探讨某路基边坡防护的锚索技术

李奎

（湖南华达工程有限公司，湖南 长沙 410000）

路基边坡失稳滑塌是公路工程建设的施工难点，也是影响工程质量的重要因素，为提高道路边坡稳定性、改善工程质量，常采用预应力锚索技术，该技术在路基边坡稳定方面作用显著，因此文章总结路基边坡防护的锚索技术，具有十分重要的意义。

1 高速公路边坡防护设计原则及防护措施

1.1 边坡防护设计原则。水泥喷射、浆砌片石是传统路基边坡防护措施，对边坡稳定效果一般，施工成本较高，并威胁周边生态环境，不符合绿色发展理念。因此需探究新的路基边坡防护措施，保障边坡稳定的同时体现绿色理念，并降低成本支出。

1.2 高速公路边坡常用防护措施。路段、地质情况不同，选择的边坡防护措施不同，常见工程防护措施包括柔性防护、边坡锚固防护、骨架坡面防护等。小坡度、地质环境好的路段可种植绿色植被稳定路基边坡，边坡坡度稍大，易于种植的路段可选用生物防护措施，其他路段可选择边坡锚固防护或骨架坡面防护措施。选用边坡锚固防护措施，在锚索安装时应确保水灰比、注浆压力和钻孔准确性。

2 工程概况

某 高 速 公 路K16+197.5 ～K18+504 段， 全 长2306.5m，该项目地质情况复杂，设计方为针对性采取适宜的设计方案，对该工程现场进行了调查，其中桩号K17+940-K18+100 区段内产生较为严重的山体滑坡。设计单位依据实地调研，结合区域地貌、地质特征，选择采用“全面排水+调整滑坡体纵坡+锚索地梁加固”的综合处理措施，进行路基边坡防护。文章选择滑坡体中的K17+940～K18+100 段（见以下平面位置为图1，立面图形式为图2），全长160m，作为实际工程案例进行综合探究。

图1 项目位置地形图

图2 17+940～K18+100 右侧段边坡锚索防护立面图

3 工程边坡加固项目采用的方案

3.1 全面排水施工，在右方最高边坡的坡顶位置设置梯形截水沟（见图3 及图4）；并在一、二级边坡坡面位置设置导水孔并安装导水管，导水管直径为60mm，塑料材质。

图3 山坡顶截水沟（土质段采用浆砌片石、石质段直接抹水泥砂浆）

图4 山坡平台位置截水沟形式

3.2 滑坡体右方边坡加固，第一级边坡K17+944～K18+100 区段通过6m 高挡土墙及人字形混凝土骨架植草防护，挡土墙为强度等级为C20 混凝土，并在距墙角500mm 位置处设深层排水孔，采用梅花形设置，间距2m，长20m；第二和第三级边坡通过锚索地梁进行植被防护，4Φj15.24 预应力锚索，地梁横向间距3m，纵向3排，各锚孔设计吨位500KN，锚固段长度为8～12m；第二级边坡K17+944～K17+952 及K18+079～K18+093 区段和第四级边坡均通过喷洒草籽等方式进行绿色防护。具体防护情况如图5 所示。

图5 K17+940～K18+100 段右侧边坡加固工程方案示意图

3.3 施工、运营时监测：为实时掌控边坡稳定状况，在K17+980、K18+050 两断面位置设置监测孔，监测孔间距不低于30m，深度不得低于25m。施工时要确保每天监测1～3 次，道路运营时每周监测1～3 次，监测内容要全面结合滑坡体的具体情况确定，重点是位移、地下水位等。

4 锚索施工原理

4.1 根据技术方案先后对边坡实施开挖和修正，然后依据技术规定对假定滑动面土体实施钻孔处理。当钻至指定部位，进行孔道设置。孔道口部为锚索自由端，底部为锚索锚固端。锚筋通过钢绞线制作后，经孔底安装到外部孔道口。然后进行微膨胀水泥灌注，养护一段时间后，水泥浆体与孔道会全面融合，进而起到加固边坡稳定的性能。

4.2 锚索主要分为锚头、自由端和锚固段三部分。而锚固段又包含内部和外部锚固段两部分，外部锚固段主要起张力作用，内部锚固端主要是用来固定锚索。自由端主要是为锚头传送拉力。锚索结构示意图见图6，锚座及配筋大样见图7。

图6 锚索结构示意图

图7 锚座及配筋大样图

4.3 锚索安装中最重要的工艺是锚固施工。预应力锚索因技术性强、工期长、工艺复杂等特性，通常在路基边坡防护中应用较为广泛。

5 预应力锚索施工技术要点

5.1 锚索造孔施工要点。锚索施工中，锚索钻孔直接决定着锚固施工的成败。笔者结合自身多年技术经验，并参考借鉴了大量相关文献，整理出了该高速公路项目在不良地质状况下的锚索钻孔施工重点如下：作者根据多年施工经验，总结出了本项目在特殊地质条件下的锚索钻孔作业流程，操作流程图如图8 所示：（1）锚索孔布置时必须定位准确、设置合理；同时确保钻机稳定、可靠、安全；（2）通过精确测量对钻孔导向架进行调整，确保其倾角控制在30 度左右，并对倾角实行实时监测，严格保证其处于规定范围内；（3）为有效避免施工中路基边坡出现失稳现象，可结合具体情况采用干钻方式施工；（4）为便于后期施工，钻孔深度必须要钻至设计深度下30cm 处；（5）结合边坡实际情况对钻机位置及角度实施综合安置。当钻进0.2～0.3m 时要对钻孔的倾斜状况进行检查，并对钻孔角度实施严格校核；钻孔时，结合边坡周围具体地质状况，合理确定钻孔的相关参数。

图8 全液压钻机紧跟开挖面锚索造孔工艺流程图

5.2 锚索制造及安装要点。根据设计图纸对锚索的材质、规格、质量证明文件等相关信息进行全面检查，从根本上保证原材料的质量满足设计及规范要求。

（1）预应力锚索选择4Φj15.24 高强度低松弛、无粘结钢绞线，其标准设计强度不低于1860Mpa；（2）预应力锚索每孔设计吨位500KN，选用OVM15-4 型锚具；（3）结合实际地质状况，合理确定锚孔深度及锚固长度。

5.3 锚索的注浆要点。（1）锚索注浆选择强度等级为P.O42.5R 的硅酸盐水泥；针对破碎部位，则可应用水灰比为1：1～0.45：1 的水泥浆进行注浆补强。（2）钻孔浆体水灰比在完成束线施工后，要减少减水剂的掺量，使其降低到1%左右，而水灰比也由原来的1：1～0.45：1 将至0.38：1。（3）适当增大注浆压力可有效提升注浆质量和效率。通常状况下通过插入注浆管和封堵管口的方式提高注浆压力；（4）锚索注浆时，为有效避免注浆管堵塞，在注浆前要全面了解水泥砂浆的和易性等特性，以确保其达到设计要求。

5.4 张拉、锁定和封锚锚索要点。结合锚索材质、受力情况等因素合理选用张拉器具，先将张拉过程中的每项控制指标准确计算出来，并将数据输入张拉仪器，确保张拉严格按设计要求实施：（1）锚索张拉时，严格保证各设备性能指标、锚墩强度、注浆强度等技术指标满足要求；（2）锚索张拉充分结合边坡实际工况，采用间歇式张拉的方式进行张拉作业。先将其张拉至设计值的90%，14 天后再次进行张拉至设计标准的110%。然后采用检测仪器对锚索实施全面检测，确保相关指标满足设计要求后进行封锚作业；（3）该工程锚索张拉采用分组别、分等级、单根张拉的形式。根据分级、分组情况先后对各钢绞线实施预应力张拉，然后根据标号实施二次张拉；张拉时要进行逐级加载，并严格控制加载速率，确保处于0.2σcon/min 范围内；（4）待钢绞线完全张拉、锁紧后，要对锚具和钢绞线的质量实施全面检查。清除剩余钢绞线，并采用水泥对锚头实施封闭处理，然后将现场清除完毕。

6 检测锚索施工质量、边坡稳定情况

6.1 检测锚固工程施工质量。锚索施工完成后，需进行抗拔性能、锚索长度、张拉质量检测，综合评估锚固工程施工质量。

（1）抗拔性能检测：1.5 倍设计荷载下，锚索伸长量无异常，状况良好符合标准值；（2）锚索长度检测：锚索长度不足值不应超过0.5m，且全长不得低于设计值的90%；（3）张拉质量检测：锚索张拉荷载检测值应满足设计荷载的0.9～1.1 倍，且张拉后锚索状况良好，伸长量完全符合标准要求。

6.2 监测边坡稳定情况。以锚索地梁加固法进行路基边坡加固，在失稳滑坡体附近设置监测点，监测锚索位移情况，观测期为一年。数据显示，随时间的增加尽管锚索应力存在下降趋势，但边坡稳定性呈现整体上升趋势，并且锚索应力远远高于设计警戒值。

7 结论

路基边坡失稳威胁道路工程安全，近些年来随着我国道路工程建设项目的增加，该问题成为影响施工质量的重要因素。施工方法、地质环境、技术水平等是决定道路施工质量的重要指标，也是影响路基边坡失稳状态的关键环节。高速公路山体滑坡段治理，应坚持确保边坡稳定，体现绿色理念，并降低成本支出为原则。边坡治理预应力锚索施工，应以锚索加工、造孔、注浆、张拉、锁定、封锚这六个方面的工序质量为控制重点，全面提升锚索施工方案的整体稳定效果。