改擴建公路高邊坡預應力錨索防護工程的質量控制與管理

(長汀縣交通基本建設工程質量監督站，龍巖366300)

改擴建公路高邊坡預應力錨索防護工程的質量控制與管理

■賴觀明

(長汀縣交通基本建設工程質量監督站，龍巖366300)

預應力錨索施工工藝復雜，且屬于隱蔽工程，其施工質量成為山區改擴建公路高邊坡防護工程中的重中之重。本文結合工程實例，從原材料、施工工藝、異常情況及地質缺陷處理等方面對預應力錨索質量控制與管理進行了詳細的闡述，并對管理的有效性進行了討論，為類似工程提供參考。

高邊坡支護預應力錨索質量控制與管理

1 前言

目前采用的高邊坡防護方法有抗滑樁、擋土墻、預應力錨索(桿)支護、柔性網防護等，從以往防護治理效果以及經濟方面的比較，發現預應力錨索加固技術與其它土體加固技術相比，具有造價低廉、施工簡單、加固效果顯著和適用面廣等優點，因而受到了國內外巖土加固界的極大關注，并已得到了廣泛應用，此種結構體安全穩定，輕巧美觀，綜合造價及社會經濟效益明顯優于傳統的重型支擋結構。但高邊坡預應力錨索防護工程質量受各個施工工序的影響，要想達到預期的效果必須進行質量控制。

2 工程概況

某山區改擴建公路邊坡上下高差近63.61m，長度約220m，共分6級邊坡防護，每級8m，每級設一個2～4m寬的平臺，平臺內側設側溝。自下而上，第1級為護面墻，坡度1∶0.75；第2、4為預應力錨索框架梁，坡度1∶0.75、1∶1；第3、5為人字形骨架+培土植草，坡度為1∶1；第6級為噴播植草，坡度1∶1.25。

預應力錨索采用拉力型錨索，錨索水平間距3m，垂直間距3m，錨索長度為20m，錨固段長度為12m，錨固段必須進入碎塊狀強風化長石石英砂巖，錨固段設計張拉力600kN，錨固鉆孔直徑為130mm，錨桿傾角25°，錨索采用6束1×7-A15.24mm的無粘結鋼絞線，抗拉強度1860MPa。

3 預應力錨索質量控制

3.1 原材料及設備

3.1.1 原材料

圖1 典型斷面設計圖

(1)鋼絞線采用天津同鑫晟共貿有限公司生產的1× 7-15.24-1860型無粘結鋼絞線；

(2)錨具夾片采用柳州藍橋預應力有限公司生產的OVM15-6型錨具；

(3)水泥采用江西瑞金萬年青水泥有限責任公司生產的P.O 52.5型水泥；

(4)減水劑采用廈門宏發先科新型建材有限公司生產的HPCA-300聚羧酸高效減水劑。

所有進場的原材料按《福建省普通公路施工標準化指南》要求存儲。下采用枕木支墊，離地面40cm,防潮防水；上采用彩條布覆蓋，防風吹日曬而引起材料變質。

3.1.2 施工設備

錨孔鉆機根據地質情況，選擇相當功率的機型，并在施工試驗孔時驗證鉆機的適用性；錨索張拉采用穿心式千斤頂，預緊和單根張拉千斤頂為YC25型，錨索整體張拉千斤頂為YCW型，張拉設備采用柳州建筑機械總廠產品。所用機械設備空壓機、鉆機、注漿機、千斤頂等必須具有出廠合格證，設備的日常維養，確保機械能正常運轉。張拉設備必須送有質資的單位標定后方能使用。

3.2 檢查驗收程序

邊坡施工工序為：邊坡修整→孔位放樣、支架搭設→鉆孔、清孔→錨索的制作與安裝→錨孔注漿→混凝土框架梁施工→預應力錨索張拉→錨索驗收試驗。

3.3 邊坡修整

邊坡開挖應按設計要求，分層分級開挖。在邊坡上部進行開挖，清除表層的坍滑松散土體，減小松散土體對坡面產生的荷載，使邊坡形成自然穩定狀態。

3.4 孔位放樣、支架搭設

根據圖紙要求，在已經修整好的邊坡上按設計要求對錨孔孔位放樣，在放好的孔位上插上標桿。根據定位好的標桿搭設鉆孔支架，支架的穩定性和承載力要滿足鉆孔施工的需求，考慮到支架穩定性、承載力和周轉的要求，宜采用鋼管腳手架。

3.5 鉆孔、清孔

鉆機采用無水干鉆，嚴禁開水鉆進，以保證孔壁的粘結力，防止惡化邊坡巖土工程地質條件，減少塌孔情況。

鉆孔要鉆到比設計孔深多0.5m，鉆到位后要及時進行清孔。清孔要使用0.2～0.4MPa的高壓空氣將孔內鉆渣及土石粉全部清除出孔外，以提高水泥漿與孔壁的粘結強度。清孔后應盡快進行驗孔，檢查合格后及時進行錨索安裝，等待錨索安裝時間不宜太長。

3.6 錨索的制作和安裝

錨索制作要選擇合適的場地，既要有足夠長度和相應寬度，又要方便于搬運安裝，錨索制作場地要進行硬化。在編索前要確保每根鋼絞線順直、不扭不叉、排列均勻，對有死彎及機械損傷的應予以剔除報廢，對護套有輕微破損的要用膠帶進行修補，破損嚴重的要剔除報廢。在進行邊索時要注意承載板與限位片配套安裝順序，每隔1～1.5m設置一個架線環，固定好壓漿管和導向帽。

3.7 錨孔注漿

鉆孔完成后應不超過24h進行注漿，以防塌孔，注漿通過注漿管從孔底返漿，直至孔口溢出新鮮漿液，嚴禁抽拔注漿管或孔口直接灌漿。

3.8 砼框架梁施工

砼框架梁的施工采用普通的砼地梁施工方法，但要注意頂模分塊的長度和封蓋時間要方便于砼的振搗。

3.9 預應力錨索張拉

在注漿體與框架梁砼強度均達到設計強度80%以上時，方可進行張拉鎖定作業。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，使其各部分接觸緊密，鋼絞線完全平直。

對于壓力分散型錨索，因各單位錨索長度不同，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。

該工程錨索設計為三單元共六束，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如下：

(1)單根錨索張拉控制力，各單元錨索自由端長度分別為(設計張拉力需張拉至110%，為n單元的長度，每單元由兩根錨索組成)，鋼絞線彈性模量，單根鋼絞線截面面積。

(2)各單元差異伸長量和差異荷載增量如下：

其中：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——分部差異張拉之第一、二步級張拉荷載增量[2]。

(3)張拉力與壓力值的換算(見表1)。

表1 張拉千斤頂與油壓表檢測數據

根據千斤頂與油壓表檢測數據一次線性關系，可得其一次線性方程：

式中，y為壓力表值(MPa);x為負荷(kN)。

錨索的預應力在補足差異荷載后分5級施加，即按設計荷載的25%，50%，75%，100%和110%。

表2 張拉力與壓力表值換算

在張拉到最后一級荷載時，應持荷載穩定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。在張拉完成并檢查無異常后，應將外露鋼絞線切除，切割時應留3～5cm，將錨頭清洗后用框架梁同標號的砼進行封錨。

3.10 錨索的驗收試驗

驗收試驗錨索的數量為總數量的5%，且不少于3索，最大試驗荷載為設計軸向拉力值的1.5倍。

4 預應力錨索常見質量缺陷及預防措施

(1)正式施工前未施作基本試驗孔，導致錨索張拉無法滿足設計拉力。

預防措施：正式施工前應先施作基本試驗孔，以復核設計地質與實際地質是否符合、錨索長度是否能滿足設計拉力要求，試驗結果及時反饋予設計單位，明確是否可正式施工。

(2)鉆孔位置未準確定位，預應力錨索孔位偏差影響錨索下放及后續框架梁施工。

預防措施：①每次鉆孔前須將鉆機就位，鉆機就位后需保持穩定，立軸角度正確；②鉆進過程中經常采用水平尺測量主軸鉆桿角度，確保立軸角度與錨孔角度一致。

(3)錨索錨固段未進入設計要求地層足夠深度，導致錨固力無法滿足設計要求。

預防措施：因邊坡地質變化差異較大，錨孔鉆造過程中因編制鉆孔地層記錄表，地質情況與設計不符時，及時反饋予設計單位，明確是否增加錨索長度，以保證錨固段入巖長度。

(4)錨索孔注漿未飽滿。

預防措施：合理安排施工工序，確保鉆孔完成后24小時內完成注漿，并注意檢查孔口漿液是否回落，及時進行補漿。

(5)注漿過程中不按配合比制漿、注漿作業未連續進行，現場采用普通砂漿攪拌機隨意拌制砂漿，水泥砂漿強度達不到要求，出現卡管及滲透導致錨孔內注漿體不密實。

預防措施：加強質量教育，嚴格按照配合比施工，采用智能壓漿設備注漿；注漿可分兩次進行，第一次可在錨索孔缺陷檢測完成，錨索推送就位后進行。第二次注漿應在錨索張拉完成后進行，要求注漿到錨索孔返漿為止，保證自由段的注漿密實。

(6)錨索張拉過程中張拉段長度減小，張拉時鋼絞線的實際伸長值小于理論計算值，張拉伸長值過小導致張拉力不夠，造成邊坡施加的預應力達不到要求。

預防措施：①在鉆孔過程中通過注漿處理堵塞住串、漏漿的巖石裂隙通道，在錨索下入孔內之前對全孔進行一次注漿，直至孔內不存在較大的漏漿或串漿通道。②通過自由段注漿管檢查錨固段是否已經注滿漿液，當發現所灌漿液已經灌入自由段內時，通過自由段注漿管對自由段進行清洗。

(7)錨頭混凝土強度不足，張拉過程中或張拉后混凝土錨頭被壓裂。

預防措施：錨頭混凝土嚴格按照配合比施工保證混凝土強度，混凝土澆筑結束及時進行養護，在混凝土強度未到齡期時不能提前進行張拉。

(8)張拉過程中錨索位移過大，導致錨索失效。

預防措施：嚴格根據設計要求對錨索進行差異補償張拉并分級穩定張拉，嚴格控制張拉時間。

5 結束語

某山區改擴建公路高邊坡預應力錨索工程已完成，經過檢測錨索長度、抗拔力及鎖定力均滿足設計要求，并順利通過驗收，經過多次強降雨天氣，邊坡未見變形跡象。本項目在施工過程中對各施工階段質量進行嚴格控制，采取有針對性的預防措施，對預應力錨索施工質量進行了嚴密的管理，為類似工程提供參考。

[1]劉昕．預應力錨索技術在公路高邊坡施工的應用．北京：交通建設與管理，2014，(9).

[2]華國輝，吳鈺梁，張姍姍，包磊．高邊坡預應力錨索防護工程施工與質量控制．湖北：土工基礎，2013,27(2).

[3]彭燦華，熊波．無粘貼預應力錨索施工有關問題的分析及其處理．北京：中國房地產業，2011,(5).

[4]李小青，徐俊，張偉．預應力錨索在滑坡治理中的應用研究.湖北：華中科技大學學報，2004,21(4).