談高邊坡預應力錨索施工技術

李東升

山體滑坡或土石滑落在中國南方的很多區域由于自然和人為的各種因素影響經常發生，是山區鐵路、公路的主要病害之一，對山區鐵路、公路建設和交通設施危害極大。新建杭甬鐵路客運專線五峰寺隧道入口由于地處廢礦遺留的邊坡處，在施工過程中就出現了山體滑坡和碎石滾落現象，但通過細致的地質調查、鉆探，分析山體滑坡的原因，采取了預應力錨索結合坡面主動防護的綜合治理方案，取得了良好的效果。

1 工程實例

新建杭甬鐵路客運專線五峰寺隧道入口處由于浙江省寶業集團廢礦治理工程施工，致使隧道進口頂部形成一近乎直立臺階狀坡面，坡頂距離隧道拱頂約為60 m，坡度約為1∶0.3～1∶0。為保證坡體穩定性以及減小其對今后運營安全的影響，設計采取了先對坡面進行刷坡處理并清除表面危石，之后采用預應力錨索+坡面設主動防護網對此邊坡進行加固防護。本文僅著重介紹預應力錨索施工技術。

2 主要工程材料

2.1 錨索體材料規格及參數

預應力錨索設計標準:錨索按設計要求采用3根φ15.24 mm高強度低松弛鋼絞線制作，鋼絞線強度Rb=1 860 MPa、張拉控制力為930 MPa，采用OVM15-3型錨具鎖定。

1)預應力鋼絞線采用無錫金羊金屬制品有限公司生產的φ15.24 mm高強度低松弛鋼絞線。2)錨具和墊板:錨具采用開封泰利預應力有限公司生產的OVM15-3型錨具，墊板采用200 mm×200 mm厚15 mm鋼板加工而成。3)錨索體結構:預應力錨索體由承壓板、自由段、錨固段和張拉段四部分組成。

2.2 水泥

錨索體注漿水泥采用浙江金首水泥有限公司生產的525號旋窯普硅水泥。所用水泥必須取樣送檢合格后方可使用。

2.3 外加劑

為了提高早期強度且不影響后期強度，縮短錨索施工周期，增加漿體流動性，采用了蘇州生產UNF-5型高效減水劑(最佳摻量為水泥重量的0.6%)。

3 預應力錨索施工要點

主要施工工藝流程為:邊、仰坡坡面清理→腳手架搭設→孔位測放→鉆機就位→鉆孔、清孔→錨索制作、安裝→注漿→澆筑錨墩→錨索張拉、補張拉→鎖定→封錨。

3.1 坡面處理

在施作預應力錨索前必須對隧道進口仰坡進行處理，清理坡面及坡頂松動巖石和危石。由于該工點為采石場，其既有開挖面不規則，根據設計圖紙要求，如坡面巖體穩定，可按穩定巖體坡面進行錨索的施工，禁止爆破，以減少對既有邊坡的擾動。經過現場實際觀察，第三、四臺階巖體基本穩定，在施工預應力錨索前只需將表面危石、浮石處理后即可進行預應力錨索施工;第二臺階左右兩側巖體較為破碎，局部有裂隙，在施工前應先清除其表面危石、浮石后，采用“錨、網、噴”將其封閉，再進行預應力錨索施工。

3.2 腳手架搭設

腳手架搭設應在仰坡按設計要求完成刷坡和防護后進行。均采用φ50×3.5 mm鋼管進行搭設。

腳手架搭設應根據坡面實際情況進行設置，內側必須緊貼坡面，并在坡面上按1.2 m×1.2 m設置錨桿與腳手架連接牢固。腳手架必須配合施工進度進行搭設，一次搭設高度不應超過相鄰連接錨桿以上兩步，保證搭設過程中穩定。

3.3 錨孔測放

根據“五峰寺隧道進口仰坡坡面防護正面展式圖”，按設計要求，將錨孔位置準確的測放在坡面上，孔位偏差不得超過±20 mm。

3.4 鉆孔設備

采用潛孔鉆鉆進成孔。鉆孔孔徑為130 mm。

3.5 鉆機就位

根據坡面測放孔位，準確安裝固定鉆機，并嚴格認真進行機位調整，確保錨孔開鉆就位縱橫誤差不超過±50 mm，高程誤差不超過±100 mm，鉆孔傾角和方向符合設計要求，傾角允許誤差±1.0°，方位允許誤差 ±2°。

3.6 鉆進方式

鉆孔要求干鉆，禁止采用水鉆，以確保錨索施工不致于惡化邊坡巖體的工程地質條件和保證孔壁的粘結性能。鉆孔速度根據使用鉆機性能和錨固地層嚴格控制，防止鉆孔扭曲和變徑，造成下錨困難和其他意外事故。

3.7 鉆進過程

鉆進過程中應對每個孔的地層變化，鉆進狀態(鉆壓、鉆速)、地下水及一些特殊情況做好現場施工記錄。如遇到塌孔、縮孔等不良鉆進現象時，須立即停止鉆進，及時進行固壁灌漿處理(灌漿壓力0.1 MPa～0.2 MPa)，待水泥漿初凝后重新掃孔鉆進。錨孔傾角為 20°。

3.8 孔徑孔深

鉆孔的孔徑、孔深要求不得小于設計值。為確保錨孔直徑，要求實際使用鉆頭直徑不得小于設計孔徑。為確保鉆孔深度，要求實際鉆孔深度大于設計深度0.2 m以上。

3.9 錨孔清理

鉆進達到設計深度后，不能立即停止鉆進，要求穩鉆1 min～2 min，防止孔底尖滅，達不到設計孔徑。鉆孔孔壁不得有沉碴及水體粘滯，必須清理干凈，在鉆孔完成后，使用高壓風將孔內巖粉及水體全部清除出孔外，以免降低水泥砂漿與孔壁巖體的粘結強度。若遇錨孔內有承壓水流出，待水量、水壓變小后方可安裝錨筋與注漿，必要時在周圍設置排水口進行處理。

3.10 錨孔檢驗

錨孔鉆進結束后，須經現場監理對孔深、孔位、傾角和方向檢驗合格后方可進行下道工序施工。并在孔口處安裝長0.5 m外徑為130孔口定位鋼管。

3.11 預應力錨索參數校驗

錨索施工前應進行拉拔試驗，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的穩定、安全的需求，進而確定是否需要進行錨固段長度修正。拉拔試驗必須有施工單位、監理單位、設計單位相關人員共同參與并驗收。

3.12 錨索體制作

錨索制作應按設計孔深進行制作并進行編號，確保錨索編號與孔號一致。錨索按設計要求采用3根φ15.24 mm高強度低松弛鋼絞線制作，制作錨索時，鋼絞線的下料長度為:錨固段+自由段+1.5 m外露張拉段。鋼絞線均采用無齒鋸切割。

錨索應進行防銹、防腐處理。錨固段錨索應清污防銹，錨索自由段應涂防腐劑、外套φ22 mm聚乙烯塑料套管隔離防護。張拉段錨索也應涂防腐劑，并套波紋管。鋼絞線全長每隔1.0 m設置一個擴張環，錨固段在兩擴張環間用鐵絲扎緊，擴張環應用鐵絲固定。

3.13 錨索體安裝

安裝錨索前必須核對錨索編號與孔號是否一致，確認無誤后，再以高壓風清孔一次，經現場監理合格后即可安裝錨索。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、機械損傷及銹坑處必須剔除。

安裝錨索時必須注意以下幾點:

1)檢查定位止漿環和限漿環的位置。2)檢查排氣管的位置和通暢情況。3)安裝錨索時，當定位止漿環到達孔口時，停止推送，安裝注漿管和單向閥門。4)錨索安裝到位后，再檢查一遍排氣管是否通暢，若不通暢，拔出錨索重新安裝。5)用鋼尺量出孔外露出的鋼絞線長度，計算孔內錨索長度(誤差控制在50 mm范圍內)，確保錨固長度。

3.14 注漿

錨索孔注漿材料為M35水泥砂漿。注漿采用孔底返漿法，注漿壓力不小于0.6 MPa～0.8 MPa。孔內注漿為一次注漿，砂漿灌注應飽滿密實，水泥砂漿凝固收縮后，孔口應進行補漿。

3.15 錨墩施工

錨墩是一個受壓構件，它把錨具的集中荷載傳遞到巖面。此外，錨墩還具有調整巖面受力方向的作用，為了使錨墩上表面、錨頭與錨索軸線垂直，在澆筑混凝土前必須先將墊板與孔口定位鋼管正交焊接在一起。

3.16 張拉

張拉必須在錨孔注漿達到設計強度的70%后進行，張拉前必須對張拉等進行標定，避免出現應力誤差。

錨索張拉分五級進行，各級張拉力分別為設計張拉力的25%，50%，75%，100%，110%，每級間隔 2 min ～5 min，最后一級間隔30 min，并分別記錄每級張拉時鋼絞線伸長量。為克服地層徐變等因素造成的預應力損失，第一次張拉鎖定后30 d左右，進行一次補償張拉，然后鎖定，切除多余鋼絞線，用混凝土封錨。

3.17 封孔注漿

注漿管從預留孔插入，直至管口進入錨固段約50 mm時開始注漿。孔內的空氣經由設在定位止漿環的排氣管排出。

3.18 外部保護

封孔注漿后，從錨具量起50 mm鋼絞線，其余部分全部切除，在其外部包覆厚度不小于50 mm的C30混凝土封錨。待坡面整治完畢并清理后即可對錨頭刷漆并在其上噴涂錨索編號。

4 兩點體會

1)本工點地質復雜，因而在施工中應加強對錨索鉆孔巖層的監控，發現地質變化及時與設計院聯系，調整錨索長度或加密錨索，以保證其可靠性和安全性。

2)水對滑坡體影響巨大，為避免滑坡，造成損失應做好施工過程中的臨時排水、疏水措施。

5 結語

預應力錨索加固危險高邊坡，具有受力條件好，技術先進、設計位置靈活、節省投資和施工速度快等優點，并能根據邊坡情況動態調整預應力錨索設計參數，既有效保證了巖體的穩定性，又給施工創造了安全條件，適用于鐵路、公路高邊坡加固及結構傾斜、不良地質病害的治理。本工程自2010年5月28日開工，至當年年底完工，施工后經過近1年的位移觀測，平面位移及沉降量均滿足要求，并歷經多次暴雨，邊坡防護均保持完好，達到加固效果。可見采用預應力錨索治理高邊坡病害已取得了明顯的工程效益，其應用前景必將更加光明。

［1］ CECS 22∶2005，巖土錨桿(索)技術規程［S］.

［2］ GB/T 5224-2003，預應力混凝土用鋼絞線［S］.

［3］ GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術規范［S］.

［4］ 杭甬鐵路客運專線五峰寺隧道進口仰坡、高邊坡防護設計圖［Z］.

［5］ 杭甬鐵路客運專線設計文件［Z］.

［6］ 張立剛.邊坡加固錨索預應力損失因素與實例分析［J］.山西建筑，2010，36(8):114-115.