邊坡防護錨桿抗拔試驗方案

張 吉 柱

（中鐵十六局集團路橋工程有限公司，北京 100018）

1 工程概況

贛深六標6-3 路基DK299+840~DK299+940 為大開挖方地段，路基左側為巖石結構需進行爆破開挖。開挖后發現基巖差異性風化明顯，局部弱風化基巖內分布有全風、強風化層，邊坡在開挖后局部坍塌，需要對邊坡進行加固處理。

該段路基左側邊坡防護采用下部抗滑樁上部錨桿框架梁組合模式。錨桿采用Φ32PSB830 預應力螺紋鋼筋錨，錨孔直徑為110 mm，錨孔內灌注M40水泥砂漿。錨桿布設側視圖（見圖1）。

2 試驗目的及方案擬定

2.1 試驗目的

根據以往施工經驗及相關專業知識，通過理論計算確定合理的施工方案。在錨桿框架梁全面施工前進行錨桿抗拔試驗設計，確定成孔機具最佳組合及錨桿孔成孔施工工藝，通過試驗確定注漿壓力控制值，并檢測錨桿孔內漿體與周圍土體和巖體摩擦阻力是否滿足設計要求。

2.2 機具選擇

錨孔設備的選擇關系到整個工程的施工質量和施工進度，由于高空作業，大型起吊設備無法進場操作，鉆機必須輕便，便于人工搬運作業[1]。錨桿鉆孔深度較深且鉆孔能力可達到設計入巖深度≥4 m 的要求，設備具有較大提升能力。

出于以上考慮，錨桿鉆機最后選用輕型錨固鉆機蜻蜓-30，鉆機搬遷靈活、操作方便、鉆孔深度可達30 m、提升能力40 kN。此外，考慮到漿體垂直輸送較高和注漿壓力0.2 MPa 的要求，注漿泵選用UB3C 灰漿泵，該灰漿泵工作壓力可達2 MPa。

2.3 抗拔方案構思

錨桿抗拔試驗主要用來檢測錨孔內漿體與周圍土體和巖體摩擦阻力是否滿足設計要求，因此抗拔試驗的受力筋采用Φ15.24 mm 強度1 860 MPa高強鋼絞線。試驗中鋼絞線的安全受力值按設計值的75%，控制為19.53 t，該試驗設計最大拉力為160 kN，因此鋼絞線拉力值的選取滿足設計要求。鋼絞線孔內端部錨固部分采用錨具及夾片組合并進行自錨。試驗中所用的機具為25 t 的穿心頂、夾片、錨具及支架鋼構等。張拉受力支架鋼構采用1 組雙拼組合槽鋼并用鋼板焊接以增加整體強度及抗彎能力。鋼構的設計原則是安全、輕便、易于人工操作[2]。張拉構造圖模擬（見圖2），立面圖（見圖3）。

試驗中所用的鋼構支撐根據現場實際情況，在確保安全可靠的情況下可靈活采用。試驗結束后為便于卸載，鋼架支撐度底部可用砂箱，通過放砂達到卸載的目的，禁止采用超張來實現卸載。

2.4 構件受力計算

本試驗構件受力檢算主要包括鋼絞線、支架鋼構及鋼絞線孔內錨固端受力計算。鋼絞線規格、型號及強度在前文已進行說明，滿足試驗要求，此處不再進行計算說明。支架鋼構部分擬采用2 根[14b組合槽鋼，上下用鋼板焊連。

構件受力情況采用鋼結構設計軟件進行檢算，支點到支點中心為0.4 m，由于構件中是以單根槽鋼作為檢算基礎，故荷載P 取該試驗中最大拉力值的一半，即80 kN。檢算內容主要包括構件強度、撓度及穩定性。具體檢算如圖4~圖6 所示。

通過驗算，該構件的強度及剛度均滿足要求，如圖7 所示。由于該構件可近似看作箱形截面，構件高度h 與構件槽鋼腹板外側之間的距離b0比值＜6，且構件支撐點長度l 與b0比值＜95，故不必驗算該構件的整體穩定性。

鋼絞線錨桿孔內錨固端頭部擬采用錨具夾片自錨式。由于錨具及夾片均已進行試驗檢測且滿足受力要求，故錨固端受力無需檢算。

3 錨桿施工

3.1 錨桿施工工序

錨桿施工主要施工步驟：測量放樣→錨桿孔鉆進→清孔→鋼絞線安裝→注漿→二次注漿→養護→張拉。

3.2 鉆孔

鉆孔采用風動鉆進，鉆孔深度應≥設計孔深，進入巖層的錨固長度≥4 m。鉆孔過程中，土體慢進，控制鉆進速度，進入巖層后適當加快鉆機速度[3]。遇到卡鉆情況下鉆機向孔外提升，送風設備不停，立即借助外力敲打鉆桿直至鉆桿提出，并記錄卡鉆位置。再次鉆進時在上次卡鉆位置提前慢鉆進，鉆至卡鉆位置鉆機和風動設備不停，進行適當擴孔，然后鉆進；當糊鉆孔口無土屑、石屑和泥漿排出時立即停鉆拆卸鉆桿，清理鉆桿、沖擊器和鉆頭，然后再組裝進入錨桿孔內。

3.3 清孔

鋼絞線在安裝前必須清孔，清孔采用高壓風，將孔內雜物和水清理干凈才能進行鋼絞線安裝。

3.4 注漿

漿體采用M40 水泥凈漿，水灰比為0.5，注漿壓力≥0.2 MPa。注漿采用二次注漿法，第1 次注漿至孔內有濃漿從孔口流出為止，在第1 次漿體初凝前進行二次注漿，確保漿體飽滿。注意第2 次注漿過程中中途不得停漿。

3.5 養護

由于錨桿大部分處于孔內，需注重孔口漿體的養護，注漿完畢后孔口進行覆蓋灑水養護，待錨桿孔內漿體達到設計強度后方可進行下步施工。

3.6 張拉

待漿體達到設計強度后開始張拉，張拉采用25 t 前卡式千斤頂，張拉注意事項如下。

①張拉前提前將千斤頂及張拉用表等進行標定，根據標定回歸方程計算應力控制值；

②張拉機具安裝過程中，將頂、鋼絞線及支架構件中心線保持在同一條軸線上；

③張拉過程中要緩慢逐級加載，同時施工人員做好相應的安全防護措施。

4 結語

通過錨桿抗拔試驗，驗證了錨固地層的水泥砂漿與孔壁的摩阻力滿足設計要求，同時確定了合理的機具組合。鉆孔采用輕型錨固鉆機蜻蜓-30，鉆機搬遷靈活、操作方便，注漿泵選用UB3C 灰漿泵，該灰漿泵工作壓力可達2 MPa，滿足設計要求。

根據抗拔試驗成果，對錨桿框架梁施工方案進行科學合理的優化調整、制定相應的施工工藝起到了重要的指導意義。