論預應力錨索在巖土邊坡工程治理中的運用分析

方潤林

(深圳市巖土綜合勘察設計有限公司廣東深圳518000)

論預應力錨索在巖土邊坡工程治理中的運用分析

方潤林

(深圳市巖土綜合勘察設計有限公司廣東深圳518000)

預應力錨索能夠對巖土體施加壓力，改善巖土體的受力狀態(tài)，提高巖土體的強度，促進巖土體的穩(wěn)定，其具有工序比較簡單、施工效率高、質量易控制、施工進度快的優(yōu)勢。本文就預應力錨索在巖土邊坡工程治理中的運用進行了分析探討。

預應力錨索巖土邊坡工程治理

1　引言

通過鉆孔將錨索錨固在穩(wěn)定的地層中，然后在自由端進行張拉，對鋼絞線施加預應力，從而對巖土層施加壓力對不穩(wěn)定巖土體進行錨固，這種方法被稱為預應力錨索技術。由于預應力錨索技術利用預應力的作用使巖土體自身的內部結構處于密實狀態(tài)，能充分地發(fā)揮巖土體的自承能力，調節(jié)和提高巖土的自身強度和自穩(wěn)能力，減輕支護結構的自重，節(jié)約工程材料，并能保證施工的安全與穩(wěn)定，具有顯著的經濟和社會效益。

2　預應力錨索技術在邊坡工程中的運用現(xiàn)狀

隨著我國經濟建設的發(fā)展，國家的基礎設施建設項目日益增多，規(guī)模也越來越大。為滿足工程需要，須對建設場地進行改造，在這些工程建設中形成了大量的人工邊坡。若是不能夠及時對邊坡進行加固，將會發(fā)生滑坡、崩塌等地質災害，將嚴重危害人民的生命財產安全，同時也會影響整個工程項目的施工進度，造成不必要的損失。

近年來，高邊坡的穩(wěn)定性成為一個十分突出的問題。傳統(tǒng)的邊坡加固方法，如坡率法、修建擋墻等方法隨著邊坡高度的增加，不僅造價猛增，而且可靠性程度降低，當邊坡超過一定的高度時，傳統(tǒng)的加固方法常常無法實施。預應力錨索格構支護在邊坡治理中能發(fā)揮很好的作用，而且具有安全高、風險較低的優(yōu)勢。

所謂的預應力錨索格構支護就是一種能夠進行支持邊坡加固的復合型結構。相比于傳統(tǒng)的支護方式，預應力錨索格構具有明顯的優(yōu)勢。一是通過錨索施加預應力能夠主動控制巖土體變形，調整巖土體應力狀態(tài)，能充分地發(fā)揮巖土體的自承能力，減輕支護結構的自重，節(jié)約工程材料；二是利用錨索支護能形成較大的坡度，可以減少土方開挖，減少植被的破壞，有利于環(huán)境保護；三是錨索格構施工設備較輕便，施工簡便易行，技術風險底，可以分層分段施工，減小施工本身對邊坡體的擾動，避免因施工不當引起災害的發(fā)生；四是可進行邊坡動態(tài)設計，根據(jù)開挖地質情況及時調整設計。總之，預應力錨索在巖土邊坡工程治理中具有重大的現(xiàn)實意義。

3　錨索施工技術

3.1預應力錨索結構

預應力錨索主要由錨固段、自由段和錨頭三部分構成。錨索的材料主要有鋼絞線、錨具、注漿材料。錨固段是錨索伸入滑動面以下穩(wěn)定巖土體內的部分，通過錨固體周圍地層的抗剪強度承受錨索所傳遞的拉力。錨固段通過灌漿使錨索與孔壁結成整體，而使孔周穩(wěn)固巖土體成為承受預應力的載體。自由段是傳力部分，其下端為錨固段，上端為錨頭。自由段中的每根鋼絞線均被塑料套管所套護，為無粘結鋼絞線，灌漿僅使護套與孔壁連結，而鋼絞線可在套管自由伸縮，可將張拉段施加的預應力傳遞到錨固段，并將錨固段的反力傳遞回錨頭。錨頭是將錨索固定于外錨結構物上的鎖定部分，也是施加預應力的張拉部件。錨頭由部分鋼絞線、承壓鋼墊板、錨具及夾片組成。

3.2邊坡開挖修整

在施工過程中必須嚴格依據(jù)設計圖紙進行施工放線，精確進行開挖邊線測設，首先采用機械按邊坡開挖線開挖毛坡（毛坡離開挖線0.2m），形成一級坡面后再采用人工修整，修整邊坡面時，盡可能使邊坡保持平順狀態(tài)，避免邊坡出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，同時要將所有松動的巖土體清除。

3.3坡面噴射混凝土

將邊坡修整好之后，在邊坡坡面鋪設低鍍鋅鐵絲網，接著在鋪設好的鍍鋅鐵絲網上噴射C20混凝土進行護坡。用長度與間距均為2m的呈矩形陣列布置的20mm螺紋鋼短錨桿進行鐵絲網的固定，在固定好的鐵絲網上噴射厚度為0.1m的混凝土，噴射完成后使坡面保持平順。

3.4錨孔測放

邊坡施工需要采用邊挖邊加固的手段進行施工，具體來說就是分段分層開挖防護，嚴禁一次性開挖到底。錨孔測放需要嚴格根據(jù)工程設計圖紙進行施工，在坡面上進行錨孔位置的測放，孔位誤差在±50mm范圍內。

3.5潛孔鉆進

鉆孔是錨索施工中控制工期的關鍵工序。為確保鉆孔效率和保證鉆孔質量，通常采用潛孔鉆機進行無水干鉆的方式，保障錨索施工不會對邊坡巖體本身的工程地質條件造成改變與惡化，同時其又能夠使孔壁的粘結性能得到保障。

3.6錨孔清理及檢驗

鉆進到達所需深度后，不能立即停鉆，此時需要穩(wěn)鉆1～2min，以避免孔底尖滅、達不到設計孔徑及孔深的現(xiàn)象發(fā)生。鉆孔孔壁若有水體粘滯或者是沉碴，必須及時進行清理。完成在鉆孔工作之后，使用高壓空氣將孔內的水體或者是巖粉清除出孔外，從而避免降低孔壁巖土體與水泥砂漿之間的粘結強度。一般采用設計孔徑、鉆頭和標準鉆桿進行孔深、孔徑的檢測，進行檢測時現(xiàn)場需要要監(jiān)理人員進行觀測，此外，還需要對錨孔孔位、傾角以及方位進行復查，待所有的錨孔施工分項工作檢測合格后，才可判定錨孔合格。

3.7錨索體制作及安裝

鋼絞線采用低松弛高強度且無粘結的預應力鋼絞線。采用砂輪機進行錨索下料的切割，要避免使用電焊切割。首先按照工程設計長度采用無齒鋸將鋼絞線鋸斷，接著將其上面的油污與銹斑清除，最后進行防腐處理工作。在鋼絞線的自由段涂防腐劑，先涂刷無氯石油瀝青，待瀝青徹底硬化后，再將黃油涂到套塑料螺旋套管上。由錨頭、自由段和錨固段這三部分構成錨的索體，將導向尖錐安置在最前段，每隔1m處安放錨固段擴展環(huán)以及定位片；自由段每隔1m設置一處長為0.1m的緊箍環(huán)，將鋼絞線穿過其內部。不得直接將制好的錨索放在泥土上，要避免錨索粘到油污、泥土等雜物，檢查鉆孔內無掉塊之后才能進行安裝。完成鉆孔后，要在24h內進行錨孔注漿與錨索安裝工作。

3.8錨固注漿注漿

經試驗之后選后施工配合比最佳的水泥砂漿。要嚴格控制水泥砂漿的質量，水泥標號要大于42.5#，將凈化的河砂過篩分選，砂漿攪拌好之后需要再次過篩，盡可能避免水泥結塊堵塞管路。使用孔底注漿法，在注漿壓力為2.0MPa左右的條件下從孔底開始注漿。注漿過程中要不斷緩慢進行砂漿攪拌，砂漿灌注呈現(xiàn)飽滿密實的狀態(tài)。施工中，使用二次劈裂注漿技術進行施工，從而使地層錨固力得到提高。

3.9錨索張拉及鎖定、封錨

錨墩制作是在錨索注漿工作完成后才展開的，錨墩使用C30鋼筋混凝土整體澆筑，最大程度地使坡面與錨墩之間緊密貼合，錨索與外表面呈現(xiàn)垂直狀態(tài)。等到孔內砂漿的強度達到其設計要求強度的80%后就可以進行張拉。張拉之前，要對錨頭等設備進行詳細檢查，檢查確認合格后清除其上面的污銹。使用以拉力控制為重點，輔助以伸長量校核的施工方法進行施工。張拉之前要標定張拉千斤頂油泵，同時還要保證錨具以及夾片等工具合格。繪制出千斤頂壓力以及出力表壓強曲線，對錨索張拉時的值應小于千斤頂最大出力進行標定。進行錨索張拉時要根據(jù)設計，分單元使用差異分步張拉法進行張拉。在錨索鎖定后48h內，如果發(fā)現(xiàn)預應力明顯損失時，需要進行補償張拉。完成補償張拉后，在錨具處開始量起，留出長越5～10cm的鋼絞線，采用機械切割的方式將不需要的部分截去，尤為重要的是，嚴禁使用電弧燒割。最后將防腐劑涂在錨頭部分，接著使用C15混凝土進行封閉，這樣既能防止銹蝕，同時又能兼顧工程整體的美觀。

3.10預應力錨索驗收試驗

用于驗收試驗的錨索數(shù)量要大于工作錨索總數(shù)的5%，且最少3根，抽查用于驗收試驗的錨索需要依據(jù)代表性與普遍性的原則進行隨機抽樣。

3.11錨索的長期觀測

在錨索施工完成之后，為了進一步探究錨桿的位移變化以及預應力的損失情況，以便于更好地確定錨索的性能，這就需要對錨桿進行長期的觀察與監(jiān)測。錨索張拉鎖定之后的一個月內需要進行每日觀測，在2到3個月期間每一周要進行一次觀測，4到6個月期間每個月需要進行3次觀測，7個月到1年期間每年至少進行兩次觀測；一年之后只需要每個月進行一次觀察即可。在不斷觀察的過程中，若是發(fā)現(xiàn)問題需要立即進行處理，待問題解決之后也不可以掉以輕心，還需要進行繼續(xù)觀測。

4　結束語

預應力錨索技術是通過對鋼絞線施加預應力，從而對巖土層施加壓力對不穩(wěn)定巖土體進行錨固。預應力錨索能充分地發(fā)揮巖土體的自承能力，調節(jié)和提高巖土的自身強度和自穩(wěn)能力，減輕支護結構的自重，節(jié)約工程材料，具有工序比較簡單、施工效率高、質量易控制、施工進度快的優(yōu)勢。預應力錨索在巖土邊坡工程治理中具有重大的現(xiàn)實意義。

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F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-474-2