研究滑坡治理中壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索的具體運用

李國熙

（廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站 廣西桂林 541004）

研究滑坡治理中壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索的具體運用

李國熙

（廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站 廣西桂林 541004）

由于壓力分散預(yù)應(yīng)力具有結(jié)構(gòu)合理、工藝靈巧、適應(yīng)性廣、施工速度較快以及造價低廉等優(yōu)勢，在各工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在滑坡治理工程中采用了該項技術(shù)，經(jīng)過近一年的運轉(zhuǎn)表明，效果良好。本文就該項工程治理方案中的預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行介紹和研究。

滑坡治理；壓力分散型；預(yù)應(yīng)力錨索

1 前言

壓力分散型錨索是采用無粘結(jié)鋼絞線，借助按一定間距分布的承載體（無粘結(jié)鋼絞線末端套以承載板和擠壓套），使較大的總拉力值轉(zhuǎn)化為幾個作用于承載體上的較小的壓縮力，避免了嚴(yán)重的粘結(jié)摩阻應(yīng)力集中現(xiàn)象，使在整個錨固體長度上粘結(jié)摩阻應(yīng)力分布均勻。理論上壓力分散型錨索承載性能優(yōu)于普通拉力型錨索。

2 工程概況

該工程的滑坡主要分布在主干道K9+720至K9+840段，滑坡前緣的寬度大約為120m，而沿著軸向的長度約為130m，滑坡軸向由北東至南西，向南西方向滑行。滑坡的平面形態(tài)呈現(xiàn)“葫蘆”形，坡面向南西傾斜。而粉質(zhì)的泥巖以及砂巖的傾斜度為向北東40°，傾斜角度為35°。滑坡則向著基巖傾向的反方向滑動，當(dāng)滑坡的前緣有滑動鼓丘出現(xiàn)時，滑坡前緣會有鼓脹裂縫分布，跟滑動的方向呈九十度角，滑動的長度為0.5～1.0m，寬度為10～20m。滑坡后緣以及中上部的松樹都會順著滑動的方向發(fā)生倒伏，“醉漢林”的狀態(tài)便由此產(chǎn)生。

該工程的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索呈現(xiàn)分散型的狀態(tài)，錨索部分的拉力主要是由兩個載體單元在不同位置的錨孔來承擔(dān)，均勻的分布錨索的拉力，對錨索拉力集中存在的拉力缺陷進(jìn)行克服。一般情況下，3根無粘結(jié)鋼絞線內(nèi)錨于鋼質(zhì)承載體則會構(gòu)成一個整體的承載體單元，而鋼絞線則是將特制擠壓簧與擠壓套對稱的錨固在鋼制載體上，單根的連接強度要高于200kN。位于中風(fēng)化砂巖處的錨固段位長度為5m，而位于強化風(fēng)粉質(zhì)泥巖地層的錨固段長度為6m。該結(jié)構(gòu)中的錨索拉力會轉(zhuǎn)變成壓力，并作用于錨固體砂漿體上傳遞力，普通錨索在傳遞受力時，會使得錨固體砂漿混凝土受拉，而砂漿混凝土的受壓能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)比受拉的能力大，因而受拉后的錨固體砂漿混凝土極易被破壞；壓縮型的錨索固體砂漿混凝土在壓力的作用下，會發(fā)生橫向的變形，跟周圍的巖體更緊密的結(jié)合在一起，使得錨固力進(jìn)一步加強。就理論而言，在中風(fēng)化以及中風(fēng)化以下的地層中，跟普通型的錨索相比，壓縮分散型的錨索的錨固能力明顯較好。此類的錨索，由于其合理的機(jī)理以及簡單的結(jié)構(gòu)，在整個錨固段上均勻的分布了所有的荷載，因而在巖土錨固工程中被工程技術(shù)人員所重視，并在工程實踐中得到了廣泛的運用。錨索具體結(jié)構(gòu)見圖1。

3 施工工藝

預(yù)應(yīng)力錨索施工工藝主要有鉆孔、制作并安放錨索、注漿、錨墩（鎖梁）澆筑、預(yù)應(yīng)力錨索張拉、封錨等六個主要施工工序，具體流程如圖2所示。

3.1 鉆孔

3.1.1 搭建腳手架、安置鉆機(jī)就位

將腳手架搭設(shè)在放好樣的孔位上，并安裝鉆機(jī)就位，安裝鉆機(jī)時，要遵循四字方針“正、平、穩(wěn)、固”，避免鉆機(jī)在受力后發(fā)生搖擺以及位移。

3.1.2 施鉆

圖1 錨索設(shè)計結(jié)構(gòu)圖

圖2 錨索施工工藝流程圖

（1）錨索施工中，確保工程質(zhì)量以及工期的關(guān)鍵程序便是鉆孔，在本工程中，設(shè)計的錨索孔的直徑為1.3cm，水平傾斜角度為25°。利用Yra150型錨索專用鉆機(jī)完成鉆孔施工，用吊車垂直升降鉆機(jī)，人工水平移動鉆機(jī)，工作的平臺長和寬都是4m。

（2）鉆進(jìn)技術(shù)措施：①由于滑坡土體的穩(wěn)定性較差，為了避免鉆進(jìn)受地表水的影響，需要由低處向高處進(jìn)行鉆孔施工，即先在主干道進(jìn)行施工，而后進(jìn)行后續(xù)施工。②為了有效排渣并對孔壁進(jìn)行修正，干鉆時要多提動鉆具，并禁止使用清水沖洗鉆進(jìn)。③一旦孔壁出現(xiàn)坍塌，要使用護(hù)壁液對其進(jìn)行保護(hù)，而后才能夠繼續(xù)鉆進(jìn)施工。

（3）校正孔深。根據(jù)設(shè)計的有關(guān)要求，鉆孔延長的長度不能夠超過1m，完成鉆孔后，要利用鋼卷尺孔深進(jìn)行校正，保證孔深的誤差小于1‰，并對原孔的深度進(jìn)行保留，誤差大于1‰時，要對誤差存在的原因進(jìn)行查明，并按照實際的孔深對其進(jìn)行修正。

（4）預(yù)防并測定孔斜。①安裝鉆機(jī)時要做到周正，保持其處于水平狀態(tài)，確保其溫度，立軸的角度要正確。同時，需要增強鉆具的剛度，并按照地層巖性的差異采用最為合適的鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)。②為了確保立軸的角度跟錨孔角度方向始終保持一致，需要經(jīng)常使用刻度羅盤或者水平尺對主軸鉆桿的角度進(jìn)行測量，一旦角度出現(xiàn)偏斜的問題，要及時的糾正。

3.2 清孔

當(dāng)鉆孔的深度與原先設(shè)計的深度一致時，可以采用高壓空氣，將鉆孔中的巖粉以及水都清除出空外，確保孔底不會有淤水存在，從而有效增強水泥漿跟孔壁巖體之間的粘結(jié)度。

3.3 制作并安裝錨索

制作錨索時需要使用無粘結(jié)性、松弛度較低的預(yù)應(yīng)力鋼鉸線，直徑為15.24mm，強度為1860MPa。因為要根據(jù)實際的地質(zhì)情況調(diào)整鉆孔的深度，編索的長度要再確定鉆孔深度后而定，截取的無粘結(jié)鋼絞線作為張拉段，總長度要比錨索鉆孔深度長1.5m。利用砂輪切割機(jī)對鋼筋切割進(jìn)行下料，為了避免鋼筋會受熱損傷或者抗拉強度降低，則不能夠使用電焊。安制綁扎載體以及承載體時，需要使用專用彎折機(jī)將鋼絞線彎折，并把這幾個獨立的單元體綁扎在一起，形成錨索束。完成綁扎后，要對其進(jìn)行檢查，檢查合格后方能在錨索體內(nèi)制入。在孔中同時注入注漿管以及錨索體，注漿管的直徑為30mm，切記不能夠綁死鋼絞線。管端與孔底的距離為5cm，間距2～3cm綁架線環(huán)，在架線環(huán)中孔穿過注漿管，一直穿到鋼絞線的底部。為了便于注漿，要求注漿管要比鋼絞線的總長度多2m。在錨孔中順直的放入錨索，并在孔外預(yù)留1.5m當(dāng)作張拉段，下索前可以使用高壓風(fēng)將孔內(nèi)的粉塵清除，等到粉塵都清洗干凈后才能夠在孔內(nèi)布置錨索。

3.4 注漿

建議使用二次注漿法進(jìn)行注漿，材料則使用純水泥漿，第一次注漿漿液中，水灰比要控制在0.45～0.5之間，第二次漿液的水灰比則控制在1：1之間，漿體的強度不能夠小于25MPa。在孔底插入注漿管進(jìn)行反壓注漿，注漿時，要從孔底緩緩的抽出注漿管，為了保證注漿壓力要在孔口采取止?jié){的措施。要均勻的攪拌注漿漿液，以便隨攪隨用，完成初凝前就需要進(jìn)行注漿施工，避免在漿液中有石塊以及雜物混入，注漿作業(yè)時，由于中途停止的時間比較長，在具體的施工中，需要利用水或者稀水泥漿對注漿泵以及注漿管進(jìn)行潤滑，一旦孔口有漿液溢出，就可以停止注漿了。第一次注漿時，需要利用GYZS擠壓泵送進(jìn)行第二次注漿，從中間注漿管中注入漿液，漿液流經(jīng)預(yù)留孔后會向外孔的地層發(fā)生劈裂，待漿液固結(jié)后，會形成比孔徑大的水泥球，能夠有效的增強錨固段的抗拉力，注意第二次壓漿最終灌壓力為4MPa。

3.5 澆筑錨墩（鎖梁）

在進(jìn)行鎖梁混凝土施工時，澆筑混凝土要嚴(yán)格遵循《混凝土施工與驗收規(guī)范》的有關(guān)要求進(jìn)行施工。綁扎鋼筋時，要根據(jù)具體的設(shè)計要求進(jìn)行，不能夠踩踏鋼筋網(wǎng)，防止鋼筋網(wǎng)受力后變形，澆筑混凝土?xí)r要注意連續(xù)性，盡可能的縮短混凝土灌注中斷時間。

3.6 預(yù)應(yīng)力錨索張拉

張拉錨索預(yù)應(yīng)力時，常使用的設(shè)備包括：YCW100型千斤頂、ZB4500型高壓油泵及HVM錨具等，在張拉前需做好張拉機(jī)具的標(biāo)定。張拉錨索時要分步驟分批次進(jìn)行，第一次先預(yù)緊張拉每根鋼絞線，在每根鋼絞線上施加50～100kN，第二次張拉要分級進(jìn)行，設(shè)計的預(yù)應(yīng)力為15%、25%、50%、75%和100%，其穩(wěn)定時間前四級為5min，最后一級穩(wěn)定時間30min，然后鎖定。

3.7 封錨

完成張拉后，待所有因素都與設(shè)計的要求相符后，要對錨具進(jìn)行測量，量出5cm的鋼鉸線，截取多余的錨索后澆筑C20混凝土對錨頭進(jìn)行封鎖，避免錨索受到環(huán)風(fēng)化的侵蝕，減少錨索的使用壽命。

4 試驗檢測

完成工程施工后，要對錨索單索的固力進(jìn)行驗證，確保其符合相關(guān)的設(shè)計，按照設(shè)計的要求對13根錨索進(jìn)行了抗拔試驗。檢測儀器采用YCW120型千斤頂及ZB-500型電動油泵進(jìn)行加壓，計量器為SC120T數(shù)字測力儀，所用儀器均經(jīng)過計量部門檢定。

試驗方法和步驟：

由于該場地的錨索為工程錨索，不允許進(jìn)行破壞試驗。所以本試驗按驗收試驗方法進(jìn)行，試驗采用等荷載并實行分級加載法。

試驗步驟如下：

（1）拉拔準(zhǔn)備：剝除工作段PE管，洗凈鋼鉸線，按圖組裝好機(jī)具；

（2）先將大千斤頂空打出一定長度的活塞行程，以使每一循環(huán)結(jié)束好退錨，同時鎖死與大千斤頂配套的高壓油泵的張拉截流閥；

（3）將相應(yīng)的墊環(huán)、工作錨具安放在大千斤頂上，再用大千斤頂整體拉至的0.1ANt的力，測量初值記錄。

5 總結(jié)

總而言之，采用預(yù)應(yīng)力錨索抗滑與其它加固方案進(jìn)行投資對比，不僅投資省，而且工期短，不影響道路正常運營，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。根據(jù)設(shè)計及施工條件，選用較輕型設(shè)備，采用無水鉆進(jìn)工藝，動力采用移動式空壓機(jī)，省去水冷系統(tǒng)，簡化了施工設(shè)施，降低了施工成本。

[1]李國勝.壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索在滑坡治理中的應(yīng)用[J].山西水利，2013（1）：41～42.

[2]藍(lán)日彥.預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁在滑坡治理中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2011（10）：39～40.

[3]歐孝奪，周東.南寧市青秀山主干道K9+720～K9+840段滑坡治理工程檢測試驗報告[R].2006.

TV223

A

1004-7344（2016）04-0201-02

2016-1-14

李國熙（1985-），男，助理工程師，本科，主要從事水文地質(zhì)、工程勘察設(shè)計工作。