預應力錨索在高邊坡加固工程中的應用

顏杜

摘要：隨著我國對交通、城市基礎設施等建設力度的不斷加大，高邊坡加固工程顯得極為重要，倘若作業不當，極易引發失穩滑塌的危險，造成財產損失，危及生命安全。本文較系統地介紹了預應力錨索在高邊坡防護中的應用及其取得的良好加固效果，敘述錨索的作用原理及其施工工藝。

關鍵詞：預應力錨索；高邊坡加固工程；應用；原理；施工工藝

中圖分類號：U416.14文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2017）08-0120-01

引言

預應力錨索在公路、鐵路、市政等領域的邊坡處理上起到關鍵的作用。預應力錨索是一種較復雜的錨固工程，想要將它應用好需要有擁有豐富的理論基礎和實踐經驗的專業人才。對于路塹邊坡高，地質比較差的地段一般都會采用預應力錨索地梁（或框架梁），以確保高邊坡穩定。

1.預應力錨索的技術原理

錨索是一種用來承受拉力的桿狀構件。鋼絞線或高強度鋼絲可以通過錨索固定于深部的穩定地層中，通過設置于穩定地層中的錨固段提供錨固力，并在被加固體表面通過張拉實現預加應力，在邊坡面設置鋼筋混凝土錨墩作為抑制件，通過錨具對錨索施加預應力后鎖在錨墩上，從而將邊坡表層不穩定層通過錨索施加的預應力緊緊固定在其下的穩定層上，從而提高邊坡土體的抗滑及防裂能力，增加自穩性。此原理類似于后張拉法的原理，構筑物具有主動受力作用。

2.實例分析預應力錨索在高邊坡加固工程中的應用

2.1工程概況。某高速公路的高邊坡特點是坡高且陡，根據勘測資料，邊坡深部存在不穩定滑動面，部分邊坡出現拉裂縫，有滑移趨勢。巖體表面一定深度內受切坡、爆破偏壓的影響嚴重，節理裂縫發育，并夾有泥巖，受雨水浸濕后產生膨脹剝落，其抗風化能力差，邊坡極不穩定。因此，設計采用框架梁式預應力錨索錨固滑移體，窗孔式肋式漿砌片石護坡覆蓋于地梁上，竣工后看不到錨索工程的痕跡。另外，在坡頂和邊坡中部采用設截水溝和疏干孔等措施，對邊坡進行綜合加固處治的設計方案。

2.2施工工藝

2.2.1鉆孔。鉆孔在錨索施工過程中，起到控制工程質量的關鍵作用。本工程設計孔徑為<130mm，傾角20，錨索間距6m×4m（高×寬）。邊坡共分7級，自上而下施工。為確保錨固工程不至于惡化邊坡和保證孔壁的粘結性能，鉆孔采用無水干鉆（在K260+160-+200左側二級邊坡施工時，本段地下水發育，采用底層打排水平孔排水，較好地解決了無水干鉆問題），根據鉆機性能和地質條件嚴格控制鉆孔速度。由于此段邊坡巖層地質較差，易于破碎，為防止巖屑淤于孔底，加鉆0.5m，鉆進達到深度后，不能立即停鉆，應穩鉆1-2min。鉆孔完成后，使用高壓空氣將孔內巖粉及水體清除出孔外，以免降低水泥漿及孔壁巖土體的粘結強度。

2.2.2錨索的制作與安裝。本次制作的壓力分散型錨索由3個單元錨索組成，每個單元錨索由2根<15.24無粘結低松弛鋼絞線（強度等級1860MPa）內錨于鋼質承載體組成。各單元錨索的固定長度分別為11、12、13（本設計11=12=13），共同組成復合型錨索的錨固段。錨固段鋼質承載體與擠壓套之間采用對拉栓結固定，所有鋼質材料外露部分要求涂刷防銹漆保護。各單元錨索制作時應有明確、可靠的標記，以便采用差異分步張拉。安裝時不能損壞無粘結鋼絞線表皮。鋼絞線下料長度L=Ls+Lm+Ld+a式中：Ls為錨索實際孔深；Lm為錨具厚度；Ld為張拉設備工作長度；a為調節長度。充分考慮各方面因素的影響，施工過程中錨索下料長度按實際孔深加長1.5m，鋼絞線用砂輪鋸切斷。

2.2.3注漿。以水泥漿膠結體為介質可以將錨索鋼絞線與孔壁粘結在一起，而水泥漿是控制膠結體質量的關鍵。為提高錨固段的錨固力，加快施工進度，通常采用早強高標號水泥（P.0.42.5R）和合理的水泥漿配合比：水灰比為0.38；流動度為15-17cm；外加劑摻量為0.8%。資料表明，水泥漿最佳水灰比為0.35，-，0.5，在這一范圍內，漿體不僅具有足夠的流動度，而且固化后錨固體具有足夠強度凝結后變形也較小。注漿采用孔底返漿方式，注漿壓力控制在0.4MPa左右。孔口溢漿時間不低于2min時可停止注漿。

2.2.4預應力張拉。當漿體及砼強度達到設計強度后，方可進行預應力張拉。以3單元錨索為例，共分7級進行差異分步張拉。具體步驟：

（1）將所有錨索一起拉至15%P，將鋼絞線拉直，接觸緊密后松開。（2）將第一組錨索拉至分步荷載表中對應荷載△P1，然后再與第二組錨索一起拉至分步荷載表中對應荷載△P2（△Pl、△P2分別為分步差異張拉之第一、二級張拉荷載增量）。3）加上第三組錨索，按照設計荷載的25%、50%、75%、100%、110%分級張拉。錨索張拉共分二次，第二次為補償張拉，宜在48h后進行。第一次張拉后，地層受壓，錨梁產生徐變，鋼絞線松弛，造成預應力損失，為補償預應力損失，進行第二次張拉。

3.工程應用效果及體會

（1）采用預應力錨索加固邊坡，不僅保證了工期，而且在完成70%錨索張拉后，通過上百根錨索的作用，邊坡未發現變形，說明邊坡已穩定。（2）該工程中，根據現場實際情況修改部分設計，如二、四級邊坡通過拉拔試驗，錨索破壞荷載遠大于設計荷載，采取縮短錨索長度、增加錨索孔數的方法，能更有效地對邊坡進行加固。（3）施工中應建立完善的質量保證體系，嚴格把關鉆孔、錨索制作與安裝、注漿以及預應力張拉的工序。

4.結語

預應力錨索在高邊坡防護施工中不受地形條件限制，施工工藝簡單，施工操作靈活方便，還可以大大降低土石方開挖量，減少天然植被破壞更有利于環境保護的要求。隨著我國邊遠貧困山區的開發、高速公路、鐵路工程的不斷建設，預應力錨索已成為一種更為理想的高邊坡加固方式。