高速公路高邊坡工程中預應力錨索的施工技術

◎ 李志強　四川省核工業(yè)地質局二八一大隊

高速公路高邊坡工程中預應力錨索的施工技術

◎ 李志強四川省核工業(yè)地質局二八一大隊

在高速公路邊坡施工中，預應力錨索是一種常用的施工技術，通過利用錨索技術不僅可以保證公路的施工質量，同時也可以降低洪水、地震、自然災害等對公路結構穩(wěn)定性造成的影響。本文以實際工程為例，對錨索的施工工藝進行了介紹，對錨索施工工藝的控制要點進行了探討，保證了邊坡工程的施工質量。

邊坡工程 預應力錨索 錨索張拉

1.工程概況

某公路標段所處地區(qū)地貌為風化侵蝕丘陵河谷地貌，表層結構為殘破礫質黏土，下部為粗粒結構，節(jié)理發(fā)育，地下水主要以基巖裂隙水為主。此外路段邊坡非常的陡峭，邊坡高度達。坡腳應力比較集中，巖體強度小，結構松散，為了保證邊坡結構穩(wěn)定性，設計使用預應力錨索進行加固處理。安裝錨索前需要封堵孔口，避免雜物和碎屑落入鉆孔內(nèi)部。

2.錨索成孔施工技術

（1）結合施工現(xiàn)場的實際狀況和地質環(huán)境，成孔采取水鉆。其中錨索成孔的各項施工參數(shù)直接影響著施工質量，因此在實際施工過程中必須嚴格按照設計標準執(zhí)行，要求錨索成孔孔徑大小為150mm，孔位水平方向偏差與垂直方向偏差為±50mm，其中預應力錨索鉆孔傾角要求為15°，而傾斜度偏差必須控制在3%以內(nèi)，同時孔深必須超過設計深度的0.5m，完成鉆孔后還需要進清孔，確保孔內(nèi)所有泥漿殘物清理干凈。

（2）完成鉆孔后需要采用探孔裝置度對鉆孔深度進行探查，如果探孔裝置能夠直接伸入孔底，并且鉆孔深度完全滿足施工設計要求，完成鉆孔驗收后便可以開展錨索安裝工作。

3.錨索主要施工技術

3.1錨索制作工藝

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。錨索下料長度需要達到最短張拉長度的要求，可以根據(jù)下述公式進行計算：

式中：L 指的是錨索下料長度，單位為（m）；L0指的是設計長度，單位為（m）；a 指的是外錨頭厚度，單位為（m）；b 指的是錨具總長度，包括螺母、鋼墊板、千斤頂?shù)龋瑔挝粸椋╩）。下料過程中，使用砂輪切割機對鋼筋進行切割。

3.2錨索安裝

（1）使用高壓水泵清理鉆孔，直到泥漿清理干凈為止。

（2）安裝錨索體的過程中，使用鐵絲將注漿管一端和錨索底端綁扎，不能綁扎太近，避免注漿管在注漿過程中斷裂，同時也不能綁扎太松，避免下錨受到鋼絞線彎曲擠壓產(chǎn)生脫落現(xiàn)象。

（3）在下錨過程中應將錨索體底端放置到孔內(nèi)，然后再通過人工方式將錨索體緩緩推入孔內(nèi)，以免用力過猛導致鋼絞線彎曲。

（4）嚴格控制下錨深度：當錨索體完全進入孔底之后，需要嚴格控制外露部分在1.5～2m范圍內(nèi)，從而保障錨固段的長度。

3.3錨索注漿

（1）對錨索進行注漿時可以采取水灰比例大約為0.4～0.5的普通硅酸鹽水泥，再使用標號為42.5的水泥凈漿，同時還可以添加適當劑量的外加劑。

（2）采取二次注漿工藝展開錨索注漿工作，其中一次注漿壓力需要控制在0.5～0.8MPa范圍內(nèi)，二次注漿壓力控制為2.5MPa，當一次注漿完成2h后再開展二次注漿工作。一次注漿的主要目的是注滿鉆孔，當鉆孔漿液移溢出便可以停止注漿操作，然后使用止?jié){塞封住孔口。經(jīng)過2h后再進行二次注漿，此時一次注漿水泥漿尚未凝固，但實際上孔內(nèi)已經(jīng)逐漸形成浮水。

在二次注漿過程中，首先需要使用高壓擠裂二次注漿孔眼的密封膠布，促使水泥漿通過PVC管孔眼高壓滲透到原水泥漿體及土體內(nèi)，從而實現(xiàn)密實注漿體的目的。同時，一次注漿孔內(nèi)形成的浮水時在高壓水泥漿作用也會被排出孔外，從而確保原注漿體越來越飽滿。

表1　錨索張拉荷載分級及觀測時間表

（3）對于錨索需要使用底部壓力注漿法進行注漿，慢慢拔出注漿管，確保注漿管端頭位于注漿液內(nèi)部。同時需要持續(xù)注漿，確保漿液飽滿。

（4）確保攪拌水泥漿的水不能含有其他影響水泥凝結的有害化學物質，并且不允許使用污水攪拌水泥，然后在出凝前用完水泥漿。

（5）確保注漿泵的運行壓力滿足施工設計的基本要求，同時還要對輸漿中管路損失帶來的影響進行綜合考慮，確保注漿壓力符合標準值。

（6）在實際注漿中應隨時觀察注漿量和注漿管的狀況，如果發(fā)生注漿量減少和注漿管爆裂等現(xiàn)象，應立即拔出桿體和注漿管，然后更換注漿管，再將桿體下放。如果注漿已經(jīng)超過初凝時間應當要立即清理注漿孔，然后再將桿體下放，再進行注漿。

（7）在實際注漿過程中需要詳細記錄注漿孔的水泥用量，并用作注漿依據(jù)。

3.4錨索張拉技術

（1）錨索張拉的設備。嚴格按照施工和試驗要求，選擇OVM錨具和YCW150液壓千斤頂，并選用ZB4/500型油泵用作液壓動力源。

（2）錨索張拉操作。錨桿張拉必須按照施工設計標準展開張拉工作，利用張拉設備促使桿體自由段發(fā)生彈性變形，并產(chǎn)生錨固結構要求的預應力值。

①做好張拉前的準備工作。錨索在張拉前應當要先校驗和標定張拉設備，并對液壓表上的拉力值進行換算，然后按照操作規(guī)范安裝夾片工作錨板和夾片，確保錨板和錨墊板盡量在同軸范圍內(nèi)，再根據(jù)鋼絞線規(guī)格進行限位板安裝。在安裝千斤頂?shù)倪^程中需要確保前端止口與限位板對準。在安裝工具錨過程中需要注重工具錨必須要對正張拉端錨具，避免工具錨和張拉錨具產(chǎn)生扭絞。除此之外，還需要將退錨靈涂抹在工具錨夾片表面與錐孔表面。

②進行錨索張拉操作。根據(jù)表1設計軸向拉力值拉伸錨索，確保束體平直并和其他部位緊密接觸，將25%設計軸向拉力值用作初張拉力，記錄張拉數(shù)值。針對于最后一級需要穩(wěn)定觀測10min，然后按照設計需求鎖定荷載數(shù)值，其中鎖定值是設計數(shù)值的70%，在48h內(nèi)沒有產(chǎn)生松弛現(xiàn)象就可以展開封錨操作。

③進行抗拔實驗。完成錨索張拉后需要進行抗拔力試驗，必須按照總數(shù)的5%，并且不能少于5根，其中張拉荷載是施工設計荷載的1.5倍。在抗拔試驗中應當取工程底層抗拔力數(shù)值，并對錨固長度的安全性進行驗證。假設在灌注水泥漿75%以上的強度和臺座混凝土強度比15MPa大的條件下試驗，通過循環(huán)加荷的方式進行試驗，其中初始荷載為10%的初始拉力，并且各級都要按照設計軸向極限荷載的10%進行加載操作。若荷載等級<50%，則加荷速率≤20 k N/min，若荷載>50%，則加荷速率≤10kN/ min。完成加荷后每間隔10min就需要測量記錄張拉數(shù)值，測量次數(shù)為5次。加載等級高達80%，則2h內(nèi)錨頭移位增量是2.0mm，便可以開展下一步荷載試驗。

3.5鎖定錨索

根據(jù)鋼絞線股數(shù)選擇合適的錨具和夾片，根據(jù)操作規(guī)范從鋼絞線底部穿入錨具，并壓平鋼板，然后在把夾片壓進錨具孔內(nèi)，使用鋼管壓緊夾片和錨具，并按照標準裝置千斤頂，再啟動油泵進行張拉，當千斤頂和錨具已經(jīng)壓緊后，將其張拉至鎖定數(shù)值再回油，并將千斤頂拆卸下來。

4.結論

綜上所述，通過利用預應力錨索對公路邊坡進行加固，有效提升了公路邊坡的穩(wěn)定性，解決了公路高邊坡穩(wěn)定性差、施工周期長等方面的問題，降低了施工干擾。在施工過程中，為了保證工程的施工質量，需要工作人員組好準備工作，根據(jù)工程的具體情況制定具體的施工措施，并引入性能比較強的材料和設備，對技術進行完善，使預應力錨索技術的作用可以充分發(fā)揮出來。

[1]劉效堯，朱新實.預應力技術及材料設備[M].北京：人民交通出版社，2000.

[2]王明環(huán).高等級公路施工技術與管理[M].北京：人民交通出版社，2001.