山嶺重丘地區高速公路建設中的預應力錨索加固高邊坡施工技術

徐學西 孟紅利

1.中交一公局集團有限公司；2.石家莊市軌道交通集團有限責任公司

1 引言

受地形條件的影響，西部山區高速公路建設難度偏大，路塹施工中則時常遇到高邊坡防護工作。在常規的防護工作中常采用的是片石混凝土擋墻、漿砌片石擋墻等方式。這些傳統方式都存在兩個典型問題，分別是結構安全性低、工期較長。預應力錨索框架梁技術的引進為路基高邊坡的防護帶來了新方法，它的廣泛使用不僅解決了傳統方式存在的問題，而且帶來了良好的經濟效益。

2 預應力錨索框架梁的原理及特點

以高強度鋼絲和鋼絞線為主要原材料，構建預應力錨索框架梁結構。滑動體存在危險時，將該類材料與巖層和邊坡的混凝土框架穩定結合，對該整體施加預應力，從而達到加固坡體的效果[1-2]。經預應力施工后滑動體處于受壓的狀態，此受力條件下有利于提高邊坡的穩定性，進而給公路路塹施工以及后續施工創設了良好的條件。

預應力錨索框架梁邊坡防護技術的應用優勢突出，主要體現在如下四方面。

（1）在施加預應力的過程中錨索屬于受力構件，不僅具有較高的強度，而且具有較大的柔性，當其與坡體結合后可以有效改善坡體的狀態，使其具有足夠的強度，在后續公路施工以及使用過程中可以維持穩定。

（2）加固深度最低為幾米，最高可達幾十米，適用范圍較廣。

（3）當施工過程中出現強度與要求不符的情況時，施工人員可以通過增強預應力以及補充注漿等方法進行彌補，體現了施工的靈活性。

（4）框架梁自身的體積較小，而且結構較輕，因此在坡度較小的地方較為適用，具有占地面積小、整體性高、抗震能力強的優勢。

（5）能夠保證施工進度，節省施工時間，確保工程在規定時間內完成，由于該結構的體積不大，因此花費的材料較少，從而節省施工成本。

綜上所述，與其他防護形式相比，預應力錨索框架梁邊坡防護技術具有明顯優勢，既能取得良好的經濟效益，又能達到防護的效果。但也需意識到，該項施工技術在實際應用中仍存在諸多局限性。例如錨索和水泥漿的握裹力小于張拉應力時，則有較明顯的預應力損失現象，甚至完全失效[3]。

3 預應力錨索框架梁施工的關鍵材料

關鍵材料類型及基本特性如下。

（1）高強鋼絞線。縱觀現階段的預應力錨索框架梁邊坡防護施工，應用較為廣泛的當屬無黏結PC鋼絞線，其通常由7根鋼絲共同組成。在正式使用前先組織錨索試驗，通過此途徑對錨索的質量情況做出判斷，進而為后續施工提供參考。

（2）錨具。最常見的錨具類型為OVM13-7型。以設計圖紙的相關要求為準，由相關人員規范化操作。

（3）水泥漿。水泥漿通常為M35水泥砂漿。注漿時需保證壓≥0.35MPa。壓漿施工以孔底注漿法較為合適，漿液濃度控制具有動態變化的特點，即先稀、后濃。

（4）混凝土。提前組織配合比試驗，確定混凝土在滿足工程質量要求時所對應的配合比，據此正式拌制混凝土。

4 預應力錨索框架梁的施工工藝

4.1 工藝流程

預應力錨索框架梁的施工工藝流程，如圖1所示。

圖1 施工流程圖

4.2 施工準備

施工準備主要分為兩個部分。首先是對錨孔進行測設，并將鉆機放置在合適的位置。要求各錨索孔位均滿足設計位置要求，以測放的孔位為準打入標樁、依次編號。需要注意的是，施工人員應控制孔位之間的偏差，保證偏差在1mm以內。選擇合適的位置搭建鉆孔工作平臺，隨后將鉆機固定，并明確鉆孔的方向。錨孔下傾角與水平角的夾角以15°較為合適，盡可能減小鉆孔傾角的偏差，即該差值需在10°以內；其次是進行錨索拉拔試驗。此外，為充分保證錨索參數的可行性，在試驗階段應當合理選擇巖層，保證該部分的地質條件與設計錨固段一致。試驗期間采集試驗數據并展開分析，從而對錨索參數的可行性做出準確的判斷，針對不足之處做靈活的調整。

4.3 鉆孔

造孔以干鉆法為主，不宜采用濕鉆法，否則將加劇邊坡巖體的失穩程度。鉆孔速度的控制具有靈活性，具體根據鉆機運行性能以及錨固地層的地質條件而定，精細化施工，確保成型的鉆孔在孔位、孔徑、深度等方面均可滿足要求[4]。完整記錄鉆孔期間產生的各項數據，以作為質量分析的依據。常見的不良鉆進現象有塌孔、偏孔等，對于此類問題，應當在第一時間暫停鉆孔作業，利用固壁灌漿或是其他方法處理，直到水泥砂漿初凝后方可繼續施工。

鉆孔過程中，施工人員及時測量傾角，保證鉆孔圓直，一旦發現測量結果與要求不符立即糾正。與設計要求相比，鉆孔的實際長度應大于設計長度，超出的這部分長度作為沉渣段。經前述鉆孔作業后，孔內易堆積巖粉等不利于后續施工的雜物，因此用高壓空氣深度清理孔內的雜物，全程風壓穩定在0.2MPa~0.4MPa，直至孔內恢復至潔凈狀態為止。清孔后及時對孔口采取封堵措施，以免外部雜物落入其中。

4.4 清孔

鉆孔后及時清孔，將孔內雜物堆積量控制在許可范圍內，以免影響水泥漿與孔壁巖體的正常黏結[5]。待清孔工作落實到位后詳細檢查各錨索孔，要求其在孔徑、孔深等方面均可滿足要求。清孔存在一套特定的流程，應當有條不紊地開展各項工作，具體如圖2所示。

圖2 清孔流程圖

4.5 錨索制作、下錨

以鋼絞線或高強鋼絲為主要原材料，制作預應力錨索。制作過程中，施工人員應對每根鋼絞線進行檢查，確保鋼絞線既沒有受到污染，也沒有發生交叉。隔離支架應設置在錨索軸線方向，且每個隔離支架的間隔約為1.75m。考慮到下錨的順暢性要求，有必要在錨索底端設導向帽。

錨索自由段的隔離處理所用材料為防護油和塑料管，要求錨座鋼墊板和錨索保持垂直的位置關系，同時需深度清理錨固段錨索上附著的雜物（鐵銹、油污等）。在后續使用中，錨索自由段在與外部潮濕空氣等環境因子接觸后易銹蝕，為避免此問題，需對該部分采取防腐處理措施。

4.6 注漿

順利下錨后在24h內組織錨孔注漿作業，較適宜的是水泥砂漿材料，要求其強度至少達到35MPa。注漿遵循的是一次到位的原則，并從孔底處開始，依托于漿液的流動性有效填充空隙。待出孔口冒出水泥漿液后方可結束注漿。

4.7 混凝土框架梁

縱觀邊坡錨固結構體系，鋼筋混凝土框架梁為關鍵組成部分，在該裝置的施工中，首先根據設計要求將鋼筋安裝到位，隨后再緊密拼接模板，構成完整、嚴密的模板系統。混凝土灌注施工前，將波紋管和錨墊板穩定安裝在框架梁鋼筋處，并使其與錨孔的方向相同。

4.8 張拉

張拉前，施工人員需首先標定和檢驗張拉設備及相關機具。正式張拉前先試張拉，通過此途徑檢驗施工情況，驗證張拉工藝參數的可行性，要求各部位密切接觸，若無誤則整索張拉。張拉作業遵循的是分級的原則，每級間隔時間以5min為宜。張拉采取的是雙控的方法，以張拉應力為主要的判斷依據，利用伸長量輔助檢驗，要求兩項指標均可滿足要求，否則需隨即暫停張拉，分析成因并采取處理措施，恢復正常狀態后方可繼續張拉。

對框架錨索進行張拉時，施工人員必須保證千斤頂的數量為4個，且這4個千斤頂的張拉是同時同步的。若實際張拉力超過設計值的10%則鎖定錨索，此后對預應力的損失情況作出判斷，若損失量超出許可范圍則補張拉。經前述施工后，確定多余的鋼絞線并將其切除，隨后封錨。

4.9 錨索驗收

全面檢驗錨索，為保證驗收結果的可靠性，驗收單位必須具有相關資質。此外，驗收數量至少達到3根，同時需達到錨索數量的5%或更多，否則在驗收數量過少時易由于偶然誤差而影響驗收結果的準確性。

5 施工中應注意的問題

為了維護邊坡的穩定性，施工人員應自上而下地對邊坡進行開挖，同時注意開挖和防護同時進行，避免開挖過快或坡面暴露面積過大、時間過長。

邊坡開挖應選擇天氣晴朗的時段進行，并在開挖前做好相應的排水措施，此舉有利于保證坡體及填料的抗剪強度。

6 結束語

綜上所述，文章從施工工藝和施工注意事項兩個角度切入，系統性地對預應力錨索框架梁施工技術展開探討，希望本文闡述的內容可為類似工程提供參考。在實際應用的過程中，由于地域不同等原因，施工的具體要求及相關指標可能存在不同，應根據實際情況靈活變通。