預應力錨索在高速公路高邊坡施工中的應用

左 偉

(山西平陽路橋有限公司，山西臨汾 041000)

0 引言

傳統的高邊坡防護主要有護面墻、護坡、擋土墻等硬性結構物，隨著人們對環境要求的提高，高速公路項目中傳統的高邊坡防護已無法滿足要求，而隨著預應力錨索施工技術的日益成熟，解決了這一難題。對于山區高速公路，路基工程挖方數量大，路塹邊坡高，地質比較差的地段一般采用預應力錨索。高邊坡預應力錨索工程是一項地質條件變化復雜、關鍵工程隱蔽和施工技術難度較大的特殊施工作業，是確保高邊坡穩定的關鍵性工程，關系著高速公路今后營運安全的大事，施工中必須高度重視。

預應力錨索支護一般分為自由式單孔多錨頭防腐型預應力錨索(對穿預應力錨索)和普通預應力錨索兩種。預應力錨索的施工一般分為施工準備、錨索成孔、制作、安裝、注漿、張拉、鎖定和封錨等幾個步驟，具體說明如下。

1 施工準備

將預應力的造孔設備、注漿設備、張拉設備調至工作面附近，待工作面及操作平臺搭設完成后，馬上吊運至工作面。所有施工材料均應有出廠證明、合格證，鋼絞線應檢測合格，并做好施工場地的排水工作和材料機械的防雨防水工作。水、電等在前期施工中應已接到位。回填土壓實至一定高度，填土高度按錨索張拉控制程序施工。錨索正式施工前應做基本試驗，確認其能否滿足設計要求。

2 施工流程

錨索施工流程如圖1所示。

圖1 預應力錨索施工流程

3 錨索成孔

1)根據現場實際條件的限制，成孔采用水鉆。錨索成孔的各施工參數是控制施工質量的關鍵，現場施工必須嚴格按下列條文執行:錨索的成孔孔徑為150 mm，孔位允許偏差為水平方向±50 mm，垂直方向±50 mm，預應力錨索鉆孔傾角為15°，傾斜度允許偏差為3%。孔深應超過設計長度0.5 m，終孔后應認真清孔，直至孔內泥漿被清理完畢為止。

2)鉆孔到位后，應用預先做好的探孔裝置進行探孔，若探孔時輕松將探孔器送入孔底，鉆孔深度符合設計要求，經驗收同意后即可轉入下道工序——錨索安裝。在錨索安裝前，應對孔口進行暫時封堵，不得使碎屑、雜物進入孔口。

4 錨索制作

錨索制作共分自由段制作、錨固段制作、二次注漿管制作三部分。

1)選料。

錨索體選用表面無損傷、銹污的鋼絞線，不得使用表面有焊痕的鋼絞線。

2)下料。

錨索下料長度為設計長度和孔外預留長度(1.5 m)之和，以保證錨索張拉鎖定時的要求。

3)自由段制作。

a.防腐處理:將錨索自由段刷防銹漆，涂抹要均勻、厚實，不得有漏點。

b.保護套管:瀝青玻纖布纏裹兩層后裝入套管中，自由端套管兩端200 mm長度范圍內用黃油填充，外繞工程膠布固定。自由端與土層間空隙用水泥漿注滿。

4)錨固段制作。

對于預應力錨索的錨固段需要進行除銹處理，水泥漿固結體中錨材的保護層不小于25 mm。將鋼絞線平直放好后，每間隔1.5 m設置一個隔離架，將鋼絞線依次放入定位支架的凹槽內，再用16號鐵絲將其與支架扎緊。錨固段底部用鐵絲將三股或兩股鋼絞線捆在一起，不得有分叉現象，防止下錨時將錨索插入土體內。

5)二次注漿管的制作。

二次注漿管采用φ28 PVC管制作，待錨索綁扎完成后，先將PVC管沿錨索軸線方向從定位支架的中間孔洞自由段開始向底端穿進，穿完后在錨索底部1/3范圍內用手電鉆在PVC管上打孔，孔徑為5，用作二次注漿時出漿孔眼，再用膠布將孔眼密封，以防止一次注漿時，水泥漿通過孔眼進入二次注漿管內，最后將二次注漿管與鋼絞線捆扎在一起，以防止下錨時脫落。

6)錨索制作完成后進行編號、登記后，報請監理單位進行查驗，同時做好防雨、防曬工作。

5 錨索安裝

1)用高壓水泵將清水注入孔底，進行清孔，直至沒有泥漿流出為止。

2)錨索體安裝時，將一次注漿管的一端用鐵絲捆扎在錨索的底端，捆扎時不可過緊，防止一次注漿拔出時被拔斷，也不可過松，防止下錨過程中因鋼絞線彎曲擠壓而引起脫落。

3)下錨時，先將錨索體的底端放入孔內，用人工依次向孔內緩慢均勻推進，不得用力過猛，防止鋼絞線彎曲時將一次注漿擠掉。

4)下錨深度控制標準:要求錨索體到達孔底后，外露部分不得小于1.5 m，但也不能大于2 m，以保證錨固段的長度。

6 錨索注漿

1)錨索注漿采用水灰比約0.4～0.5的普通硅酸鹽水泥，標號為42.5的水泥凈漿，必要時可加入一定量的外加劑。

2)錨索注漿采用二次注漿工藝，一次注漿壓力0.5 MPa～0.8 MPa，二次注漿壓力為2.5 MPa，一次注漿完成 2 h后，進行二次壓力注漿。一次注漿的目的是將孔注滿，待漿液從孔口溢出后即可停止注漿，并將孔口用水泥袋做成止漿塞封住。一次注漿完成2 h后，再開始二次注漿，這時第一次注到孔內的水泥漿還未初凝，但孔內已有部分浮水。二次注漿時，先用高壓將二次注漿孔眼的密封膠布擠裂，使得水泥漿從PVC管的孔眼向原水泥漿體和土體內高壓滲透，以達到密實注漿體的效果，另外一次注漿時在孔上方形成的浮水也會被高壓水泥漿從孔口排出，使得原注漿體更加飽滿。

3)錨索采用底部壓力注漿法，注漿管隨著注漿慢慢拔出，但要保證注漿管端頭始終在注漿液內。注漿應連續進行，并要飽滿。

4)攪制水泥漿所用的水不應含有影響水泥正常凝結和硬化的有害物質，不應使用污水。漿液應攪拌均勻，隨攪隨用，并應在初凝前用完。

5)注漿泵的工作壓力應符合設計要求，并應考慮輸漿過程中管路損失對注漿壓力的影響，確保足夠的注漿壓力。

6)注漿過程中，若發現注漿量大大減少或注漿管爆裂時，應將桿體及注漿管拔出，待更換注漿管后，再下放桿體;若中途耽擱時間超過漿液初凝時間，應重新清孔后再下放桿體，重新注漿。

7)注漿過程對每個孔水泥用量作詳細、完整的施工記錄，并做好試驗塊。

7 錨索的張拉

待錨孔注漿體強度大于20 MPa并達到設計強度的80%后進行錨索的張拉，錨索張拉順序應避免相近錨索互相影響。

1)張拉設備。

為滿足試驗及施工要求，選用OVM錨具，YCW150液壓千斤頂，選擇ZB4/500型油泵作為液壓動力源。

2)錨索張拉。

錨桿張拉是通過張拉設備使桿體的自由段產生彈性變形，從而對錨固結構產生所要求的預應力值。因此要嚴格按設計要求及規范進行。

a.張拉前的準備。對張拉設備進行校驗和標定，換算各級拉力在液壓表上的讀數，安裝夾片工作錨板和夾片，并使錨板與錨墊板盡可能同軸，按使用的鋼絞線規格安裝限位板。安裝千斤頂，使前端止口對準限位板。安裝工具錨，工具錨與張拉端錨具對正，不得使工具錨與張拉錨具之間的鋼絞線扭絞。工具錨夾片表面和錐孔表面涂上退錨靈。

b.錨索張拉。分別按25%，50%，75%，100%，110%設計軸向拉力值各拉伸一次，使束體平直以及各部位接觸緊密;按25%設計軸向拉力值作為初張拉力進行張拉，并測量和記錄拉伸值初讀數。按表1分級加載及觀測時間進行張拉;最后一級持荷穩定觀測10 min以后按設計要求鎖定，鎖定值為設計值的70%，鎖定后48 h內沒有出現明顯的應力松弛現象，即可進行封錨。

表1 錨索張拉荷載分級及觀測時間表

c.抗拔實驗。錨索完工后應按總數的5%且不少于5根進行抗拔力試驗，張拉荷載為設計荷載的1.5倍。抗拔試驗主要是取得該工程地層抗拔力的數值，以驗證設計所估算的錨固長度是否足夠安全。因此，擬按錨索的極限抗拔力試驗要求進行。

擬在灌注水泥漿達到75%以上的強度(約8 d)及臺座混凝土強度大于15 MPa時進行試驗。

采用循環加荷，初始荷載按10%設計軸向極限載荷為初始拉力，每一級均按設計軸向極限荷載的10%加載。

荷載等級達50%前，加荷速率不大于20 kN/min，荷載大于50%時，加荷速率不大于10 kN/min。

加荷后每隔10 min測量一次拉數值，每級加荷階段內記錄值暫擬為5次。

當加載等級達到80%時，錨頭移位增量在觀測時間2 h內為2.0 mm，方可施加下一級荷載。

張拉程序及過程如前所述。

張拉過程中應認真填寫張拉記錄，錨索施工全部完成后，施工單位應向監理工程師提交必需的驗收資料。

8 錨索鎖定

先按鋼絞線股數選擇錨具及夾片，對準每條鋼絞線的位置后，將錨具從鋼絞線的端部穿入與鋼板壓平，將夾片壓入錨具孔內，用φ16的鋼管將夾片與錨具壓緊，重新裝好千斤頂，啟動油泵開始張拉，待千斤頂與錨具壓緊后，張拉至鎖定數值后，回油，拆下千斤頂。

9 錨頭保護

在預應力錨索鎖定后48 h內沒有出現明顯的應力松弛現象，即可進行封錨。預應力張拉完成后，用手提砂輪機切除多余鋼絞線，外留長度20 cm。最后裝上保護罩，填充好油脂進行封錨，封錨后保持樁面整潔美觀。

10 結語

預應力錨索較好地解決了高邊坡施工周期長、穩定性差的問題，縮短了施工的周期，減少了施工干擾。通過施工實踐，對預應力錨索的結構布置與施工取得了一定的經驗，使邊坡防護的施工周期與穩定性得到大大提高，可為其他類似工程的設計與施工提供參考。