談壓力分散型預應力錨索在高陡邊坡防護工程中的應用

范菲菲

摘 要：該文通過對實例的具體分析與運用，講述壓力分散型預應力錨索這項技術在高陡邊坡防護工程中的實際應用，并通過監測最終表明邊坡處于穩定的狀態。工程安全與質量方面均達到設計要求。文章介紹了壓力分散型預應力錨索應用在高陡邊坡防護中的情況并提出了改進建議。

關鍵詞：邊坡防護工程 預應力錨索 壓力分散型

中圖分類號：U417 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）09（b）-0025-02

在我國目前所有高速公路的施工過程中，設計師經常會設計出路基兩側坡體上的高邊坡防護措施，這樣做的好處是不僅讓工程的質量得到保證，也加強了高速公路運營之后的舒適性與安全性。此外，由于廣泛應用了潛孔鉆技術，對無粘接鋼絞線進行開發等，還對預應力錨索的結構方面、材料方面及其施工工藝等方面都進行了改進，逐漸地將該措施應用于對于巖體的深層加固。

該文主要結合了新建揭博高速公路高邊坡預應力分散型錨索的實際施工總結及其相關經驗，在技術層面上進行了概括和總結。

1 工程概況

汕頭至湛江高速公路揭西大溪至博羅石壩段項目作為廣東省高速公路網規劃當中“二橫線”的基本組成部分。這個項目主線全長約為164.286 km，且該標段是A3合同段C類第10標段，全長總距離是12.112 km，被稱為Ⅰ級高速公路。該工程位于山地和丘陵區的地域有19處，其中，最大挖土深度為67.8 m，大多是石質挖方邊，因此山巒重疊，整個地區的地勢比較高，所以起伏非常大。深挖路塹總共有19處，其中最大的挖土深度是67.8 m，而且大多是石質挖方邊坡。比4級的高邊坡大的有24處，大多是錨索格子梁防護。在錨索中采用了φ15.24 mm高強度與低松弛普通鋼絞線共同制作，鋼絞線強度是1 860 MPa。在該標段174+310～174+580的右側深挖路塹邊坡錨索是6束鋼絞線，并將張拉力設計為650 kN，將荷載鎖定為715 kN。

2 工藝流程及其質量控制的要點

2.1 工藝流程

錨索制作、錨孔鉆孔、注漿（土質層含二次壓漿）、錨索安裝的工序、錨索張拉的工序及其封錨等多種工序一起組建起了預應力錨索防護施工。在錨索實施大面積的施工之前，需要進行錨索首件的基本試驗，也就是一切試驗孔定位都必須由設計單位去挑選，專業人員選出具有代表性的孔位作為試驗對象，試驗后對試驗數據進行歸納和總結，并上報監理單位審批。這樣做的目的是為后續錨索工程廣泛又快速地施工提供技術性的指導和安全性的保障。

2.2 質量控制要點

根據標段內YK174+310～YK174+580的右側深挖路塹邊坡的客觀情況，并在這樣的基礎上，對錨索試驗孔施工的具體程序闡述如下。

2.2.1 測量放樣

根據設計者所提供的邊坡立面圖去實施放樣。因為邊坡開挖出現誤差是常有的因素，所以，在實際的放樣過程中，如果要使得框架梁線型顯得美觀大方，就應該要考慮到坡面超與欠挖這些因素對于錨孔位置的實際擺放所產生的影響。等到放樣過程結束后，就必須要用鋼筋頭瞄準位置，釘在坡面錨孔的地方，并對其進行掛線檢查。其中，孔位誤差要求是：高程誤差控制在±10 cm的范圍內；坡面縱橫向控制在±5 cm的范圍內。

2.2.2 錨孔鉆造

在錨索的施工工程中，其中最為關鍵性工序就是錨孔鉆造。如果要保證鉆孔量，并在運行中提高運行的效率，在一般情況下都會使用潛孔鉆機來進行。在選擇鉆機時，可使用地質資料與孔深的數據作為參考去進行合理搭配。

值得注意的是，在鉆進的過程中，要根據鉆機所吹出的粉塵與其鉆進的速度等各個因素來確定孔內實際的地質情況，還要對此及時記錄下來作為以后參考的資料，此外，還要考慮孔內地層情況，分析其能否符合設計者最初的設想。同時，在鉆井工作中，還必須要按照設計的長度設計好所需要的鉆桿的具體擺放位置，使其更加整齊和規范，保證鉆桿用完，孔深到位。若考慮到證鉆孔要達到的指定深度，則錨孔深度必須做出調整，實際深度要比設計的深度稍微大些，但一般不需要超過50 cm。

以下是兩種特殊情況下的處理方式。

（1）滲水處理：當正在鉆井或者在鉆孔工程已經完全結束之后，如果吹孔時沒有粉塵，而只是出現灰黃色團?；蛞恍┬∈＃驼f明孔內有水，能注入清水吹孔，必須等到吹出清水之后才能完結。有時候孔內滲水量突然增多或者出現積水時，在這樣的條件下，鉆機施工時可以吹出碎石粒與泥漿，因此巖粉不會裹住孔壁，這樣就只需利用沖擊器進行工作。但是，如果滲水量太大就會導致沖擊器被淹沒，如果出現這樣的情況，就應馬上拔出沖擊器，等待時機進行接下來的壓力灌漿處理工作。

（2）塌孔處理：當鉆孔穿過了地質破碎帶時，就會出現塌孔的現象。塌孔的發生往往伴隨著這樣的情況出現——從孔內所吹出黃色巖粉中夾雜了許多石塊。在這時，應該要拔出鉆頭并進行灌漿固壁，漿液能摻入少量水玻璃，在24 h之后就可以重新進行鉆孔工作。

2.2.3 錨筋制作

當還沒有進行錨索加工時，必須進行準備工作，即在現場用φ42鋼管作為支撐區搭建工作平臺。值得注意的是，鋼絞線下料的長度是要嚴格按照單元千斤頂長度、單元錨索長度、單元工具錨、單元工作錨及單元張拉操作余量的總和，普遍取值在1.2～1.5 m之間。在鋼絞線截取的時候采用機械切割而不是焊割。精準地量出自由段長度與錨固段長度，在這樣的基礎上分別安裝承載體。

在安裝的過程中，必須要做的是剝離鋼絞線表面上的塑料套管，并對鋼絞線表面層的防腐油脂進行一次全方位清洗，接下來使用擠壓機連接起擠壓套與鋼絞線。

因為壓力分散型錨索具有不同長度的單元錨索，并且它們的張拉伸長量也各有不同，因此必須要對各個單元用標記的方式進行區分，建議使用三重編號的處理編號，這樣做的好處是防止在施工中由于錨索拖動將標記破壞或磨損。

2.2.4 錨索安裝

這項工程是在錨索安裝進行之前，再用高壓風重新對孔底進行一次徹底的清孔，清洗之后安裝與該孔號相對應的錨筋。要注意的是，在下索時應該要按照設計傾角及其方位進行平順推進，防止出現抖動和扭曲情況。

2.2.5 注漿

注漿的過程是通過BW-150型注漿機來實施的，壓力一般是2 MPa，其漿液所采用的是純水泥漿，應用孔底返漿法注漿，所以當孔口出現溢漿而且持續的時間不低于2 min之后就可以停止注漿。而且要注意在水泥漿固結收縮之后一定要及時對其補漿，待注漿完成以后，再把錨索穩穩地固定在錨孔的中心處。

2.2.6 框架梁施工

框架梁施工的施工程序依次是：測量放線工作—格梁開挖工作—支立模板工作—綁扎鋼筋工作—安裝錨索口波紋管工作—安裝螺旋筋及其孔口鋼筋網工作—安裝錨具（錨墊板）工作—現澆混凝土工作—混凝土養生工作。

2.2.7 錨索張拉

（1）首先是針對張拉設備的標定與選定。接下來根據錨索張拉設計噸位的具體情況去選取油泵與千斤頂這兩個工具，且在張拉之前需要對油泵與千斤頂進行最終標定。

（2）張拉荷載與伸長量計算過程。

①張拉荷載計算。

必須根據設計者的指示，錨索設計荷載主要是通過采用平均法來進行分配，這也意味著每個單元錨索身上所承擔的荷載等于設計荷載的1/n（n指的是單元錨索數量），在這種情況下，是不計孔道摩阻和其他因素的。

②伸長量計算。

根據虎克定律△l=pli/ea，去算出每個單元錨索的最終伸長量?？梢园褖毫Ψ稚⑿湾^索的錨固段看做為零，對于它的自由段就可以分單元并按照其實際長度進行計算。

（3）張拉時間控制。

第一，在整個張拉工作進行的時候，每當荷載向上增加一級，必須要穩定5～10 min并記錄好位移讀數，但是，最后的一級張拉荷載的時間必須維持10 min左右。

第二，在每一級加荷等級觀測的時間內，如果錨頭位移量小于1.0 mm時，馬上施加下一級荷載，否則就會延長觀測的時間，接下來等到錨頭位移增到2 h的時間而位置小于2.0 mm的時候就馬上施加下一級荷載。

第三，在每級加荷等級觀測的時間中，測讀錨頭位移的次數不能夠小于3次的標準。

（4）張拉破壞控制標準。

此處要注意的是，在錨索張拉的過程中，如果出現以下幾種情況就可視作破壞并停止加載。

第一，錨頭位移沒有收斂時候，錨固體從巖土中拔了出來或者錨索就從錨固體中拔了出來。

第二，當錨頭的總位移量超過了之前設計者所允許的位移值。

第三，后一級荷載的位移量遠遠大于前一級荷載所產生位移量的兩倍。

第四，當錨索材料出現折斷的時候。

2.2.8 封孔灌漿及封錨

在預應力張拉變成了規定的設計值就要馬上做好標記，接下來觀測3 d，如果沒有出現異常情況，就可以進行對波紋管的有壓循環封孔灌漿工作。待灌漿完成后，用手提砂輪機作為工具切去多余的鋼絞線，但是要預留5 cm左右，發揮其支模澆筑封錨混凝土的作用。

2.3 對于高邊坡滑坡監測及其預應力錨索的應力監測

一般情況下，對于路塹高邊坡的施工監測主要采用的是地表位移監測。有時也采用深孔位移監測，使用坡面變形數據作為參考來修正設計與指導施工的根據。值得注意的是，在運營期間，所有的監測周期是明確規定的，即坡體開挖到建成運營之后并且時間必須高于一年。

但是考慮到有些穩定性較差的邊坡，在錨索的時候要采用液態防腐外錨頭，此外，在后期要進行預應力監測，并根據預應力的損失情況接著實施二次張拉工作。

2.4 注意事項

（1）由于邊坡變形與滑坡病害一般會受到地下水的影響，所以為了保證邊坡的穩定安全，一般要求施工要在雨季來臨之前完成。

（2）考慮到實施主動防護的邊坡的具體情況原則上要注意防護一級的同時施工也是一級，此外，要自上而下對其進行加固施工。

（3）如果出現了復雜的邊坡防護加固工程，必須要因地制宜地結合測量的地層信息與實施中的坡體結構條件，這樣有利于安全可靠運行。

3 結語

各大山嶺重丘地區上所修建的高速公路數量正在與日俱增，壓力分散型錨索的應用也將會有一個更為廣闊的發展空間，原因在于它不會輕易受到地質條件和地形條件的限制，能夠有效加固巖層較為破損的邊坡且其施工快捷、隨機補強、柔性可調、主動防護，將會迅速得到推廣與應用。

參考文獻

[1] CESS 22：90，土層錨桿設計與施工規范[S].1990.

[2] GB50086-2001，錨桿噴射混凝土支護技術規程[S].2001.

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