预应力锚索技术在高速公路边坡工程加固应用

预应力锚索技术在高速公路边坡工程加固应用

摘要：预应力锚索技术是边坡加固工程中较常用施工工艺，具有有效缩短工期、节约投资、较好的固坡效果等优点。本文结合高速公路高边坡工程加固为实例，对预应力锚索技术在高速公路边坡工程加固应用进行了阐述，为类似的边坡整治工程提供了参考。 关键词：高速公路；边坡加固；预应力锚索；锚索技术；混凝土框架；张拉试验；锚孔注浆

随着人们对锚索技术研究的深入和对锚固技术的逐步提高，以及相关技术的发展，边坡预应力锚索加固技术已广泛地用于岩土加固工程的各个领域。在高速公路施工中，遇到高边坡，往往会出现地质条件不够理想。岩石的风化、蹦塌严重，尤其在深路堑施工时，造成临空面较高，如果再加上构造裂隙发育，就会使路堑边坡形成不稳定势态，设计部门采用了大量的预应力锚索对边坡岩体进行了预应力锚固，效果明显。 1工程概况

某高速粤北路段由于公路穿越山区地带，地形高差较大，地质复杂，桥隧众多，有较多的高边坡，属山岭重丘区，地形、地质条件复杂且山高坡陡。路堑边坡相对高差均在30～50m左右，且岩石破碎，裂隙发育，及易产生滑塌现象。设计上本路段共有8个路堑高边坡坡面需进行锚索加固处理，锚索一般位于2～3级坡面上。 2预应力锚索框架加固的工作机理

预应力锚索加固是通过锚固在坡体深部稳定岩体上的锚索将力

传给混凝土框架，再经框架对不稳定坡体施加一个预应力，将不稳定松散岩体挤压，使岩体间的正压力和摩阻力大大提高，增大抗滑力，不稳定坡体的发育，从而起到了加固边坡、稳定坡体的作用。锚索孔内高压注浆，使浆液填充锚孔周围坡体内裂隙，提高坡体的整体稳定性。

本路段高边坡采取预应力锚索框架与砌石变截面护面墙组合设计，每片框架设4个锚孔，锚索设计为压力分散型（图1），索孔直径130mm，长度为17～24m，每孔由3个单元锚索组成，每个单元又由两束ф15.24、强度为1860mpa、延伸率≥3.5%的高强低松弛无粘结钢绞线组成，锚固长度为8～15m，设计张拉力为700kn，注浆采用普通硅酸盐p.o42.5r纯水泥浆，水灰比0.4～0.5，注浆采用孔底返浆法。框架梁用c25混凝土浇注。 图1 压力分散型锚索结构图

3预应力锚索技术在高速公路边坡工程加固应用 3.1破坏性张拉试验

在锚固正式施工之前，按照设计要求的结构参数以及试验规定的锚孔深度施工锚索及反力承台，待混凝土、砂浆达到设计强度后，对试验锚索进行破坏性张拉试验。确定锚固体与岩土层间粘结强度特征性、锚索设计参数，对设计进行验证和修改，从而指导正常锚固施工作业。本路段根据岩层地质及锚固长度共设3个实验孔。 3.2测量放样

按设计图纸准确放出锚索孔、框架梁位置及方位角，并作出标

记。一般要求锚孔入口点水平方向误差不应大于50mm，垂直方向误差不应大于100mm。 3.3钻孔

首先根据锚固地层的类别、锚孔孔径、深度以及施工场地条件等来选取适当的钻孔机具，一般在岩层中应采用潜孔钻机冲击成孔，岩层破碎或松软饱水等易于塌缩孔和卡钻埋钻的地层中采用跟管钻进技术。

搭设好满足承载力和稳固要求的脚手架，架装钻机开始钻孔（图2）。锚孔采用无水干钻，钻进过程中根据钻机性能和锚固地层严格控制钻孔速度，并对每一孔的地质变化、钻进状态（钻杆方向、钻压、钻速）、地下水及一些特殊情况作好详细记录。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，应立即停钻，及时进行注浆固壁处理（注浆压力0.1～0.2mpa），待水泥砂浆初凝后（一般注浆24小时后）重新扫孔钻进。当钻进达到设计深度后（锚孔锚固段进入中风化或更坚硬的岩层深度一般不得小于5m），不能立即停钻，应继续超钻20～50cm，且要稳钻1～2分钟。防止孔底尖灭。钻孔完毕后，用高压空气（风压0.2～0.4mpa）将孔内岩粉及水体全部清除出孔。 3.4锚索制作与安装

锚筋下料应整齐准确，误差不大于±50mm，预留张拉段钢绞线长度1.5m，对钢绞线不同单元和锚接头进行醒目可靠的标记。下料时还应注意各单元锚索长度的不同，钢绞线一律采用机械切割下料。锚筋的制作应搭建高于地面50cm以上且与锚筋设计长度相适

应的制作台及简易防晒防雨棚，受地形而需在边坡平台上进行锚筋制作的，也要按要求搭架，同时做好防晒防雨措施。 锚索下料完成后开始编束，每个单元锚索分别由两根等长无粘结钢绞线内锚于钢质承载体上，钢质承载体要求采用45号钢材加工制作，其厚度不小于2cm。在锚索体完成架线环的组装之后，要在锚索体底端接装导向帽，以便下锚顺利。当采用二次补充注浆的锚筋体组装时，还应同时装放二次注浆管和止浆密封装置。施工要求如下：

(1)锚索挤压套挤压设备为zb4-500型电动油泵，柳州产gyja挤压器。挤压头的组装，挤压套、挤压簧安装要准确，挤压顶推进应均匀充分，施工中应严格控制钢绞线挤压套挤压工艺，并抽样3%进行检测，确保单根挤压强度不低于200kn。

(2)组装承载体时应定位准确，挤压套通过螺栓在承载体和限位片之间栓接牢固。架线环间距为1.0～1.5m，应准确定位、绑接牢固，锚孔孔口位置必须设置一个架线环。

(3)注浆管应满足设计要求，具有足够强度。一次注浆管捆扎在锚筋体中轴部位，注浆管头部距锚筋体末端宜为50～100mm，且深入导向帽。导向帽可点焊固定于最前端承载板上，并应留有溢浆孔，保证孔底返浆。所有的钢质部分均应均匀涂刷防腐油漆。 锚束放入钻孔之前，应检查孔道是否阻塞，查看孔道是否清理干净，并检查锚索体的质量，确保锚束组装满足设计要求。入孔安放锚束体时，应防止锚束扭压、弯曲，锚束入孔倾角和方位应与锚

孔保持一致，入孔要求平顺推送，严禁抖动、扭转和串动，防止中途散束和卡阻。 3.5锚孔注浆

锚孔注浆是锚索施工过程中的一个重要环节，注浆质量的好坏直接影响锚索承载能力。因此在锚索注浆施工时应严格把握浆材质量、浆液性能、注浆工艺和注浆质量。一般要求有：

(1)严格按照设计要求备足水泥浆体材料。水泥选用新鲜普通硅酸盐p.o42.5r，并复查其力学性能。外加剂的品种与用量由试验确定，一般加速浆体凝固的水玻璃掺量为0.5%～3%；提高浆液扩散能力和可泵性的表面活性剂(或减水剂)，如三乙醇胺等，其掺量为水泥用量的0.02%～0.05%；为提高浆液的均匀性和稳定性，防止固体颗粒离析和沉淀而掺加的膨润土，其掺量不宜大于水泥用量的5%。 (2)浆液严格按照配合比搅拌均匀，随拌随用，浆体强度不低于40mpa。锚孔注浆采用孔底返浆法（注浆压力一般为2.0mpa左右），且要连续作业直至孔口溢出新鲜浆液，严禁抽拔注浆管或孔口注浆。如发现孔口浆面回落，应在30分钟内进行孔底压注补浆2～3次，确保孔口浆体充满。在注浆开始和中途停止较长时间再作业时，应用水或水泥稀浆润滑注浆泵及注浆管路。注浆过程中认真做好现场施工注浆记录，每批次注浆都应进行浆体强度试验，试件不得小于两组。浆体未达到设计强度的70%时，不得在锚筋体端头悬挂重物和拉绑碰撞。 3.6锚索框架梁制作

锚索框架梁采用c25现浇钢筋混凝土“井”字型框架设计，其截面为0.6m×0.5m矩形，主筋为ф20，箍筋为ф12。混凝土灌注前必须将0vm15型锚具中的螺旋钢筋、锚垫板固定在锚梁钢筋上，方向与锚孔方向一致，摆放平整，再同时进行浇灌、振捣。尤其在锚孔周围，应仔细振捣，保证质量。锚梁上预留锚索孔内要预留排气管和补浆管，锚垫板安装要与锚索垂直。锚索框架应分片施工。 每片由两根立柱及其横梁、顶梁组成，两根相邻框架接触处（横梁、顶梁）留2cm宽伸缩缝，用浸沥青木板填塞。张拉、锁定锚索张拉须待锚孔内的砂浆及地梁钢筋混凝土强度达到设计强度后方可进行。张拉主要设备有ycw150b型千斤顶、ovmz-500型油泵、hvm锚具。张拉作业前须对张拉机具设备进行标定。

锚索采取差异分步张拉，每孔6根分为3个单元，根据设计荷载和锚索长度计算确定差异荷载，然后开始张拉作业。张拉分两次进行，首先把所有的锚索一起拉到a×fptk的0.1倍（a为锚索的截面积，fptk为锚索承载力标准值），使锚索拉直，然后松开；随后再按设计荷载700kn的25%、50%、75%、100%和110%分5级进行施拉，采取循环加荷，每级加荷增量取初始荷载0.1a×fptk+差异荷载。每次持荷时间2～5min，最后一级持荷稳定观测10～15min，注意在每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移不应少于3次，且当锚头位移不大于0.1mm时，方可施加下一级荷载。否则需再延长观测时间，直至锚头位移增量2h小于2mm时，方可进行下一级荷载施加。以后按设计要求锁定，机械切除多余钢铰线，并应留≥5cm

以防拽滑，锁定后48h内没有出现明显的应力松弛现象，即可用c20混凝土进行封锚。 4结束语

总而言之，预应力锚索技术在高速公路施工中有着及其重要的作用，应用在高速公路的边坡加固工程中，对稳定山体有着非常明显的效果。但是施工方必须加强预应力锚索施工质量，只有这样才能使预应力锚索技术充分发挥它在高速公路边坡加固的作用。 参考文献

[1] 李晋红 许思鸿，预应力锚索与锚索桩在治理滑坡山体中的应用[j]云南交通科技，2002.06

[2] 罗雪峰 杨淑洁，浅析山区高速公路预应力锚索施工工艺及注意事项[j]中国城市经济，2011.05