預應力錨固技術在病害邊坡補強加固中的應用

■黃瑾文

(福建省高速公路集團有限公司南平管理分公司養護中心，南平 353000)

0 引言

預應力錨固技術最大特點是盡可能少地擾動被錨固的巖體或土體， 并通過錨固措施合理提高可利用巖體或土體的強度， 所以預應力錨固技術是最為高效和經濟的加固技術，因此得到了各行各業的高度重視和迅速發展[1]。

1 工程概況

福銀高速公路南平段AK325+900～AK326+300 段右側路塹高邊坡，鄰近肖家坊樞紐互通，該邊坡最高7 級。查閱原施工圖竣工資料，該邊坡防護工程措施主要為：第一級1∶0.5，漿砌擋墻防護，第一級平臺寬2m；第二級邊坡1∶0.5～1∶0.75，預應力錨桿框架+拱形骨架交錯防護，錨桿設計長度分別為20m、18m，錨固段長6m，設計預應力250kN，第二級平臺寬2m；第三級邊坡1∶0.75，預應力錨索(桿)框架+拱形骨架交錯防護，預應力錨桿設計長度分別為20m、20m，錨固段長8m，設計預應力250kN，錨索設計長度分別為32m、27m， 錨固段長10m， 設計預應力700kN，第三級平臺寬2m；第四級邊坡1∶1.0，噴播植草，第四級平臺寬2m；第五級邊坡1∶1.25～1∶1.5，，預應力錨桿框架+噴播植草防護，錨索設計長度均為30m，錨固段長10m，設計預應力700kN，第五級平臺寬2m；第六級邊坡1∶1.25，噴播植草防護，第六級平臺寬2m；第七級邊坡1∶1.25，噴播植草防護。

經過現場踏勘發現，AK325+970～AK326+120 段第二、三級邊坡多處錨頭崩出開裂，錨桿往外彈射，最嚴重者向外彈出3～4m；部分錨頭錨桿生銹嚴重，判斷其崩裂時間長，少部分錨頭為新崩裂。邊坡一級平臺見有變形開裂，二、三級坡面框架梁與拱形骨架錯動，平臺排水溝有變形開裂，框架梁錯動，坡面疑似有剪出口，大量程側護面墻有較大開裂變形(具體見圖1～圖4)。

圖1 錨桿彈射

圖2 錨頭崩裂

2 病害原因分析

圖3 框架梁錯動

圖4 坡面剪出

結合現場踏勘及坡體預應力錨桿斷裂等情況， 綜合分析認為該高邊坡目前整體穩定性差，局部不穩定；因南平市屬中亞熱帶氣候，溫暖潮濕，四季分明，多年平均降雨量達1663.9mm， 雨季為3～6 月， 約占全年降雨量的70%，在雨季強降雨等不利因素影響下，有可能進一步誘發邊坡的變形；且隨著時間推移，錨固工程預應力增加，錨頭有逐漸崩裂趨勢， 對高速公路行車行人安全造成較大威脅，需對該邊坡進行整治加固。

3 病害處理方案

針對邊坡出現的病害情況，結合邊坡深部位移監測、錨桿錨下應力監測等, 結果決定本次補強加固采用分級分區間加固，具體如下：

(1)一級坡面：K325+913～K326+027.5 段采用鋼錨管加固。 共3 排，錨管傾角25°，上中兩排錨管長度12m，下排錨管長9m， 地梁間距為3m；K326+027.5～K326+126.6段采用鋼錨管加固。共3 排，錨管傾角25°，錨管長度9m，地梁間距為3m。鋼錨管注漿主要作用提高坡腳巖土體參數，故注漿壓力要求在2MPa 的情況下需要穩壓20min。

(2)二級坡面：K325+955～K326+010 段采用2 排預應力錨索十字面板加固。錨索長30m，錨索傾角25°，錨固段長度8m，錨固地層為碎塊狀強風化地層，錨索設計拉力為700kN， 十字面板間距為4m；K326+010～K326+116.3采用2 排預應力錨索十字面板加固。錨索長30m，錨索傾角25°，錨固段長度8m，錨固地層為碎塊狀強風化地層，錨索設計拉力為700kN， 十字面板間距為4m；K326+116.3～K326+125.1 采用預應力錨索框架加固。 錨索長30m，錨索傾角25°，錨固段長度8m，錨固地層為碎塊狀強風化地層，錨索設計拉力均為700kN，

(3) 三級坡面：K325+933～K326+027.5 段采用預應力錨索十字面板和錨索框架交錯加固。 預應力錨索框架及錨索十字板：框架錨索和十字板錨索長度均為29m，錨索傾角25°， 錨固段長度8m， 錨固地層為碎塊狀強風化地層， 錨索設計拉力為700kN， 框架間距為8m；K326+027.5～K326+116 采用預應力錨索十字面板和錨索框架交錯加固：十字面板錨索長29m，錨索傾角25°，錨固段長度14m，錨固地層為砂土狀強風化地層，錨索設計拉力均為700kN，該段錨索要求對錨固段進行二次劈裂注漿，提高錨固力。

(4)四級坡面：K325+955～K326+052 段采用預應力錨索框架加固。錨索長26m，錨索傾角25°，錨固段長度8m，錨固地層為碎塊狀強風化地層， 上下排錨索設計拉力均為700kN。

4 預應力錨索加固施工工藝及技術要點

邊坡預應力錨索施工工藝及技術控制要點如下：

(1)邊坡預應力錨索施工流程：安全布控→設置滾落物防護設施→孔位定位→搭設鋼管腳手架→錨孔鉆造→清孔→錨筋制作→安裝錨索→錨孔注漿→框架梁鋼筋及模板安裝→框架梁混凝土澆筑→錨索張拉→封錨。

(2)病害邊坡預應力錨索施工技術控制要點

①運營公路通車不可阻斷， 錨索施工進場前需要對現場進行按布控， 從距施工區域1.8km 處開始依次設置導線排， 反光錐及水馬從距施工區域200m 處開始至施工區域終點結束。 現場設置專職安全員，進行交通疏導。

②布控區內施工路段邊坡角外搭設2m 高鋼管架，靠近邊坡面鋼管架安裝竹串片板， 防止施工現場施工材料、碎石等物滾落到路面，造成通行安全隱患。

③錨索鉆孔的孔位、 孔深及傾斜度嚴格按照設計要求進行控制，在鉆進過程中要認真作好施工記錄，鉆孔孔徑、孔深不得小于設計值，并超鉆50cm，鉆進達到設計深度后，不能立即停鉆，要求穩鉆3～5min，防止孔底尖滅。鉆孔結束后，使用高壓空氣將孔中土(巖)粉及水全部清除出孔外。

④錨筋制作時需搭架制作， 同時應做好防曬防雨措施，錨筋下料誤差不大于±50mm，預留張拉段鋼絞線長度1.5m，對鋼絞線不同單元和鋼筋錨接頭做醒目可靠標記。擠壓頭應安裝準確，架線環間距為1.0～1.5m，架線環和注漿管要綁接牢固定位準確。 錨筋體安裝時應按設計傾角和方位平順推進，嚴禁抖動、扭轉和串動，防止中途散束和卡阻。

⑤錨孔鉆造完成后應及時進行錨筋體安裝和錨孔注漿，原則上不得超過24h。 錨孔注漿必須采用孔底返漿方法(注漿壓力一般為2MPa 左右)， 直至孔口溢出新鮮漿液，嚴禁抽拔注漿管或孔口注漿；如發現孔口漿面回落，應在30min 內進行孔底壓注補漿2～3 次， 確保孔口漿體充滿。若注漿作業中途停止較長時間再作業時，應用水或水泥稀漿潤滑注漿泵及注漿管路。 注漿過程應認真作好現場施工注漿記錄，漿體未達到設計強度的70%時，不得在錨筋體端頭懸掛重物和拉綁碰撞。

⑥預應力錨索張拉施工必須在地梁混凝土強度達到設計要求75%后才能張拉， 張拉液壓千斤頂和壓力表必須經過有資質的第三方檢驗，并提供檢定證書才可使用。為有效確保張拉施工質量，實行張拉雙控技術，即通過張拉力以及錨索伸長值共同控制錨索張拉施工， 采取以張拉油表讀數為主，伸長值輔助張拉。 錨索正式張拉前，應取設計張拉荷載的10%～20%進行預張拉，以使各部位接觸緊密、鋼絞線順直。錨索的預應力在補足差異后分5 級施加，即設計荷載的25%、50%、75%、100%、110%，每級荷載加載后，穩定持荷時間不小于10min。 張拉完成后及時進行補注漿和封錨。

5 工程質量評述

邊坡預應力錨索經現場抗拔力試驗， 檢測錨索長度12 個孔，檢測錨索抗拔力12 個孔，檢測錨索張拉質量12個孔，合格率達到100%，錨索框架梁混凝土強度、尺寸滿足設計要求。

6 結語

本項目在施工結束后，對病害邊坡動態變形監測，從監測結果來看，施工期間邊坡的穩定性沒有明顯變化，邊坡舊錨頭和坡面在錨索張拉后未出現新崩裂和剪出。 該項目于2018 年9 月完工后，安排巡查人員、監測單位定期對邊坡進行監測，病害沒有繼續發展，邊坡狀況良好，車輛通行無隱患。 由此可見該邊坡的預應力錨固病害加固設計方案可行、施工質量能夠滿足設計要求，達到預期效果。

綜上所述，隨著運營高速公路年限和里程的增加，地處山區路段邊坡又高又多， 通過養護人員定期對高邊坡進行巡查，或多或少會發現舊錨索防護失效情況，極大的影響到了路上行車安全， 通過預應力錨固方法來提高病害邊坡整體穩定性的綜合治理方案，施工工藝簡單，施工機具設備小型化、占據空間小，是一種經濟實用、合理有效的邊坡病害處治方法。