公路高边坡支护预应力锚索施工技术

李健

（石家庄市交投津石高速公路建设管理有限公司深正分公司，河北 石家庄 050000）

1 工程概况

某公路标段与国道相邻，表层土体以残破砾质黏土为主，下伏岩体为燕山期花岗岩，节理发育。该标段边坡高度大且坡度陡，在坡脚处有应力集中的现象，支护措施从上到下分别为浆砌片石网格植草、实体式浆砌片石护面墙与预应力锚索地梁。结合边坡所在位置的地形特点，将锚索地梁作为主要支护措施。

2 施工准备

预应力锚索施工开始前，应先做好以下各项准备工作。

（1）对于地下水位相对较高的部位，需将地下水状态与水质等调查清楚，同时确定地下水的存在是否会给边坡支护施工造成影响[1]。

（2）对工程设计过程中考虑到的所有障碍物及埋设物进行深入核查。

（3）明确工程周围实际状况与既有建筑物状态，由此预测出所有可能发生的问题，并制定针对性措施。

（4）对成孔时产生的污水做好废物处理，采取合理有效的处理措施。

（5）调查现场施工空间及临时道路，制定相应的保证措施，确保施工得以顺利完成。

（6）对施工所用各类原材料与设备进行全面检查。

（7）在锚索孔钻孔施工中，利用钢管或门架进行钻孔平台的搭设，确保其保持稳固，以便于钻机就位[2]。

3 成孔施工

成孔施工必须按照相关设计要求进行，以保证成孔质量。本次成孔所需钻机为MGJ-50 与QZJ-1008 型水平钻机，并配备1台ZHP-700型空压机。

（1）按照设计要求，由测量专业人员在开工前准确标定孔位，设好标桩与编号。在开钻之前二次复测钻机就位情况，钻机就位必须达到准确和稳固，以免在钻进过程中发生位移。

（2）开孔角度误差需控制在±1°以内，完成钻机就位后，锚杆和钻孔之间的水平与垂直方向距离误差都应小于50mm[3]。

（3）采用风动冲击回转钻进方法辅助长螺旋干钻、风动潜孔锤冲击回转方法进行钻进。

（4）在钻进至设计要求的深度后，将钻机撤走，然后用高压空气进行清孔，将钻孔的粉尘与水清除干净。

在成孔施工时，应注意以下几点：

（1）钻孔应采用干钻，切勿水钻，否则岩体自身工程地质条件将被恶化，影响孔壁形成后的黏结性能。

（2）钻孔的倾斜角度按20°控制，实际偏差不能超过1°。另外，实际的钻孔深度应比设计提出的要求大0.2m[4]。

（3）钻孔时要对各孔地层发生的变化、实际钻进状态和地下水等各类实际情况进行严格的记录，若发现地层松散且破碎，应立即进行跟管钻进，保证钻孔完整，避免塌孔。一旦塌孔，需在停钻的同时进行灌浆，在灌入的砂浆达到初凝状态后，开始扫孔钻进。

（4）钻孔结束后，需使用高压空气进行全面清孔，注意孔底不能存在积水，否则会影响到砂浆和孔壁之间的黏结。

（5）钻孔时应认真做好各项记录，如果实际的地形条件和设计不相符，应立即上报各部门，做好变更设计。

4 锚索制作

4.1 下料

锚索的下料长度需要与最短张拉长度相适应，具体可按照以下公式计算得出：

式（1）中：L为锚索的下料长度（m）；L0为设计长度（m）；a为外锚头厚度（m）；b为锚具的总长（m）。

下料过程应使用砂轮切割机，不可进行电焊与气割，否则钢筋将由于受热而损坏，导致抗拉强度大幅降低[5]。

4.2 编索

编束需在工棚中进行，在编束开始前应先检查钢绞线的外观，确认是否保持顺直，并均匀排列，做好除锈和除污，当发现机械损伤与锈蚀时，需在编束前将其剔除。在编束的过程中，应根据设计图纸进行安装，确保编好的锚索达到顺直。

5 锚索安装与一次注浆

清孔结束后，对锚索的编号和孔号进行核对，确定是否一致，锚索的安装可充分利用其自重进行，辅以必要的人力及机械，将锚索缓慢推送至孔内，然后使其自然下滑到孔底，在此期间不可随意敲击，更不允许悬挂任何重物。在下入锚索的同时，还需放入注浆管。

一次注浆的材料以水泥砂浆为主，强度应达到25MPa 以上。具体的注浆程序为：利用压缩空气清孔，将孔内的积水与残渣清除干净；将锚索和注浆管平顺，并缓慢推送到钻孔中，使其自由下滑到孔底；通过注浆管灌入水泥浆。当采用锚杆时，需进行高压注浆，在锚固段的上界面安装隔离塞，并在孔内放置排气管；浆液应提前搅拌均匀，并做到随搅随用，在浆液达到初凝状态前用完，并防止杂物进入到浆液中；如果注浆中途停顿很长时间，则要在恢复时用清水对注浆泵与整条管线进行润滑；注浆管实际插入深度按照与孔底相距5～10cm的距离控制；当孔口处有浆液溢出或孔内的排气管不再排气时，方可结束注浆；如果在注入的浆体达到硬化后依然不能将锚固体充满，则要进行适当的补浆[6]。

6 地梁制作

6.1 钢筋绑扎

（1）先对边坡进行必要的修整，将凸出的部分削平。

（2）在边坡表面设置短钢筋锚钉，并准备厚度和保护层相同的砂浆垫块。

（3）完成以上工作后开始绑扎钢筋，并用砂浆垫块将钢筋垫起，和边坡表面保持适当距离，同时和短钢筋锚钉之间相连。

6.2 立模、支撑

（1）立模开始前，先对钢筋的施工质量进行检查，同时做好记录，经检查确认合格后方可开始立模。

（2）在模板表面均匀涂刷一层隔离剂，方便脱模，对模板的拼装应达到平整和严密。

（3）将模板支立好后，对其进行加固。

（4）立模完成后做好质量检查，同时做好相关记录。

（5）按照相关规范的要求进行混凝土浇筑。

7 锚索张拉

张拉需在注浆完成后且注入的浆液达到固结后进行，在一般条件下，往往需要连续养护28d的时间才能达到张拉要求，这样势必会影响工期。对此，施工时可在浆液中掺入适量早强剂，以缩短达到要求强度的时间。

在锚索张拉过程中，应注意以下几点：

（1）张拉开始前，整平承压支撑构件平面，然后对台座与锚具进行安装，使其与锚索的轴线方向保持垂直。在安装千斤顶的过程中，千斤顶轴线应尽可能处于同一条直线，同时，不能将锚头处压弯。

（2）安装千斤顶与油泵前，先对其进行准确的标定，然后严格按照相关规定进行张拉。张拉过程中，应事先对油泵各个阀门实际工作情况进行检查，确认油管是否保持畅通，防止在张拉过程中油泵异常导致张拉失败。

（3）锚索张拉必须严格按照规范的程序进行，尽量避免对临近锚索造成影响。

（4）在正式张拉开始前，应对锚索实施二次张拉，实际的张拉力按照0.1～0.2N 控制，确保锚杆的所有部位接触都能达到紧密，且杆体保持平直。

（5）张拉控制应力需按照锚索自身极限抗拔力的60%控制。

（6）张拉荷载的施加应分级进行，不可一次性施加到锁定荷载，具体按表1要求进行。

表1 张拉荷载分级与观测时间

表1 中，Nt表示锚杆的设计轴拉力，即最终的锁定荷载。将荷载施加至锁定荷载的1.1 倍后，当为砂质土时，需连续观测10min 的时间，当为黏性土时，需连续观测15min 的时间，若变形没有明显的变化，即可卸荷至锁定荷载。

8 二次注浆与封锚

二次注浆所用浆液和内锚固段完全相同。超试拉结束后，方可对张拉段实施封孔灌浆，在灌浆达到最后5m 时应进行循环灌浆，在出浆浓度和进浆完全相同时，即可结束灌浆。在灌浆结束1d 后，检查每个钻孔是否完全灌满，若发现没有灌满的钻孔，应立即进行复灌，以保证灌浆达到饱满和密实。注浆过程中，应对浆液的浓度及注浆压力予以严格控制。

张拉与锚孔注浆均完成后，从锚具开始量出5cm长的钢绞线，将其余部分截去，然后浇筑强度等级为C20的混凝土，将锚头完全封闭。钢绞线外露长度不可过大，以免造成破坏。

9 施工质量与安全环保控制

（1）在锚索孔施工中应注意：钻孔直径应比锚束直径至少大出40mm，同时，不能比图纸要求的钻孔直径小；在开孔过程中，钻孔位置的偏差不能超过10cm；在造孔过程中，孔深偏差不能超过20cm，且钻孔方位角的实际偏差不能超过1°。

（2）在编束与穿索过程中应注意：施工时使用的钢绞线材质必须达到设计与相关规范提出的各项要求，具备齐全的合格证明与抽检报告，使用前应认真开展施外观检查，确认是否锈蚀与缺损，若存在，则不可在施工中使用。预应力锚束施工完成后，应按照设计及监理工程师的要求进行随机抽样检验，检验数量要达到3束以上。抽查合格标准需将应力控制作为基准，要求实测值不能超出设计值5%，且不能小于设计值3%。若验收试验和完工抽检合并进行，则试验数量应达到总数量至少5%。

（3）在锚固段和张拉段灌浆施工过程中应注意：施工时使用的灌浆材料及其配比和强度等级都应符合设计要求；在灌浆过程中，需将灌浆压力控制在0.3～0.5MPa范围内，并闭浆15min的时间，确保进浆量和排浆量达到一致；实际灌浆数量应比理论值略大，且回浆的比重不能比进浆小。

（4）在外锚头浇筑施工中应注意：基础表面不能存在松动的块石，施工前需将岩石表面清理干净；注浆管的具体浇筑位置应满足设计要求；在浇筑的同时应做好振捣，确保浇筑的混凝土达到密实，且强度满足设计及规范的要求。

（5）在锚索张拉施工中应注意：锚索张拉必须严格按照规范的程序进行；各级实际张拉力和理论计算得出的伸长量都要满足规范要求；在提升张拉荷载的过程中，提升速度不能超出设计张拉力1/10，现场施工人员应予以严格控制。

（6）在锚束的所有施工均结局后，需按照要求向监理工程师申请进行验收，根据监理工程师提出的相关要求提交相关资料。将抽检记录提供给监理工程师后，将其作为完工验收资料。

（7）除以上质量控制要求外，施工中还应重视并加强安全及环保方面的控制，其具体内容包括：①锚索施工开始前，做好边坡检查及实时监测，同时，及时清理施工范围内存在的松动块石，以免造成安全隐患；②开工前，对全体作业人员开展严格的安全培训与技术交底；③在锚索张拉过程中，应在主要路口及危险性相对较大的部位设置警示牌，以免发生危险，造成伤害事故；④脚手架施工必须严格按照相关规范及方案的要求进行，在施工现场对各类材料进行分类堆放，同时，做好挂牌，以便施工分辨，避免混淆；⑤现场对风管、水管及电路电线的布置都应达到平、直、顺，不可胡乱拉设，并设好各类安全标志；⑥施工道路应始终保持畅通，没有积水和尖锐的硬物存在；⑦施工人员必须严格执行挂牌上岗制度，并在进入工区之前按照要求将安全劳保用品佩戴齐全；⑧施工时产生的污水与废水都应经过严格的处理才能排放，以免对工区附近的水源造成污染；⑨施工时产生的不合格混凝土及剩余的混凝土不可私自处理，应按照要求进行集中处理；⑩其他未尽事宜，应按照相关规范与合同要求执行。

10 结语

综上所述，预应力锚索是现阶段公路高边坡常用的支护方式，具有良好的支护效果。目前，该公路标段的高边坡预应力锚索支护施工已经顺利完成，经检查确认，整个支护体系稳定可靠，效果显著，表明所用施工方法合理可行，可为其他公路的高边坡支护提供技术参考。