塌，影响整体施工方案。

（2）高边坡整治存在许多大量的不确定因素，要及时分析高边坡现场监测资料，做好动态调整。

（3）因预应力锚杆（索）做为永久工程的一部分，防腐锚固段、自由端、锚头防腐尤为重要，要做好以上防腐工作。

（4）预应力锚杆（索）做为一种新型高边坡治理方法，适合山区、雨水丰富、地质自稳能力差的坡体，同时可以推广到铁路工程边坡治理及水利等工程。

5 总结

本文首先分析了扬州至绩溪高速公路宁国至绩溪段K19+520～K19+660段路基高边坡治理的相关情况，其次提出来预应力锚杆（索）的治理方案，最后对预应力锚杆（索）的施工过程技术进行深入探讨，希望能够为相关工作者提供借鉴。