預應力錨索擋墻在高速邊坡處理中的應用

王繼平

(山西省公路局忻州分局，山西忻州 034000)

某高速位于陜北黃土高原南部，境內以少石多土的黃土臺塬、黃土梁峁溝壑為主。K25+655～K25+760段左側路塹邊坡，地貌單元屬黃土區黃土梁峁堆積亞區斜坡地貌，該山坡走向呈近北—南向，地形北低南高，坡度約37°，坡面較完整;邊坡所開挖的地段位于山坡北坡中部，該地段坡面完整、地形呈斜坡狀。坡體目前穩定。

1 邊坡穩定性分析

擬開挖高邊坡地貌單元屬黃土區黃土梁峁堆積亞區斜坡地貌，開挖地段位于山坡北坡中部，邊坡地勢較高，工程地質條件和水文地質條件簡單，無斷裂及構造運動跡象，自然邊坡整體穩定性較好，但是本段挖方邊坡以新黃土和老黃土為主，土方量較大，開挖期間遇雨季侵水或受到施工中強烈震動易發生滑塌失穩，需進行相應加固防護措施。

分級開挖后，按照公路路基設計規范采用簡化Bishop法進行穩定性驗算，圓弧搜索最危險滑動面，未采取工程防護前計算安全系數為1.12，采取工程防護錨索擋墻后計算安全系數為1.31，滿足高速公路規范對邊坡穩定性的要求，施工后邊坡處于穩定安全狀態。

由于邊坡地質主要以新黃土和老黃土為主，下伏強風化砂巖，開挖后，土方量較大，遇雨季侵水或受到施工中強烈震動易發生滑塌失穩，同時自然邊坡較陡，因此為工程安全及降低邊坡高度考慮，采用以下防護形式:

K25+655～K25+765段路塹左側邊坡第一級錨索擋土墻防護。K25+660～K25+745段路塹左側邊坡第二級錨索擋土墻防護。K25+695～K25+725段路塹左側邊坡第三級錨索擋土墻防護。

2 施工準備

根據地質勘查報告，摸清工程區域地質水文情況，編制施工組織設計，根據地質水文及施工機具、場地、技術條件制定施工方案，進行施工部署及平面布置，劃分區段。按設計尺寸搭設鋼管鉆孔操作平臺，滿足錨索施工要求，按設計要求測量放線，確定錨孔位置，用紅油漆標寫。施工前在施工區域內設置臨時設施，修建施工便道及排水溝，安裝臨時水電線路，搭設鉆機平臺，將施工機具設備運進現場并安裝維修試運轉，檢查機械、鉆具、工具等是否完好齊全。進行施工放線，定出樁基線和各個錨桿孔的孔位，錨桿的傾斜角。

3 施工工藝

1)錨孔測放。錨孔已在抗滑樁護壁及樁身混凝土澆筑前根據設計圖紙提供錨索孔標高及位置預埋，預埋管采用φ160鍍鋅鋼管，孔位誤差不得超過±0.2 m;錨桿的孔斜度(傾角)誤差不超過 ±2°。

2)鉆孔設備。根據錨固地層的類別、錨孔孔徑、錨孔深度以及施工場地條件等來選擇鉆孔設備。巖層中采用潛孔沖擊成孔;在易于塌縮孔和卡鉆埋鉆的地層中采用跟管鉆進技術。

3)邊坡刷坡。從上至下開挖坡體，開挖一級便防護一級;并同時完成相應排水設施。

4)鉆機就位。根據預埋孔位，準確安裝固定鉆機，并嚴格認真進行機位調整，使鉆頭順利進入已預埋的錨索孔，設計錨索方向為垂直樁身水平向下15°，在施工過程中，鉆孔傾角和方向應嚴格按照設計要求。

5)鉆進方式。錨索鉆孔采用風動鉆進，嚴禁采用水沖鉆進。確保錨索施工不會導致邊坡巖體的工程地質條件發生變化和并保證孔壁的粘結性能。鉆孔速度根據鉆機性能和錨固地層嚴格控制，防止發生鉆孔扭曲和變徑等情況。

6)孔徑孔深。鉆孔孔徑、孔深等嚴格按照設計要求，不得小于設計值。為確保錨孔直徑符合要求，實際使用鉆頭直徑應小于設計孔徑。為保證錨孔深度，實際鉆孔深度宜大于設計深度0.2 m。

7)錨孔清理。當鉆進深度達到設計深度后，穩鉆1 min～2 min后方可停鉆。鉆孔孔壁如果有沉碴及水體等粘滯物，須清理干凈。鉆孔完成后，使用高壓空氣將孔內巖粉及水體清除出孔外，避免降低水泥砂漿與孔壁巖土體的粘結強度。相對堅硬完整的巖體錨固，可采用高壓水沖洗，其他情況不宜采用高壓水沖洗。若錨孔中有承壓水流出，水壓、水量減小后可下安錨筋與注漿。

8)錨孔檢驗。錨孔鉆造完畢，須經監理檢驗合格后，方可進行下道工序。孔徑、孔深應符合要求，驗孔過程中鉆頭平順推進，不產生沖擊或抖動，鉆具驗送長度應滿足設計錨孔深度，退鉆要順暢無障礙，高壓風吹驗不應存在塵碴及水體明顯飛濺現象。同時復查錨孔孔位、傾角和方位，全部錨孔施工分項工作合格后，即可認為錨孔鉆造檢驗合格。

9)錨索體制作及安裝。預應力錨索體由自由段、錨固段和外露張拉段三部分組成，用OVM-X型錨具鎖定。錨索孔徑φ=150 mm，錨索采用11根高強度低松弛的預應力鋼絞線(φ=15.24 mm)制作，鋼絞線的截取長度為錨固段+自由段+1.5 m外露張拉段，鋼絞線強度Rb=1 860 MPa。安裝前，要確保每根鋼絞線順直，不扭不叉，排列均勻，除銹、除油污，對有死彎、機械損傷及銹坑處剔除。自由段的錨索束每隔1.0 m用鐵絲綁扎，涂刷防銹油或其他強力防腐涂料，套波紋管，并將管內注滿黃油，兩端外繞工程膠布封閉，每米綁扎一個架環對中支架固定。錨固段每隔1.0 m設一個擴張環。擴張環用厚20 mm的聚氯乙烯塑料板加工而成，兩個擴張環之間用細鐵絲綁扎錨索。錨索體安裝前再次用高壓風吹孔，然后用人工緩緩將錨索體放入孔內，用鋼尺量測出錨孔外露出的鋼絞線長度，并計算孔內錨索長度，確保錨固的有效長度。

10)錨固注漿。錨固注漿采用M40水泥砂漿，使用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥砂漿的水灰比應通過試驗確定，漿液要攪拌均勻，隨攪隨用。錨索安裝時應先將注漿管出口用膠布封住，以免阻塞。注漿的時候采用孔底返漿法一次注漿，注漿結束前穩定5 min～10 min。實際注漿量一般要大于理論注漿量，或以錨具排氣孔不再排氣并且有孔口漿液溢出濃漿作為注漿結束的標準。一次注不滿或注漿后產生沉降時，要及時補充注漿，直至注滿為止。注漿結束后，應將注漿管、注漿槍及注漿套管清洗干凈，并同時做好注漿記錄。

11)錨頭楔體的制作。錨頭楔體按設計要求采用C25鋼筋混凝土與承壓板整體澆筑。承壓板長寬分別為0.3 m×0.3 m，厚度為2 cm;楔體長寬分別為0.4 m×0.4 m，厚度不小于30 cm;鋼筋采用Φ14鋼筋，鋼筋接頭應錯開。如錨索與錨頭楔體箍筋相干擾，局部調整箍筋的間距。混凝土澆筑時，尤其在錨孔周圍，鋼筋較密集，應仔細振搗，保證混凝土的振搗密實。錨頭楔體混凝土與承壓板同時澆筑，錨頭頂面必須與錨索軸線垂直。

12)錨索張拉及鎖定、封錨。錨桿施工前應先進行拉拔試驗，取得錨固段地層與砂漿錨固體間的極限抗剪強度，以確定設計參數是否滿足錨固工程穩定，安全的需求，進而確定是否需進行錨固段長度修正。

錨索張拉分五級進行，各級張拉力分別為設計張拉的25%，50%，75%，100%及110%，每級間隔2 min～5 min，最后一級間隔30 min，同時分別記錄每級張拉時鋼絞線的伸長量。為克服多種因素造成的預應力損失，初次張拉鎖定后30 d左右，進行一次補償張拉，鎖定后從錨具量起，留出長5 cm～10 cm鋼絞線，用機械切割多余的鋼絞線，嚴禁采用電弧燒割。最后用水泥凈漿注滿錨墊板及錨頭各部分空隙，然后用不低于20 MPa的混凝土封錨，施工時應防止銹蝕并兼顧美觀。

4 施工注意事項

1)錨索制作的鋼絞線必須符合現行國家標準的有關規定。鋼絞線從盤絲上按設計長度截取，不得焊接。編束時確保每根鋼絞線始終均勻排列，平直、不扭不叉。有死彎、機械損傷、嚴重銹蝕及電燒傷的嚴禁使用。截斷時應使用機械切割，嚴禁電弧切割，編束前要清污除銹。

2)錨孔注漿和錨梁混凝土達到設計強度的70%時才能進行張拉，張拉前必須對張拉機具進行標定，避免出現應力誤差。

5 結語

預應力錨索擋墻在邊坡防護中應用較為廣泛，施工時應嚴格依照設計，根據施工規范做好施工前的準備，并把握施工要點，確保施工質量滿足設計及規范要求。

［1］趙曉彥.土質邊坡特性及其錨固設計理論研究［J］.巖石力學與工程學報，2005(4):37-38.

［2］李海光.新型支擋結構設計與工程實例［M］.北京:人民交通出版社，2004.