公路工程中高邊坡預應力錨索施工技術研究

亓波、許愛蘭

（濟南市歷城區(qū)城鄉(xiāng)交通運輸局，山東濟南 250100）

0 引言

高邊坡預應力錨索施工技術是現(xiàn)代化公路工程建設中較為常見的一種施工技術，合理使用該技術能夠有效提高公路邊坡穩(wěn)定性和安全性。實際操作中，施工人員會在錨孔底部留出一定深度，并將水泥砂漿灌注到內(nèi)部，形成一個強度較高的錨固體，使其在施工中充分發(fā)揮承重作用，這對于提高公路工程整體穩(wěn)定性來說意義重大。我國在高邊坡預應力錨索施工技術應用方面起步較晚，目前并沒有形成完善的技術體系，加之公路工程施工環(huán)境復雜，施工過程的影響因素逐漸增多，需要施工單位總結(jié)施工經(jīng)驗，掌握技術操作要點，盡可能規(guī)避各種影響因素，全面提高公路工程施工質(zhì)量。

1 預應力錨索施工技術概述

1.1 概念

預應力錨索施工技術是指在工程施工中，將錨索錨固到邊坡巖體中，進而形成一個穩(wěn)定的支架，以此來提高高邊坡的穩(wěn)定性。在實際操作中，錨索的錨頭能夠順利通過巖體軟弱結(jié)構(gòu)面的孔洞進入巖體內(nèi)部，并將穩(wěn)固巖層和巖體牢牢連接在一起，進而改善巖體的受力狀態(tài)，為工程后續(xù)施工奠定良好基礎[1]。需要注意的是，在公路工程施工中使用預應力錨索施工技術，必須準備好專用的拉緊工具。

1.2 優(yōu)勢

第一，與其他支護方式相比，預應力錨索支護的結(jié)構(gòu)更輕、穩(wěn)定性更強、適用范圍更廣，并且可以最大程度地節(jié)約占地面積，同時幾乎不會影響基坑開挖、建筑施工等作業(yè)的開展。施工人員在實際操作中，可以省略基坑支護這一環(huán)節(jié)，既能縮短施工周期，也能減輕施工人員的工作強度。

第二，在預應力錨索施工技術應用中，施工人員不需要設置內(nèi)部支撐，可以直接利用邊坡巖土強度以及各種維護結(jié)構(gòu)，構(gòu)建穩(wěn)定性較高的受力體系，既能夠改善邊坡受力結(jié)構(gòu)，也能夠節(jié)約施工材料使用量，降低施工成本，為企業(yè)帶來最大化利潤空間[2]。

第三，施工單位在預應力錨索施工中，利用高壓旋噴樁對邊坡土體進行加固處理，當孔徑大于500mm時，錨固力也可以大幅度提高，如此能夠有效規(guī)避漏水、流砂等風險。

第四，在深基坑支護施工中使用預應力錨索施工技術，能夠有效規(guī)避土地變形問題，為后續(xù)施工任務順利進行奠定基礎。

第五，針對掩護式工程項目，采用預應力錨索施工技術，能夠有效規(guī)避水帷幕封堵問題，從源頭防范地表不均勻、建筑位移或變形等問題的產(chǎn)生[3]。

2 公路工程中高邊坡預應力錨索施工技術要點分析

2.1 明確錨索荷載

在公路工程建設中，施工單位如果選擇預應力錨索施工技術，需在操作前做好試驗工作，確定標準的錨索參數(shù)，明確施工需要達到的質(zhì)量目標。具體來說，施工單位在前期準備過程中，先對抗拉強度進行檢測，結(jié)合檢測結(jié)果確定錨索參數(shù)并合理調(diào)整，確保性能與工程建設標準相一致，之后將檢測數(shù)據(jù)提交給設計單位。為充分發(fā)揮該環(huán)節(jié)的功能和作用，需要施工單位對錨索初始荷載及特征荷載進行嚴格檢測[4]，操作方法如下：將公路工程高邊坡巖體性質(zhì)設為剛體，在錨固力尚未達到最大值的情況下，固定好所有內(nèi)錨段的接觸界面，并且保證自由端段沒有黏結(jié)應力。

2.2 準確計算錨索伸長量

2.2.1 彎曲孔道的錨索伸長量

在高邊坡預應力錨索施工中，錨索伸長量受灌漿質(zhì)量、施工環(huán)境等因素影響，容易出現(xiàn)實際參數(shù)與理論參數(shù)不符的情況，一旦超過允許誤差值，則難以充分發(fā)揮錨索的錨固作用，所以對錨索伸長量進行準確計算至關重要。針對彎曲孔道的錨索伸長量，需要施工單位按照以下公式計算：

式（1）中：L 表示錨固端與張拉錨具之間的距離，也就是鋼束長度；P 表示張拉應力；E 表示鋼絞線彈簧模量；A 表示鋼絞線斷面面積。

按照以上公式計算，即可得出準確無誤的錨索伸長量。

2.2.2 直線孔道的錨索伸長量

施工人員在直線孔道的錨索伸長量計算過程中，需充分考慮張拉過程存在的難題，并從自由長度最長單元開始進行張拉，依次過渡到最短單元，待逐一張拉完畢后進行同時張拉，而后通過合理調(diào)整張拉時間的方式對錨索變形量進行嚴格控制，確保所有鋼絞線受力均勻。

2.3 合理選擇張拉設備和動力設備

在公路工程高邊坡預應力錨索施工中，張拉設備和動力設備是必不可少的物質(zhì)條件，其性能和運行狀態(tài)能夠直接影響成孔質(zhì)量。施工人員在實際施工前，需要根據(jù)現(xiàn)場勘查結(jié)果和收集到的工程資料，合理選擇張拉設備和動力設備，確保選擇的鉆機耗風量低于12m，如此能夠保證灌漿作業(yè)有序進行，達到理想的施工效果。

2.4 鉆孔作業(yè)

鉆孔是高邊坡預應力錨索施工的重要環(huán)節(jié)，由于施工流程復雜，包括定位、沖進、洗鉆等多個步驟，對施工人員技術水平要求較高，需要施工人員具備豐富的工作經(jīng)驗，熟練掌握施工順序和標準規(guī)范，酌情選擇孔位，確保鉆桿長度與鉆機參數(shù)及圖紙設計要求一致，避免鉆孔過程中出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象。在此基礎上，施工人員還需根據(jù)錨孔分布圖紙開展鉆孔作業(yè)，鉆孔完畢后及時清理孔洞。

為保證施工質(zhì)量，需確保錨孔分布科學合理；施工人員嚴格控制鉆孔誤差，需要施工人員在了解施工現(xiàn)場地質(zhì)條件、氣候環(huán)境等要素基礎上，對鉆機進行靈活調(diào)整，最后將孔洞內(nèi)的雜物處理干凈，避免對后續(xù)施工任務開展造成不良影響。在公路工程施工中，會遇到特殊地質(zhì)條件，對此，施工單位應立即與設計方和監(jiān)理方溝通，快速采取處理對策，提高邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[5]。現(xiàn)階段，市面上涌現(xiàn)出諸多類型的鉆機，需要施工單位根據(jù)施工區(qū)域地質(zhì)條件進行合理選擇。控制好鉆進速度和鉆孔效果，保證鉆孔深度、尺寸等與設計要求一致，同時將傾斜度控制在允許誤差范圍內(nèi)。

在鉆孔施工中，施工人員還要注意以下事項：

第一，確保鉆孔參數(shù)與設計要求相符，將誤差控制在50cm 范圍內(nèi)。完成鉆孔作業(yè)后，使用壓縮空氣清理孔洞，將內(nèi)部雜質(zhì)處理干凈后，吹干水分，保證結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定、可靠。

第二，施工人員在鉆孔過程中遇到湍急水流，必須采取措施降低水流量和水壓，確保所有數(shù)值在合理范圍內(nèi)后，再安裝錨索。

第三，如果鉆孔過程發(fā)生塌孔，需要施工人員及時停工，并采取措施固定塌孔區(qū)域，而后重新施工。

2.5 制作及組裝錨索

2.5.1 錨索制作

施工人員完成清孔作業(yè)后，需要嚴格按照設計圖紙安裝錨索，在此過程中對鋼絞線長度進行合理控制，確保其等于張拉端、錨固段以及自由段三者相加之和。同時，施工人員需控制好施工進度，將下料長度的誤差控制在4cm 范圍內(nèi)。通常在鋼絞線安裝前，必須做好除銹工作，這也是提高安裝質(zhì)量的關鍵所在[6]。除銹過程中可以使用油脂均勻涂抹在鋼絞線表面，并在外層套防護管。另外，施工人員在實際施工中，還需使用膠帶將鋼絞線和自由段交匯的位置進行固定，避免泥砂滲入其中。

2.5.2 錨索組裝

施工人員在組裝錨索時，需要在錨索編束之前將鋼絞線逐一順直，避免鋼絞線存在扭曲、交叉等問題，同時控制好不同股之間的長度，一般控制在50mm 范圍內(nèi)。完成以上操作后，施工人員對鋼絞線進行切割，這一過程應杜絕使用電弧，宜采用專業(yè)設備。而后做好設備除銹、清理工作。發(fā)現(xiàn)設備出現(xiàn)損傷、銹蝕等問題，需第一時間處理。確保所有鋼絞線質(zhì)量過關后，施工人員可以結(jié)合設計圖紙明確鋼絞線編排要求，通常每隔2m 布置一個隔離支架，而后將緊固環(huán)設置在兩個支架之間，并對保護層厚度進行嚴格控制，通常控制在20mm 左右。在實際操作中，施工人員需要注意，錨索綁扎杜絕使用鍍鋅材料，可以結(jié)合實際情況將塑料套管套在自由段上，而后對管口進行密封處理，最后做好錨固段的固定工作[7]。

2.6 錨索放置及灌漿作業(yè)

2.6.1 錨索放置

施工人員在錨索放置過程中，需注意以下事項：

第一，將孔洞中的巖屑等雜物處理干凈。

第二，在孔洞內(nèi)放置錨索，并預留出一定長度。

第三，由于吹孔過程風力較大，會掉落碎石，施工人員在沒有特殊要求的情況下，禁止邊吹孔邊設置錨索，在實際施工中，要盡可能從源頭規(guī)避潛在問題的發(fā)生，就要合理調(diào)整施工步驟，通常先設置錨索，再開展吹孔作業(yè)。

第四，地下水會對孔內(nèi)錨索質(zhì)量產(chǎn)生負面影響，施工人員需控制好鉆桿的轉(zhuǎn)速，在水質(zhì)達到一定標準后，停止鉆桿轉(zhuǎn)動，完成錨索放置工作。

2.6.2 灌漿作業(yè)

在水泥砂漿灌注過程中，由于漿液流動性較強，會產(chǎn)生一定沖刷力，導致部分雜質(zhì)順著泥漿進入內(nèi)部，可能堵塞注漿管。為避免這一情況發(fā)生，需要施工人員時刻關注注漿管運作情況，盡可能避免因注漿管堵塞而影響漿液質(zhì)量。結(jié)合施工經(jīng)驗來看，在水泥砂漿灌注過程中，使用純水泥漿效果更好。施工人員還需關注兩個問題：

一是控制好間隔時間，通常在1 天左右；二是將注漿壓力作為分析注漿量的主要依據(jù)，在保證注漿時間科學合理的同時，有效提高錨固段的注漿效果。

2.7 張拉鎖定及封錨

在公路工程施工中，保證質(zhì)量驗收過關，需要施工人員從以下方面入手：

第一，承壓面的平整度滿足技術規(guī)范要求，同時控制好承壓面和鋼筋軸線的位置關系，保證二者相互垂直。

第二，在錨具安裝過程中，合理使用錨墊板及千斤頂，確保同一軸線內(nèi)三者重合，并且錨頭不能出現(xiàn)偏折、彎曲等情況，在必要情況下，可以將鋼墊片安裝在合適位置，并靈活調(diào)整錨具、千斤頂或錨墊板的位置[8]。

第三，施工人員嚴格按照設計要求對錨筋進行張拉，控制好張拉過程周圍孔洞的質(zhì)量。

第四，在張拉作業(yè)開始前，施工人員要先張拉錨筋，確保其張拉力與設計要求一致，或超過設計要求的20%。

第五，在保障臺座的混凝土質(zhì)量滿足設計要求后，可以封錨。

2.8 做好邊坡防護工作

在公路工程邊坡防護過程中，較為常見的防護方式包括錨桿噴漿、設置擋土墻等。這些防護方式雖然可以有效提高邊坡穩(wěn)定性和牢固性，但是視覺效果不佳，難以滿足綠色發(fā)展要求，甚至阻礙周圍植被健康生長。新時期，我國堅持貫徹落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，美化環(huán)境、保護生態(tài)成為施工單位必須考慮的重要課題，針對降雨頻率較高、風化程度嚴重的施工區(qū)域，采用以上防護方式有可能引發(fā)滑坡等問題。在人工邊坡支護過程中，以上防護方式通常可以起到提高坡面、降低侵蝕率等效果。但如果風化加重，或混凝土結(jié)構(gòu)老化，則會嚴重降低防護效果，并且上述防護方式在施工中需要投入大量人力、物力、財力，不利于最大化經(jīng)濟效益，施工單位應根據(jù)實際情況合理選擇方案[9]。這一形勢下，很多專業(yè)人員提出生態(tài)護坡的方式，不僅能夠為周圍動植物健康發(fā)展營造良好空間，還能夠加快生態(tài)環(huán)境恢復速度，同時可以提高防護結(jié)構(gòu)美觀性。在生態(tài)防護結(jié)構(gòu)施工中，施工單位必須充分考慮兩個問題：

第一，如何營造集美觀性與適用性于一體的防護結(jié)構(gòu)。

第二，如何保證防護結(jié)構(gòu)達到穩(wěn)定性、安全性目標。在公路工程實際施工前，施工方需根據(jù)實際情況編制科學合理的防護方案，在此過程中充分考慮錨索加固坡體和無錨索坡體相互統(tǒng)一的情況，并選擇合適的方式進行護坡。如選擇草、灌木護坡方式，在坡面種植一定規(guī)模的草，在馬道種植一定規(guī)模的灌木，優(yōu)先選擇本土樹種，提高樹木成活率；也可以混合種植草和灌木，使二者所具有優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，以此來延長護坡時間，同時改善景觀效果。

3 結(jié)語

綜上所述，在公路工程施工中，高邊坡預應力錨索施工技術不僅能夠提高高邊坡的穩(wěn)定性，還能夠降低施工強度，減少施工成本，進而為企業(yè)創(chuàng)造最大利潤。為充分發(fā)揮預應力錨索施工技術的優(yōu)勢，需要施工單位在明確技術規(guī)范、標準流程基礎上，充分掌握各環(huán)節(jié)施工技術要點，并嚴格按照設計圖紙和技術規(guī)范操作，進而提高施工水平，保障公路工程順利投入使用。