高速公路邊坡防護中預應力錨索施工探討

毛德華

（中建新疆建工路橋工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830054）

1 工程概況

某高速公路合同段起訖里程K29+860～K36+300，路線全長6.44km。按雙向四車道高速公路標準建設，設計車速為80km/h，設計荷載采用公路-I級。本合同段主要工程項目為隧道工程、橋涵工程、路基挖填、防排水工程及防護工程等。其中，路基工程含路基挖土、石方1 423 478m3，挖淤泥13.9萬m3，光面爆破3 506.7m3，控制爆破石方30 476m3，路基填方67萬m3以上；針對本高速公路的邊坡問題，對其采取預應力錨索設計以達到公路邊坡的防護作用。針對該高速公路ZK31+500～ZK31+638段左側邊坡，邊坡設計最高為5級，各級邊坡設計坡率及防護加固工程措施為： 第一級1∶0.75～1∶1.25， 預應力錨索框架、非預應力錨桿框架等防護；第二級1∶0.75～1∶1.25，預應力錨索框架與鍍鋅網植草灌或客土噴播植草灌交錯，交錯間距8.0m；第三級1∶1.0～1∶1.25， 預應力錨索框架與客土噴播植草灌交錯，交錯間距8.0m；第四級1∶1.0～1∶1.25， 客土噴播植草灌；第五級1∶1.25，客土噴播植草灌。

2 施工技術分析

預應力錨索（桿）施工主要包括施工準備、錨孔鉆造、錨筋制安、錨孔注漿、砼結構鋼筋制作與安裝、混凝土澆灌、錨孔張拉鎖定和驗收封錨等工作流程。其中有兩個主要環節，一是錨孔成孔，二是錨孔注漿，其中錨孔成孔的技術關鍵是如何防止孔壁坍塌、卡鉆；注漿的技術關鍵是如何將孔底的空氣、巖（土）沉渣和地下水體排出孔外，保證注漿飽滿密實。在注漿漿體與臺座混凝土強度達到設計強度80%以上時，方可進行張拉鎖定作業。錨斜托臺座的承壓面應平整，并與錨筋的軸線方向垂直。錨具安裝應與錨墊板和千斤頂密貼對中，千斤頂軸線與錨孔及錨筋體同軸一線，確保承載均勻。

2.1 預應力張拉前后做技術交底工作

施工現場配置具備預應力施工知識和正確操作的項目部施工技術人員，張拉機械操作人員必須經培訓合格。施工現場具備確保全體操作人員和設備安全的必要的預防措施。實施張拉時，應使千斤頂的張拉力作用線與預應力筋的軸線重合一致。同時在錨索正式張拉前，應取10%～20%的設計張拉荷載，對其預張拉1～2次，使其各部位接觸緊密，鋼絞線完全平直。對于壓力分散型錨索，因各單元錨索長度不同，張拉應注意嚴格按設計次序分單元采用差異分步張拉，根據設計荷載和錨筋長度計算確定差異荷載，并根據計算的差異荷載進行分單元張拉。壓力分散型錨索各單元差異伸長量和差異荷載增量計算公式（以三單元共六束壓力分散型錨索為例）如下：

差異伸長量：

差異荷載增量：

式中：L1，L2，L3——分別為第一、二、三單元錨索的長度， 且L1＞L2＞L3；

ΔL1， ΔL2， ΔL3——各單元錨索在給定最終張拉（設計鎖定）荷載作用下的伸長量；

ΔL1-2，ΔL2-3——各單元錨索在給定最終張拉（設計鎖定）荷載作用下的差異伸長量；

σ——給定最終張拉（設計鎖定）荷載作用下鋼絞線束應力；

P——給定最終張拉（設計鎖定）荷載作用下單根鋼絞線束荷載；

A——單根鋼絞線束的截面面積；

E——鋼絞線的彈性模量；

ΔP1，ΔP2——分步差異張拉之第一、二步級張拉荷載增量。

錨索的預應力在補足差異荷載后分五級按有關規范或規定施加，即設計荷載的25%、50%、75%、100%和110%。在張拉最后一級荷載時，應持荷穩定10～15min后卸荷鎖定。錨索鎖定后48h內，若發現明顯的預應力損失現象，則應及時進行補償張拉。

2.2 預應力錨索張拉過程

對預應力筋和錨、夾具的安裝檢驗；張拉設備由有資質的試驗單位進行標定，確定油壓與張拉力關系公式。通過搭設張拉操作平臺，采用鋼管支架

加木板搭設平臺放置千斤頂。安裝工作錨板，夾片，并將夾片輕輕敲實，然后安裝千斤頂、工具錨、夾片。安裝時使千斤頂與錨墊板垂直。張拉時開動油泵，給千斤頂張拉油缸緩慢供油，直至油壓設計值。預應力筋的張拉采用以應力控制為主，伸長量為輔。

張拉完成后采取錨固，輕輕松開油泵截止閥，使油壓緩慢降至零，則完成了對鋼絞線的錨固。油泵向回程油缸供油，活塞慢慢回程到底。卸下工具錨。千斤頂、限位板。張拉最終鎖定后將錨具外多余的鋼絞線須用機械切割，并應留長5～10cm外露錨索，以防滑落。采用砂輪機切斷，嚴禁使用電弧切割，以免火花燒傷接觸處的鋼絞線，降低強度。

3 施工注意事項

對于高速公路路塹邊坡土石方開挖施工，應嚴格按照具體有關設計要求進行。對于設有錨固工程的邊坡工程開挖，嚴格按照從上至下的開挖施工順序逐級開挖，待上級邊坡錨固工程全部實施并產生加固作用后方可進行下級邊坡的土石方開挖作業，逐級開挖，逐級加固，直至全部防護工程結束，確保坡體穩定和結構安全。尤其對于陡坡加固段邊坡，除要求嚴格按“開挖一階，加固一階”的原則進行外，其單階施工工序如下：開挖上部4m，施打預應力錨索（桿）→注漿，至齡期后30#槽鋼預張拉→開挖下一個4m坡面，同上施工坡面錨索（桿）并預張拉至全階坡面→澆筑框架梁（跳開分片解除，澆筑砼3～7d后預張拉30%～50%）→框架梁砼達到強度張拉至設計噸位→施工下一階坡面。

錨索（桿）預張拉方法一般是采用軌枕或槽鋼等構件作為坡面反力抑制結構，預張拉宜在錨孔注漿施工完成7d后進行，預張拉力值不超過設計拉力值的30%?？蚣芎偷亓喉攀┕r，應按設計框架或地梁間隔分批解除預張拉，嚴禁大面積一次性解除。逐片解除，逐片澆灌框架或地梁混凝土，并及時按設計要求進行張拉鎖定，必再時在地梁或框架混凝土澆灌完成7d后進行預張拉，預張拉力值不超過設計拉力值的50%。張拉時油泵的使用方法

張拉時，開動油泵，張拉油缸進油后退，張拉鋼絞線束；同時調節節流閥，以控制油壓高低和張拉速度。在活塞外伸時，工具錨夾片可自行夾緊鋼絞線。工作錨中的夾片此時因受限位板的支托，只可被帶出一些而不會很多。當活塞行程還余10～20mm時，立即停止供油，此時可將節流閥回旋，同時回轉截止閥。由于鋼絞線的回縮，活塞將備拉回若干毫米，這時工作錨的夾片被帶入而自行夾緊。關閉截止閥，節流閥控制升壓，活塞回程，留10～20mm即可停泵，至此完成一次張拉循環。如果鋼束較短，可一次達到張拉控制應力σk；如果鋼束較長，一次達不到要求，則必須進行二次張拉，每一輪的初始油壓為上一輪的最終油壓。此時，自動工具錨的夾片已與錨板自行脫離，因此二次張拉前需將工具錨夾片重新推入工具錨板錐孔中，重復以上動作，反復張拉，直到達到設計要求為止。

若有滑絲現象，則采用千斤頂和卸荷座，將卸荷座支撐在錨具上，用千斤頂張拉滑絲鋼絞線，直至將滑絲夾片取出，換上新夾片，張拉至設計應力即可。同時針對斷絲的處理，應當提高其他鋼絲的控制張力作為補償，但在任何情況下最大超張拉力不得超過0.8Rby（鋼絞線）。換束、卸荷、松錨，換束、重新張拉至設計應力值。另外在張拉過程中為防止工具錨退不下來的情況，在安裝工具錨時，在錨環內壁涂退錨靈。

4 結語

通過對某高速公路某標段地質災害的調查，對其采取預應力錨索抗滑支擋結構進行治理，詳細地總結了預應力錨索的工程施工現場檢測及其相應的施工工藝，為同行提供參考。

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[2]程俊武.預應力錨索在路基邊坡防護中的應用[J].中國市政工程，2011， 31（2）： 31-33.

[3]姜軍.巖石錨固技術在公路工程路基防護施工中的應用[J].科技信息：學術研究，2007，23（7）：11-15.