高邊坡防護錨索框架梁施工技術研究

摘要：高邊坡防護形式多樣，且一般多種防護形式組合使用。高邊坡的穩定性對于工程安全至關重要，如何進行可靠有效的防護成為邊坡穩定的關鍵所在。基于鐵路工程深路塹高邊坡防護施工實際案例，詳細闡述了錨索框架梁的工作原理、施工工藝流程和施工技術要點，并分析驗證了錨索框架梁的施工質量和防護效果，為相關高邊坡防護錨索框架梁工程施工提供了有益參考。

關鍵詞：高邊坡防護；錨索框架梁；施工技術

0" "引言

高邊坡開挖后，原有的山體應力平衡被破壞，如果防護不到位，在地質構造、水文環境和人類活動等多重因素共同影響下，極可能產生下滑和坍塌等地質災害，嚴重威脅工程的安全和正常使用，并對周圍環境及人民生命財產安全產生負面作用。因此采取可靠有效的防護至關重要。本文基于鐵路工程深路塹高邊坡防護施工實際案例，詳細闡述了錨索框架梁的工作原理、施工工藝流程和施工技術要點，并分析驗證了錨索框架梁的施工質量和防護效果。

1" "工程概況

杭溫鐵路站前4標永嘉段高邊坡深路塹，主要分部在楠溪江站站場路基段（里程DK283+014.130～DK283+

375.270）和區間39號路基段（里程DK279+370～DK279+

570.27）。其中楠溪江站站場路基段開挖深度最深，最大挖深約45m，開挖斷面最寬，最大開挖斷面寬約230m，最高邊坡防護級數為5級，設計邊坡防護形式為樁板墻+框架錨索+框架錨桿+拱形骨架。楠溪江站屬于中低山及山間谷地地貌，地形起伏較大，山坡上植被發育，區內分布有梯田、小溪等。開挖段主要地質為熔結凝灰巖，表層往下2～3m為全風化巖，中下部為強風化巖，下部部分為弱風化巖。邊坡基本處于強風化巖地帶，邊坡下部樁板墻防護，中下部錨索框架梁防護。

2" "錨索框架梁工作原理

錨索框架梁是一種加固巖土體的邊坡防護支擋結構，主要通過錨索張拉后產生的預應力作用使巖土體達到穩定狀態。錨索是由鋼絞線制成的一種主要受拉的桿狀構件，其一端通過鉆孔后被注漿體固定于深部穩定地層中，另一端被施加張拉力后鎖定在鋼筋混凝土結構框架梁上形成整體結構，從而在巖土體表面產生預應力，以此來穩固巖土體或改善內部應力狀況，限制其變形。

3" "錨索框架梁施工工藝流程

錨索框架梁施工流程為：施工準備→鉆孔→錨索制作與安裝→注漿→框架梁施工→張拉鎖定→封錨。

3.1" "施工準備

核對施工圖紙與設計交底，充分了解設計意圖，核對地形、地貌和施工斷面。人員進場并進行培訓和交底。各種材料和施工機具進場，確保材料驗收合格，機具滿足施工生產要求。邊坡開挖和防護交替進行，開挖一級防護一級，防護完成后開挖下一級。每一級開挖完畢且坡度復核無誤后，立即在坡面上準確測放錨孔位置。錨孔縱向間距3.0m，豎向垂直間距2.5m，經檢查復核、監理確認孔位精度后進行下道工序。

3.2" "鉆孔

搭設滿足承載力要求的穩固腳手架，根據坡面測放的孔位，固定調整好鉆機角度后開始錨孔鉆進施工。孔徑為130mm，傾角15°，孔深15m。鉆進過程中，記錄每個孔的鉆進狀態（鉆速、鉆壓）、地層變化、地下水等情況。遇到縮孔、塌孔時，立即停鉆并灌漿處理（灌漿壓力0.1～0.2MPa）。灌漿完成初凝后，清孔重鉆[1]。鉆進大于設計深度0.5m時，穩鉆1～2min后停鉆，然后用高壓空氣（風壓0.2～0.4MPa）清孔。鉆孔結束經檢驗合格后進行下一步施工。

3.3" "錨索制作與安裝

預應力錨索設計錨固力300kN，由3根直徑15.24mm鋼絞線組成，長15m。分為錨固段和自由段，錨固段長8m，自由段長7m。端頭安裝鐵皮導向帽，錨固段內穿直徑38mm注漿管，錨具采用OVM15-3型。

鋼絞線按設計尺寸截取，不能焊接，下料長度需滿足錨索束結構設計及張拉的需要。編束時，鋼絞線不能有交叉和扭曲，應平直、均勻的排列。錨索錨固段用緊箍環和擴張環制成波浪狀，自由段外套波紋管，管內充滿黃油后封閉兩端。錨索束編好后除污，張拉段涂刷防腐劑。確認錨孔編號無誤后，緩慢將錨索體放入孔內。用尺量外露錨索長度，計算孔內錨索長度，錨索長度誤差范圍在50mm內。

3.4" "注漿

錨索束放入后及時注漿，采用孔底注漿法，一次注滿錨固段和自由段，初凝前視情況進行補漿[2]。注漿選用M40水泥砂漿，飽滿密實灌注，注漿壓力0.6～0.8MPa，中途不得停漿。注漿至實際注漿量不低于理論的注漿量，錨具排氣孔不再排氣且孔口溢出濃漿時結束。施工過程中，做好注漿記錄。

3.5" "框架梁施工

注漿后砂漿達到設計強度的70%后施工框架梁，框架梁采用C35混凝土現澆，截面尺寸0.4m×0.4m。框架梁上部與坡頂鑲邊相連，下部與平臺截水溝相接。坡頂和坡腳設置厚0.3m的C25混凝土鑲邊。錨索框架梁正視圖見圖1。

按照設計尺寸和施工需要開挖框架梁溝槽，開槽后基槽底部采用C25混凝土找平。框架梁鋼筋在標準化鋼筋加工場統一加工，然后運至施工現場。先綁扎縱梁鋼筋，再綁扎橫梁鋼筋。錨索位置預埋φ154mm鋼管，然后安裝螺旋筋和錨墊板，錨墊板固定在定位鋼管里。當位置與鋼筋沖突時，調整鋼筋間距保證錨索位置準確。

模板安裝前先檢查鋼筋綁扎質量，并做好記錄。用定型鋼模按設計尺寸進行拼裝，并用短錨桿固定在坡面上。模板尺寸要準確，拼裝要密貼、平順，整體線形要順暢。然后支撐加固模板，使模板與基礎緊密貼合，以免脹模、跑漿影響質量。

混凝土澆筑前先檢查鋼筋模板施工質量，模板凈空尺寸、鋼筋數量及布置尺寸、保護層厚度一定要符合要求。框架梁混凝土按照自下而上，先縱梁再橫梁的順序澆筑。確保澆筑作業連續進行，邊澆筑邊振搗，中斷澆筑的接縫要鑿毛處理。澆筑完成后覆蓋灑水養護，當強度達到2.5MPa時，就可拆模；拆模時注意保護邊角，不得有翹曲破損、掉角啃邊。

3.6" "張拉、鎖定及封錨

3.6.1" "張拉與鎖定

張拉前先標定張拉機具，再進行張拉試驗確定張拉鎖定施工工藝。錨孔注漿和框架梁混凝土達到設計強度的70%后才能張拉。張拉分兩次逐級進行，第一次張拉值為總張拉力的70%（設計要求超張拉15%，總張拉力=設計張拉力的115%），間隔3～5d后進行第二次張拉。各級張拉力逐步遞增，每次遞增量為設計張拉力的25%，各級之間間隔2～5min，最后一級間隔30min。

張拉過程中記錄好錨索伸長及受力情況，核實伸長值與受力值是否匹配。張拉完成6～10d后，再進行一次補償張拉以克服地層徐變等因素造成的預應力損失，補償張拉完成后即可鎖定。

3.6.2" "錨頭封堵

張拉鎖定后，從錨具量起預留5cm鋼絞線，截去（機械切割）超長部分，用水泥漿灌滿錨墊板和錨頭全部空隙[3]，然后墊座混凝土鑿毛，用混凝土封堵錨頭。

4" "錨索框架梁施工質量控制要點

4.1" "鉆孔施工控制

孔位偏差不超過±50mm，傾斜度偏差不超過1%。坡面如果難以處理平順，經設計、監理單位現場確認后，可適當放寬定位精度或調整錨孔位置。框架梁和錨索的相對位置比絕對位置更重要，框架梁應隨錨索位置而變。

鉆孔用風動鉆進，不得用水沖鉆進，水沖鉆進會惡化巖土體的地質條件和降低孔壁的粘結性能。根據鉆機性能和地層地質控制鉆進速度，防止鉆孔變徑、扭曲和塌陷。孔中有水體時，需處理后才能下錨與注漿。可采用設置排水孔，或灌漿封堵二次鉆進的方法處理。

成孔后先自檢，然后現場監理工程師檢驗。孔徑允許偏差0～10mm，實際孔深不小于設計孔深，孔深允許偏差0～50mm[4]。應復查錨孔孔位、傾角和方位，合格后即可認為錨孔鉆造檢驗合格。

4.2" "錨索施工控制

每束錨索的規格、組合形式應符合設計要求。嚴禁使用有機械損傷、電燒傷的鋼絞線，有死彎和嚴重銹蝕的也不得使用。鋼絞線編成錨索后，應作好防銹處理。切割鋼絞線及錨索時，嚴禁用電弧燒割，可采用切割機或砂輪鋸等機械切割方式。

4.3" "注漿施工控制

注漿是決定錨索施工質量的關鍵工序，錨固段的錨固力是通過注漿體與錨索體之間的摩擦力和注漿體與孔壁之間的摩擦力來共同實現的，也就是說注漿體要有足夠的強度和密實度。因此必須選用設計規定強度等級的水泥砂漿，采用孔底注漿法注漿。注漿時不得上拔注漿管，嚴格控制注漿壓力，飽滿密實灌注。注漿液攪拌均勻，隨攪隨用，并在初凝前用完。注漿體凝固前不得晃動錨索體。

4.4" "框架梁施工控制

框架梁鋼筋接頭需錯開，混凝土墊塊厚度要與保護層厚度一致，并牢固連接。安裝固定錨具底座時，其頂面（斜托面）應垂直于鉆孔軸線，確保張拉時千斤頂出力與錨索在同一軸線上。模板安裝應平順、嚴密，凈空尺寸準確，且與基礎緊密貼合。

錨孔周圍鋼筋較密集，澆注時要仔細振搗，保證質量。澆筑過程中，可采用速凝、早強混凝土或用蓋模壓住等措施解決混凝土移動問題。錨墩與框架梁同時澆筑，框架梁混凝土面與坡面一致。

5" "錨索框架梁施工質量和防護效果分析驗證

位移和應力狀態監測是高邊坡防護施工過程中不可或缺的環節，既能確保施工安全，又能驗證施工質量和防護可靠性。楠溪江站站場路基高邊坡監測內容，包括邊坡地表位移監測、深部位移監測（測斜管）、樁（墻）背土壓力監測（土壓力盒）和錨桿錨索錨固力監測（錨索應力計）。監測斷面設置詳見表1。

其中，錨索框架梁防護部分的監測，只涉及邊坡地表位移監測、深部位移監測和錨索錨固力監測。斷面DK283+125的邊坡最高、級數最多、監測周期最長，其監測數據最具有代表性，因此以斷面DK283+125的地表位移監測、深部位移監測和錨索錨固力監測數據，來分析驗證錨索框架梁的施工質量和防護效果。

5.1" "邊坡地表位移監測結果分析

斷面DK283+125地表位移監測點共8個，累計位移、累計沉降和時間關系曲線圖見圖2和圖3。

由圖2和圖3可知，監測數據顯示各點日均位移和沉降量在2mm范圍內上下波動，累計變化均先增大后減小，最后逐步趨于平穩。累計位移未超過20mm，累計沉降未超過18mm，均在設計允許的范圍內。各級邊坡表面均無開裂、隆起、下陷、下滑和坍塌等明顯變形，支護結構無裂縫。

5.2" "深部位移監測結果分析

斷面DK283+125深部位移監測點共4個，圖4和圖5為點S2和點S3深部位移監測曲線圖，其孔深均為20m，它體現了監測期間邊坡深部位移隨時間的變化趨勢。整體來看，前期位移變化波動大，最后趨于穩定。且越靠近地表，位移越大。穩定后監測點S2地表累計最大位移未超過18mm，監測點S3地表累計最大位移未超過17mm。在整個監測周期中，測點變形量均在設計范圍內，未出現過日變量突變報警現象，變形可控。

5.3" "預應力錨索錨固力監測結果分析

斷面DK283+125預應力錨索錨固力監測點共4個，應力和時間關系曲線圖見圖6。由圖6可知，錨索鎖定后，應力會損失而變小。錨索應力的損失過程大概分為快速損失、緩慢損失、相對穩定三個階段[5]。

分析認為，錨索鎖定后20d內，應力損失速度最快，主要是因為鎖定時千斤頂卸載，錨索不可避免地產生回縮，錨索張拉力向錨具與錨索間的摩擦力及擠壓力轉變，錨具發生變形而使錨固力損失。錨索鎖定后20～60d內，應力損失變緩，其損失原因是巖土體和錨索內部應力調整變化，產生巖土體壓縮、錨索應力松弛。錨索鎖定60d后，錨索應力基本不變化，僅有小幅波動，巖體及錨索應力調整完成，重新達到平衡和穩定。

綜合以上監測數據圖及分析來看，錨索框架梁防護部分地表位移、深部位移均在設計允許的范圍內，錨固力變化也在設計范圍內。且各級邊坡表面均無開裂、隆起、下餡、下滑和坍塌等明顯變形，支護結構無裂縫，邊坡處于穩定狀態。證明錨索框架梁施工質量合格，防護效果可靠。

6" "結束語

錨索框架梁作為高邊坡防護中一種重要的防護手段，具有顯著的防護成效，能夠有效保障邊坡的穩定性與安全性。然而在實際應用過程中，仍然需要不斷總結經驗教訓，持續改進和優化施工技術，以適應不同工程環境和需求。

本文基于鐵路工程深路塹高邊坡防護施工實際案例，詳細闡述了錨索框架梁的工作原理、施工工藝流程和施工技術要點，并分析驗證了錨索框架梁的施工質量和防護效果，相關成果可為類似工程提供借鑒和參考。

參考文獻

[1]" 李俊杰.淺談預應力錨索高邊坡動態加固設計在客專工程中的應用[J].城市道橋與防洪，2011（7）：67-69.

[2]" 中國鐵路總公司.Q/CR 9602-2015 高速鐵路路基工程施工技術規程[S].

[3]" 林楠.預應力錨索框架梁技術在高邊坡防護中的研究與應用[J].市政技術，2020（S1）：76-79+83.

[4]" 國家鐵路局.TB 10751-2018 高速鐵路路基工程施工質量驗收標準[S].

[5]""""" 戴湘波.高速公路高邊坡防護中預應力錨索施工技術[J].交通世界，2023（28）：118-120.