預應力錨索框架梁在高邊坡防護工程中的應用

摘要：通過K71+907-K72+200段左側高邊坡防護工程的預應力錨索框架梁的現場施工，對工藝流程、施工準備、造孔、錨索制作與安裝、注漿、張拉鎖定與封錨、錨索檢測等各工序的應用及質量控制要點進行了論述。

關鍵詞：造孔 錨索 注漿 張拉 檢測

1 工程概況

陽左高速公路ZB5合同段位于山西省晉中市和順縣境內，施工里程為K58+600（斷鏈前）～K76+400，全長17.842公里，主要由奧陶系峰峰組、第四系中更新統離石組、上更新統峙峪組黃土組成、全新統選仁組河谷沖積土組成；峰峰組主要巖性為中厚-厚層狀石灰巖、含泥質灰巖，中夾的泥灰巖等組成；離石組黃土以棕黃色粉質粘土為主，局部夾薄層鈣質結核層及古土壤層；峙峪組黃土以褐黃色粉質粘土為主，局部夾層狀礫石層及礫卵石透鏡體，礫卵石層局部富集厚度較大，選仁組由砂、礫、卵石及砂性土等組成，峙峪組黃土局非自重Ⅰ級（輕微）濕陷，濕陷厚度為0-9m。

2 主要設計參數

K71+907～K72+005高邊坡二級邊坡，K72+099～K72+200段采用壓力分散型預應力錨索進行處理，預應力錨索的材質為6根Φj15.24mm的高強度、低松弛的無粘結預應力鋼絞線，其抗拔強度為1860Mpa。錨索長26m，根據設計長度其荷載為600KN，坡面反向下傾與水平面夾角20°，錨索錨固段分為三個相同的錨固單元，并且錨固段的長度為10m，同時按照格梁方形進行布置，間距、截面尺寸分別為3.5×3.75m、0.5×0.5m。其張拉承壓結構為A型錨斜托結構。

采用壓力分散型預應力錨索對K72+030～K72+150高邊坡三級邊坡進行處理，利用4根Φj15.24mm的高強度、低松弛的無粘結預應力鋼絞線編制預應力錨索，其標準抗拔強度為1860MPa。錨索長26m，其設計荷載為400KN，鎖定荷載440KN，坡面反向下傾與水平面夾角為20°，錨索錨固段分為兩個相同的錨固單元，錨固段長度為10m，按照格梁方形的方式進行布置，間距和尺寸分別為3.5×3.75m、0.5×0.5m；將B型錨斜托結構作為張拉承壓結構。

錨索孔徑Φ130mm，采用30套OVM15-6型二級邊坡錨具，采用18套OVM15-4型三級邊坡錨具，按照25cm×25cm×2cm的尺寸設置錨斜托鋼墊板，并且在數量方面與錨索相互匹配。按照3.5×3.75m、3.5m設置錨索間距和縱梁間距，且橫梁每段長為9～12m，根據坡面現場的實際地質條件對具體間距進行調整，在坡面巖體中鑲嵌縱、橫梁厚度的一半。

3 施工方案

3.1 工藝流程

在施工過程中，準備、造孔、錨索制作與安裝、砼結構鋼筋制安、注漿、鎖定錨索張拉、驗收、封錨7個環節是進行錨索施工的主要內容，具體流程如圖1所示：

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3.2 施工準備

①開挖成形設計錨固工程坡面并進行驗收。

②施工所用預應力錨索等材料試驗檢驗合格，試驗報告及錨固參數經設計代表確認合格。見圖2。

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3.3 造孔

3.3.1 錨孔測放。按照設計圖紙在已施工完成的坡面上提前確定預應力錨桿的位置，測量放線采用全站儀進行，對孔位及錨孔方位角進行確定，同時用紅色油漆進行標記。在施工過程中，如果坡面不平順或者場地比較特殊，在確保坡體穩定和結構安全的前提下，經設計代表和監理工程師的認可，可以將定位精度進行適當放寬或者對錨孔定位進行調整。如圖3所示。

3.3.2 鉆孔設備。根據錨固地層的類型、錨孔孔徑、深度及施工場地條件等，在施工過程中對鉆孔設備進行選擇，并且鉆孔設備的性能需要經過監理工程師的認可。

3.3.3 鉆機就位。為了確保鉆機安放牢固，鉆機施工平臺在承載力和穩固性要滿足設計條件。錨孔開鉆就位后，在±50mm、±100mm范圍內控制縱橫、高程的誤差，根據設計要求確定鉆孔傾角和方向，并且其誤差分別控制在±1.0°和±2.0°。

3.3.4 鉆進方式。在施工過程中，為了防止水流入坡體造成坡體地質惡化，采用無水干鉆的方式對錨孔進行鉆進，禁止開水鉆進，同時確保孔壁的粘結性能；施工中，嚴格控制鉆孔速度，防止鉆孔扭曲和變徑，在一定程度上確保下錨順利，防止意外發生。

3.3.5 鉆進過程。為了處理每個孔的地層變化，鉆壓、鉆速等鉆進狀態，以及地下水等情況，在鉆進過程中，需要安排專人對施工現場進行記錄，同時對塌孔、縮孔等現象進行停鉆處理，通過灌漿固壁的方式進行處理，在灌漿過程中，灌漿壓力控制在0.1～0.2MPa，當水泥砂漿初凝后，對鉆孔進行掃孔處理，并進行重新鉆進。

3.3.6 孔徑孔深。鉆孔完畢后，要確保孔徑、孔深滿足設計要求。

3.3.7 清理錨孔。當鉆孔符合設計深度后，為了防止孔底尖滅，達不到設計孔徑，需要穩鉆1～2分鐘。鉆孔完成后，對于孔內的沉碴、巖粉及水體等通過采用高壓空氣（風壓0.2～0.4Mpa）的方式全部清除，避免水泥砂漿與孔壁巖土體之間的粘結強度降低。

3.3.8 檢驗錨孔。監理工程師對成孔后的錨孔經驗收合格后，進行下一道施工工序。

3.4 制作與安裝錨索

3.4.1 錨筋體材料。預應力錨索為綱絞線或高強鋼絲。

3.4.2 組裝錨筋體。①搭設高度不小于30cm組裝平臺，在組裝平臺上組裝錨索體。②錨索編束的過程中，嚴格按照設計尺寸進行下料，同時保持鋼絞線或高強鋼絲順直，并且排列均勻，不能出現扭、叉現象，每股長度的誤差控制在±50mm范圍內。③為了確保施工質量，采用機械對鋼絞線進行切割處理，并進行除油、除銹處理，剔除存在死彎、機械損傷，以及銹坑的材料等。④根據設計要求，對鋼絞線或高強鋼絲進行平直編排，沿著錨索體軸線方向設置隔離支架，對于自由段來說要間隔1.5～2.0m，對于錨固段來說要間隔1.0～1.5m。⑤捆扎牢固錨索編束，捆扎材料不能選用鍍鋅材料。根據設計要求通過塑料套管對錨索體自由段進行處理，對錨固段相交處的塑料管管口用鉛絲進行密封綁扎。⑥組裝完成錨索體隔離支架與緊箍環后，將導向帽接裝在其底端，在一定程度上方便下錨。依據設計要求尺寸制作相應冊導向帽，在±5mm和±20mm范圍內控制制作尺寸、接裝定位的誤差。

3.4.3 錨筋體防腐。對錨筋體自由段嚴格按照設計要求進行防腐與隔離處理。通常情況下，首先涂刷防銹漆，然后涂抹脫水黃油，最后外套塑料套管，進而完成對錨筋體的防腐、隔離處理。

3.4.4 隔離支架。對于隔離支架，其制作材料通常選用鋼質、塑料，或者選用對錨筋體無損害的材料。

3.4.5 塑料套管。通常情況下，按照設計要求，確定塑料套管的材質、規格和型號等。在套管中不能出現剪斷和接頭現象，盡量保持套管的完整性，為了避免拉脫和破損，需要對接頭進行牢固綁接和密封處理。

3.4.6 注漿管。根據設計要求選用注漿管，確保注漿管的強度，在一定程度上保證注漿順利，不能出現堵塞、爆管或拉斷現象。

3.4.7 錨筋體長度。根據設計要求制作錨筋體，在±50mm范圍內控制錨固段長度的誤差，自由段長度需要根據設計要求進行確定，對張拉設備和施工工藝進行考慮，預留長度通常要超過1.0～1.5m。

3.4.8 檢驗錨筋體。制作完成錨筋體后，檢查錨筋體各組成部件。確保各部件滿足相關規范要求，通過編號掛牌的方式進行存放，現場監理工程師認可后才能使用。

3.4.9 儲存、運輸與吊裝錨筋體。因地制宜擬定方案，對錨筋體進行儲存、運輸和吊裝。順直分開組裝完成的錨筋體，同時進行干燥通風處理。運輸和吊裝錨筋體時，操作要謹慎，避免損傷介質和組成部件。

3.4.10 安裝錨筋體。錨筋體入放錨孔前，對錨筋體制作質量進行檢查，確保錨筋體組裝符合設計要求，同時要經現場監理工程師的認可。

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3.5 注漿

3.5.1 注漿設備：注漿設備應滿足設計要求，并經監理工程師認可。

3.5.2 注漿材料：根據設計要求選擇注漿材料，試驗檢測合格才能使用。通常情況下選用水灰比0.4～0.45的純水泥漿，必要時加入適量的外加劑或摻加劑。

3.5.3 原材料要求：原材料需經試驗室檢測合格，并經監理工程師認可，各項指標符合設計要求。

3.5.4 注漿準備：按照批復的施工組織設計要求配備原材料和所需設備。注漿作業開始和中途停止時，為了防止出現堵管，對注漿泵及注漿管路采用水或水泥漿進行潤滑。

3.5.5 注漿漿液：錨筋體安裝完成后應立即進行錨孔注漿，根據施工原則，不得超過24小時。注漿漿液嚴格按照配合比進行配置，并且攪拌均勻，注漿漿液隨攪隨用。

3.5.6 注漿結束。注漿方式采用孔底返漿的方式進行，注漿停止的標準，以孔口溢出漿液或者排氣管停止排氣為準。注漿結束后，利用清水清洗干凈注漿管、注漿槍和注漿套管。

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3.5.7 注漿記錄與試驗。注漿過程中需要詳細記錄注漿。同時，對于每批次的注漿都要進行相應的漿體強度試驗，在一定程度上滿足漿體的設計強度。

3.6 張拉鎖定與封錨

3.6.1 張拉鎖定設備。錨筋的張拉鎖定，根據設計要求，可使用簡易張拉方式和相應鎖定器具。

3.6.2 錨索張拉。在安裝錨具的過程中，保持與錨墊板和千斤頂之間密貼對中，同時保持千斤頂軸線與錨孔及錨筋體軸線在同一條直線上。按一定程序對錨筋進行張拉，在正式張拉錨桿前，按照設計張拉力值的0.1～0.2倍對錨桿預張拉1～2次，確保錨固體各部分接觸密貼。

3.6.3 張拉錨筋程序：嚴格按照設計要求和批復的施工組織設計實施錨筋張拉程序。

3.6.4 鎖定錨筋：張拉錨筋時，當張拉達到最大張拉荷載值后，持荷穩定10～15分鐘，然后進行卸荷鎖定。鎖定錨具和夾片根據技術標準與質量要求進行選用。

3.6.5 錨孔封錨：錨筋鎖定后，通過機械對余露的錨筋進行切割，同時外露錨筋留5～10cm，電弧燒割的方式嚴禁出現在切割過程中。利用水泥凈漿按照設計要求，地錨墊板及錨頭的空隙進行注漿，進行封錨，通常采用強度超過20MPa的砼進行封閉。

4 錨索檢測

4.1 檢測錨索抗拔力

對錨固工程抗拔力進行檢測試驗，根據普遍性和代表性的原則選取檢測孔，或者通過隨機的方式選取日常業主檢查的情況。在工程錨索總數中抽檢數量占5‰～2%。

4.2 檢測錨索長度

錨固工程錨筋體長度的檢測，采取現場隨機抽取的原則，抽檢數量為工程錨索總數的2%～5%，且同一類型錨筋不得少于1根。

參考文獻：

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[6]陽左高速公路施工圖紙及作業指導書.

作者簡介：

劉雷（1980-），遼寧遼陽人，工程師，工學學士，研究方向：公路工程及路面工程施工。