高边坡防护中的预应力锚索框架梁技术

何耀辉

（甘肃省有色金属地质勘查局天水矿产勘查院，甘肃天水741024）

0 引言

现阶段，我国人口数量逐渐增多，对快速建设道路的需求变得越来越迫切，道路修建工程已经成为我国经济发展中密不可分的部分。在城乡道路建设过程中，高边坡的稳固性起到至关重要的作用，决定道路是否能够安全运行。在高边坡防护工程建设过程中，应用预应力锚索框架梁技术是极为关键的，也是在当前城乡道路建设中，最常运用的一项技术手段。应用此技术使高边坡的原位结构更加稳固，加大其受力条件，同时改善边坡岩土体的变形情况，使岩土体变得更加安全和稳定。目前，在我国高边坡防护工程中，预应力锚索框架梁技术被应用得越来越广泛，并且取得了一定的效益。

1 锚索的作用原理

锚索就是指在锚固主缆的过程中，把主缆分成很多股钢束，用于固定锚锭的钢束称之为锚索[1]。应用锚索可以有效稳定土体临空面和破裂面之间破裂的土体，在进行高挖方路段的挖方时，可以使原状土的挖方次数变少，从而对生态环境起到保护作用。锚索的工作原理是在应用锚索的张拉预应力过程中产生反作用力。

通常在桩身锁定锚具，在挖方的过程中锚定桩身便可以起到防止土体破裂的作用，利用锚索产生的反作用力，增强破裂土体的稳定性。

2 锚索框架梁工程的施工原理

在进行高边坡防护施工过程中，锚索的应用是必不可少的。通常减少挖掘高挖方地段的原状土挖掘次数，能够使破裂的土体更加稳固，尽最大可能地避免生态环境遭到破坏。锚索是新时代高边坡防护施工中广泛应用的一种施工工艺结构。锚索框架梁的施工原理为：主要依附于应用锚索的张拉，进而加大预应力，再固定桩体。通常应用锚具进行锚固，锚索便能够产生反作用力，作用力就会传输到破裂的土体中，对破裂的土体起到稳固的作用。锚索预应力两侧分别由锚固段和桩身承受，中间传递到破裂土体中。

3 锚索框架梁的结构形式以及布置

锚索一般长度为19.5～29.9mm，锚固段的长度为10m，间距为3m，锚孔的斜角为15o，直径长度为110mm，锚索的单孔锚固力可以达到260kN[2]。在建立锚梁的过程中，一般应用C30 的钢筋混凝土现浇而成，锚梁的截面为50cm×60cm。

4 预应力锚索框架梁的重要作用

在高边坡防护工程建设过程中，应用预应力锚索框架梁起到防治边坡病害的作用。在预应力锚索框架梁施工中，通过对边坡体内和岩土体内进行锚固和施加预应力，使其更加稳定，能够有效预防坡体深层遭到破坏，从而导致坡体变形[3]。边坡坡体表面的岩土被混凝土框架所覆盖，使坡面表层的岩土不受损坏，从而有效防止其发生变形。

预应力锚索框架梁可以用于绿化高边坡的坡面。预应力锚索框架梁的支护外观多样，形式和形状设计都十分美观，通常有人字形、菱形、拱形和方格形等。此外，预应力锚索框架梁和外部环境较为统一，避免人工加固的痕迹暴露在外面，影响美观。保护坡表面的水土成分不被破坏。

预应力锚索框架梁的施工方式简单，按照从上到下的程序进行施工，在实施过程中先加固一层，再挖下一层进行加固。技术应用的效率得到极大的提升，降低因技术失败带来坡边破裂的风险[4]。

5 预应力锚索框架梁技术的适应条件

预应力锚索框架梁技术目前应用得极为广泛，适用于建筑工程的很多环节。例如，很多坡面表面的土体较为松散，容易发生坡面滑坡的现象，应用预应力锚索框架梁技术可以有效避免这一现象的发生[5]。在工程施工中，常常遇到地下水发育的情况，应用此技术可以起到预防和综合治理的作用。此外，可以应用此技术加固危险的石头，有效预防路堑边坡出现顺层滑坡的现象。预应力锚索框架梁技术在建筑高层、地铁车站以及地下水库的深基坑挖掘施工中，都被广泛使用并起到加固作用。

6 锚索框架梁的施工顺序

应用锚索框架梁施工时，第一，修整边坡，或是清理一些塔防；第二，对边坡进行测量和定位；第三，施工放样后钻孔，并且制作锚索；第四，安装锚索；第五，注浆；第六，注浆后进行框架梁的施工；第七，进行锚索预应力张拉工艺；第八，锚索张拉后要对其进行锁定，锁定并做好记号3 天过后，就可以应用水泥浆对锚头进行封闭[6]。

7 锚索框架梁技术在高边坡防护工程施工中的应用

7.1 施工准备

首先对高边坡进行测量，工程设计人员要根据测量结果，设计出正确合理的图纸以及确定好施工的方案。其次参与工程的施工人员要深入地了解图纸，并根据施工方案设计并搭建好工程作业的平台，准备好施工所用的材料，对混凝土骨料和水泥以及钢绞线等进行试验操作。再次所有参与施工的人员都详细了解施工方案之后，施工设备与施工人员进入施工现场。对施工相关人员进行技术交底、施工前培训。待所有事项准备好以后，拟定开工报告，最后进行锚索基本试验[7]。

7.2 锚孔测放施工

高边坡在施工过程中，通常应用一边挖掘，一边加固的施工技术方案。在实际施工中挖掘一层，加固一层，为了提升边坡结构的稳定性，而不能采取一直挖到底的工艺方法。按照工程立面图中的要求，采用全站仪测量锚孔的位置，对准指定位置。需要注意的是，在测放坡面距离时，既不能大于50mm，也不能小于50mm。在锚孔测放施工时，要保证高边坡的结构安全性和稳固性。一旦发现坡面凹凸不平的情况，需要立即调整锚孔定位，并放到合理的定位精度。锚孔测放施工方案申请通过后，才可以进行下一步骤施工。

7.3 锚索钻孔

在锚索钻孔的过程中，相关施工人员要核对好设计图纸，并且在施工现场进行测量放样。在坡面上，将锚孔准确无误地放到做好的标记处。钻机在钻孔过程中，要对准方位角，并且按照图纸中给定的倾斜角和空位标准进行钻孔。在钻孔过程中，要避免水流流入坡体工程中，影响工程的质量。施工人员要保持钻孔速度的稳定，并维持相同的钻压，确保钻出的孔不扭曲、不偏斜[8]。如果发生岩层破碎的情况，应该采用灌浆固结的方法进行应对，等到水泥砂浆凝固以后，再次进行钻孔。

在钻孔施工之前，要对锚索的长度进行合理的设计，锚索的长度要低于钻孔深度50～100cm。在钻孔的过程中，经常会发生特殊情况，如渗水、卡钻和塌孔的情况。一般在钻孔的过程中，发现孔中有小石粒或灰色和黄色且没有粉尘的物体时，就会发生渗水。如果钻孔已经达到标准的深度，就可以使用高压风，在孔内灌入清水进行清理。如果钻孔的深度没有达到标准就出现渗水的现象，要及时拔出钻具，先洗孔，再钻孔。如果渗水现象极为严重，要考虑锚索的黏合力是否符合工程施工的标准。如果没有达到标准，就要选择重新注浆。

7.4 锚索制作

通常应用0VM 系列锚具进行高边坡施工。在制作锚索之前，需要先检查钢绞线，确保每一根钢绞线的排列都是均匀的，并且没有弯曲。如果发现钢绞线不顺直，或是有机械损伤以及锈坑等，应该立即更换新的钢绞线。在制作自由段锚索时，应该对钢绞线应用防腐工艺，如涂抹黄油。之后，在外面加上一层PVC 软管。需要注意的是，在使用之前要充分检查PVC 软管的质量，一旦发生损坏等情况，则需要更换PVC 软管[9]。在安装过程中，要保证紧箍环和锚固段架线环的间距为75cm。在施工过程中，通常应用16号铅丝缠绕在紧箍环系上，并且保证缠绕的圈数要在2 圈以上。此外在自由段的施工中，需要在2m 间距处安装1 道架线环。

7.5 锚索安装

在安装锚索前，安装人员首先要查看锚索的型号是否正确，锚索编号是否一致，之后应用高压风对钻孔清理一遍，才可以进行锚索安装工序。需要注意的是，在高边坡施工过程中，需要保持锚索下料的精准性，张拉段的锚索应该预留150cm，不超过5cm 的误差。在距地面0.5m 以上的位置，建造锚索。为了防止受到阳光暴晒和下雨等天气影响，在制作锚索的过程中，需要搭建防晒、防雨棚[10]。一般锚索的长度达25～30m，并且有一定的重量。在施工过程中，需要人工运输锚索，所以要保证锚索与边坡的距离尽量短。在穿索的过程中，要将锚索顺直地放入孔内，避免发生偏离和弯曲的现象。

7.6 锚孔注浆

锚孔注浆通常在锚体安装以后，需要及时灌注水泥砂浆。通常在24h 以内，从孔底进行注浆，并且保证在注浆的过程中不能停浆。注浆的压力要控制在0.6～0.8MPa，并保证灌注的密度统一。第一次注浆完成后，待其凝固，在孔口处进行补浆。通常将水泥砂浆的比例控制在1∶1，纯水泥浆中水和灰的比例为0.4～0.45。完成注浆后，要清洁注浆枪、注浆管以及注浆套管，同时在进行注浆时，要安排相关人员记录注浆的施工过程。

7.7 格栅梁施工

在框架梁制造中，通常应用C30 钢筋混凝土现场浇筑而成。锚墩的面积为60cm×60cm×40cm，框架截面的面积为30cm×30cm，由6 根或7 根竖肋以及对应的横梁组合成1 片框架。

需要注意的是，在浇筑时尽量一次完成，如果一次不能完成浇筑，需要分两次完成时，在竖肋之间放置后浇带[11]。在2 片框架之间，设置宽度为2cm 的伸缩缝，并且填入沥青麻筋。首先对竖梁进行施工，与此同时在2 个竖梁之间的接点处，预留横梁钢筋。当竖梁建筑好以后，再进行横梁施工。先彻底清扫框架基础，再安装框架钢筋，可以达到稳固密实的施工效果。

7.8 框架梁施工

首先清洁滑坡的坡面，应用钢管来加固模板，避免在混凝土浇筑的过程中，发生模板破损和变形的情况，使模板一直处于同一平面内。在通常情况下，都是由两三根竖梁组合成一个锚索框架梁，梁体的截面一般为0.6m×0.6m，框架梁内含钢筋，梁体在基岩内10cm，并且预留4cm 的宽度进行伸缩。

7.9 锚索预应力张拉和锁定

在混凝土浇筑7 天后，应进行锚索预应力张拉。首先要核对油泵、压力表以及千斤顶的标定是否达到标准。在锚索张拉的过程中，第一步要根据荷载的25%依次增加力度，先稳压10min，第二步和第三步分别为5min，第四步将张拉的力度控制在110%。在张拉的每一步，都要对锚索长度进行测量，保证最后伸长的长度在预设的范围内。

7.10 锚头施工

在锚头施工中，外锚墩通常应用钢筋混凝土来筑造。在锚索锁定之后，应用结构为C25 的钢筋混凝土对锚头坑进行封闭。当锚索安装完毕之后，需要立即焊接钢垫板以及外锚墩钢筋。采用人工搅拌的方式制作混凝土，并且根据实际测量的倾角以及钻孔轴线浇筑外锚墩，振捣使其质地变得密实。需要按照图纸的要求掌握混凝土的强度。与此同时，也要根据施工图纸的要求，设计外锚墩的结构强度和几何尺寸。保证锚孔轴线和承压面钢垫板对接角度为90o，此外要保证锚孔轴线和定位管中心线重合。

8 结语

通过以上分析可以看出，在高边坡防护工程施工过程中，采用预应力锚索框架梁防护技术是极为有必要的。在施工过程中，技术人员以及参与施工人员要严格按照相关制度和施工标准进行工程施工，使高边坡更加稳固，进一步提升工程的整体效率。