高邊坡防護中的預應力錨索框架梁技術

何耀輝

（甘肅省有色金屬地質勘查局天水礦產勘查院，甘肅天水741024）

0 引言

現階段，我國人口數量逐漸增多，對快速建設道路的需求變得越來越迫切，道路修建工程已經成為我國經濟發展中密不可分的部分。在城鄉道路建設過程中，高邊坡的穩固性起到至關重要的作用，決定道路是否能夠安全運行。在高邊坡防護工程建設過程中，應用預應力錨索框架梁技術是極為關鍵的，也是在當前城鄉道路建設中，最常運用的一項技術手段。應用此技術使高邊坡的原位結構更加穩固，加大其受力條件，同時改善邊坡巖土體的變形情況，使巖土體變得更加安全和穩定。目前，在我國高邊坡防護工程中，預應力錨索框架梁技術被應用得越來越廣泛，并且取得了一定的效益。

1 錨索的作用原理

錨索就是指在錨固主纜的過程中，把主纜分成很多股鋼束，用于固定錨錠的鋼束稱之為錨索[1]。應用錨索可以有效穩定土體臨空面和破裂面之間破裂的土體，在進行高挖方路段的挖方時，可以使原狀土的挖方次數變少，從而對生態環境起到保護作用。錨索的工作原理是在應用錨索的張拉預應力過程中產生反作用力。

通常在樁身鎖定錨具，在挖方的過程中錨定樁身便可以起到防止土體破裂的作用，利用錨索產生的反作用力，增強破裂土體的穩定性。

2 錨索框架梁工程的施工原理

在進行高邊坡防護施工過程中，錨索的應用是必不可少的。通常減少挖掘高挖方地段的原狀土挖掘次數，能夠使破裂的土體更加穩固，盡最大可能地避免生態環境遭到破壞。錨索是新時代高邊坡防護施工中廣泛應用的一種施工工藝結構。錨索框架梁的施工原理為：主要依附于應用錨索的張拉，進而加大預應力，再固定樁體。通常應用錨具進行錨固，錨索便能夠產生反作用力，作用力就會傳輸到破裂的土體中，對破裂的土體起到穩固的作用。錨索預應力兩側分別由錨固段和樁身承受，中間傳遞到破裂土體中。

3 錨索框架梁的結構形式以及布置

錨索一般長度為19.5～29.9mm，錨固段的長度為10m，間距為3m，錨孔的斜角為15o，直徑長度為110mm，錨索的單孔錨固力可以達到260kN[2]。在建立錨梁的過程中，一般應用C30 的鋼筋混凝土現澆而成，錨梁的截面為50cm×60cm。

4 預應力錨索框架梁的重要作用

在高邊坡防護工程建設過程中，應用預應力錨索框架梁起到防治邊坡病害的作用。在預應力錨索框架梁施工中，通過對邊坡體內和巖土體內進行錨固和施加預應力，使其更加穩定，能夠有效預防坡體深層遭到破壞，從而導致坡體變形[3]。邊坡坡體表面的巖土被混凝土框架所覆蓋，使坡面表層的巖土不受損壞，從而有效防止其發生變形。

預應力錨索框架梁可以用于綠化高邊坡的坡面。預應力錨索框架梁的支護外觀多樣，形式和形狀設計都十分美觀，通常有人字形、菱形、拱形和方格形等。此外，預應力錨索框架梁和外部環境較為統一，避免人工加固的痕跡暴露在外面，影響美觀。保護坡表面的水土成分不被破壞。

預應力錨索框架梁的施工方式簡單，按照從上到下的程序進行施工，在實施過程中先加固一層，再挖下一層進行加固。技術應用的效率得到極大的提升，降低因技術失敗帶來坡邊破裂的風險[4]。

5 預應力錨索框架梁技術的適應條件

預應力錨索框架梁技術目前應用得極為廣泛，適用于建筑工程的很多環節。例如，很多坡面表面的土體較為松散，容易發生坡面滑坡的現象，應用預應力錨索框架梁技術可以有效避免這一現象的發生[5]。在工程施工中，常常遇到地下水發育的情況，應用此技術可以起到預防和綜合治理的作用。此外，可以應用此技術加固危險的石頭，有效預防路塹邊坡出現順層滑坡的現象。預應力錨索框架梁技術在建筑高層、地鐵車站以及地下水庫的深基坑挖掘施工中，都被廣泛使用并起到加固作用。

6 錨索框架梁的施工順序

應用錨索框架梁施工時，第一，修整邊坡，或是清理一些塔防；第二，對邊坡進行測量和定位；第三，施工放樣后鉆孔，并且制作錨索；第四，安裝錨索；第五，注漿；第六，注漿后進行框架梁的施工；第七，進行錨索預應力張拉工藝；第八，錨索張拉后要對其進行鎖定，鎖定并做好記號3 天過后，就可以應用水泥漿對錨頭進行封閉[6]。

7 錨索框架梁技術在高邊坡防護工程施工中的應用

7.1 施工準備

首先對高邊坡進行測量，工程設計人員要根據測量結果，設計出正確合理的圖紙以及確定好施工的方案。其次參與工程的施工人員要深入地了解圖紙，并根據施工方案設計并搭建好工程作業的平臺，準備好施工所用的材料，對混凝土骨料和水泥以及鋼絞線等進行試驗操作。再次所有參與施工的人員都詳細了解施工方案之后，施工設備與施工人員進入施工現場。對施工相關人員進行技術交底、施工前培訓。待所有事項準備好以后，擬定開工報告，最后進行錨索基本試驗[7]。

7.2 錨孔測放施工

高邊坡在施工過程中，通常應用一邊挖掘，一邊加固的施工技術方案。在實際施工中挖掘一層，加固一層，為了提升邊坡結構的穩定性，而不能采取一直挖到底的工藝方法。按照工程立面圖中的要求，采用全站儀測量錨孔的位置，對準指定位置。需要注意的是，在測放坡面距離時，既不能大于50mm，也不能小于50mm。在錨孔測放施工時，要保證高邊坡的結構安全性和穩固性。一旦發現坡面凹凸不平的情況，需要立即調整錨孔定位，并放到合理的定位精度。錨孔測放施工方案申請通過后，才可以進行下一步驟施工。

7.3 錨索鉆孔

在錨索鉆孔的過程中，相關施工人員要核對好設計圖紙，并且在施工現場進行測量放樣。在坡面上，將錨孔準確無誤地放到做好的標記處。鉆機在鉆孔過程中，要對準方位角，并且按照圖紙中給定的傾斜角和空位標準進行鉆孔。在鉆孔過程中，要避免水流流入坡體工程中，影響工程的質量。施工人員要保持鉆孔速度的穩定，并維持相同的鉆壓，確保鉆出的孔不扭曲、不偏斜[8]。如果發生巖層破碎的情況，應該采用灌漿固結的方法進行應對，等到水泥砂漿凝固以后，再次進行鉆孔。

在鉆孔施工之前，要對錨索的長度進行合理的設計，錨索的長度要低于鉆孔深度50～100cm。在鉆孔的過程中，經常會發生特殊情況，如滲水、卡鉆和塌孔的情況。一般在鉆孔的過程中，發現孔中有小石粒或灰色和黃色且沒有粉塵的物體時，就會發生滲水。如果鉆孔已經達到標準的深度，就可以使用高壓風，在孔內灌入清水進行清理。如果鉆孔的深度沒有達到標準就出現滲水的現象，要及時拔出鉆具，先洗孔，再鉆孔。如果滲水現象極為嚴重，要考慮錨索的黏合力是否符合工程施工的標準。如果沒有達到標準，就要選擇重新注漿。

7.4 錨索制作

通常應用0VM 系列錨具進行高邊坡施工。在制作錨索之前，需要先檢查鋼絞線，確保每一根鋼絞線的排列都是均勻的，并且沒有彎曲。如果發現鋼絞線不順直，或是有機械損傷以及銹坑等，應該立即更換新的鋼絞線。在制作自由段錨索時，應該對鋼絞線應用防腐工藝，如涂抹黃油。之后，在外面加上一層PVC 軟管。需要注意的是，在使用之前要充分檢查PVC 軟管的質量，一旦發生損壞等情況，則需要更換PVC 軟管[9]。在安裝過程中，要保證緊箍環和錨固段架線環的間距為75cm。在施工過程中，通常應用16號鉛絲纏繞在緊箍環系上，并且保證纏繞的圈數要在2 圈以上。此外在自由段的施工中，需要在2m 間距處安裝1 道架線環。

7.5 錨索安裝

在安裝錨索前，安裝人員首先要查看錨索的型號是否正確，錨索編號是否一致，之后應用高壓風對鉆孔清理一遍，才可以進行錨索安裝工序。需要注意的是，在高邊坡施工過程中，需要保持錨索下料的精準性，張拉段的錨索應該預留150cm，不超過5cm 的誤差。在距地面0.5m 以上的位置，建造錨索。為了防止受到陽光暴曬和下雨等天氣影響，在制作錨索的過程中，需要搭建防曬、防雨棚[10]。一般錨索的長度達25～30m，并且有一定的重量。在施工過程中，需要人工運輸錨索，所以要保證錨索與邊坡的距離盡量短。在穿索的過程中，要將錨索順直地放入孔內，避免發生偏離和彎曲的現象。

7.6 錨孔注漿

錨孔注漿通常在錨體安裝以后，需要及時灌注水泥砂漿。通常在24h 以內，從孔底進行注漿，并且保證在注漿的過程中不能停漿。注漿的壓力要控制在0.6～0.8MPa，并保證灌注的密度統一。第一次注漿完成后，待其凝固，在孔口處進行補漿。通常將水泥砂漿的比例控制在1∶1，純水泥漿中水和灰的比例為0.4～0.45。完成注漿后，要清潔注漿槍、注漿管以及注漿套管，同時在進行注漿時，要安排相關人員記錄注漿的施工過程。

7.7 格柵梁施工

在框架梁制造中，通常應用C30 鋼筋混凝土現場澆筑而成。錨墩的面積為60cm×60cm×40cm，框架截面的面積為30cm×30cm，由6 根或7 根豎肋以及對應的橫梁組合成1 片框架。

需要注意的是，在澆筑時盡量一次完成，如果一次不能完成澆筑，需要分兩次完成時，在豎肋之間放置后澆帶[11]。在2 片框架之間，設置寬度為2cm 的伸縮縫，并且填入瀝青麻筋。首先對豎梁進行施工，與此同時在2 個豎梁之間的接點處，預留橫梁鋼筋。當豎梁建筑好以后，再進行橫梁施工。先徹底清掃框架基礎，再安裝框架鋼筋，可以達到穩固密實的施工效果。

7.8 框架梁施工

首先清潔滑坡的坡面，應用鋼管來加固模板，避免在混凝土澆筑的過程中，發生模板破損和變形的情況，使模板一直處于同一平面內。在通常情況下，都是由兩三根豎梁組合成一個錨索框架梁，梁體的截面一般為0.6m×0.6m，框架梁內含鋼筋，梁體在基巖內10cm，并且預留4cm 的寬度進行伸縮。

7.9 錨索預應力張拉和鎖定

在混凝土澆筑7 天后，應進行錨索預應力張拉。首先要核對油泵、壓力表以及千斤頂的標定是否達到標準。在錨索張拉的過程中，第一步要根據荷載的25%依次增加力度，先穩壓10min，第二步和第三步分別為5min，第四步將張拉的力度控制在110%。在張拉的每一步，都要對錨索長度進行測量，保證最后伸長的長度在預設的范圍內。

7.10 錨頭施工

在錨頭施工中，外錨墩通常應用鋼筋混凝土來筑造。在錨索鎖定之后，應用結構為C25 的鋼筋混凝土對錨頭坑進行封閉。當錨索安裝完畢之后，需要立即焊接鋼墊板以及外錨墩鋼筋。采用人工攪拌的方式制作混凝土，并且根據實際測量的傾角以及鉆孔軸線澆筑外錨墩，振搗使其質地變得密實。需要按照圖紙的要求掌握混凝土的強度。與此同時，也要根據施工圖紙的要求，設計外錨墩的結構強度和幾何尺寸。保證錨孔軸線和承壓面鋼墊板對接角度為90o，此外要保證錨孔軸線和定位管中心線重合。

8 結語

通過以上分析可以看出，在高邊坡防護工程施工過程中，采用預應力錨索框架梁防護技術是極為有必要的。在施工過程中，技術人員以及參與施工人員要嚴格按照相關制度和施工標準進行工程施工，使高邊坡更加穩固，進一步提升工程的整體效率。