壓力分散型預應力錨索框架在邊坡工程中的應用

謝余鑫

福建建隆建設工程有限公司（350001）

壓力分散型預應力錨索框架在邊坡工程中的應用

謝余鑫

福建建隆建設工程有限公司（350001）

這里歸納總結壓力分散型預應力錨索在邊坡工程應用中的原理和工藝；還結合工程實例，通過介紹壓力分散型預應力錨索框架進行邊坡加固的施工工藝和要點，以供同類工程借鑒和應用。

邊坡防護；邊坡加固；錨索；框架

0 引言

隨著我國的改革開放和經濟的高速發展，現代化的基礎設施建設事業也隨著蒸蒸日上，各類高層建筑、水利水電設施、礦山、港口、高速公路、鐵路和能源工程等大型工程項目相繼開工建設，但是由于隨著工程規模的加大以及工程場地的限制，經常需在復雜地質環境條件下，人為地開挖各種各樣的高陡邊坡以滿足所需的場地要求。于是在這些工程的建設過程中，隨著人們對自然界的不斷改造，不可避免地形成了大量的人為的邊坡工程。不良地質邊坡會引起各種滑塌事故，因此邊坡工程的穩定狀態，將對整個工程的可行性、安全性等起著至關重要的作用，并在很大程度上影響著工程建設的投資及效益。對于不穩定的邊坡巖土體，采用壓力分散型預應力錨索框架對其進行支護，是一種可靠的治理手段，它的優點是可從根本上解決邊坡的穩定性問題，達到根治的目的。

1 壓力分散型預應力錨索框架加固原理、施工工藝

1.1 壓力分散型預應力錨索加固原理

壓力分散型預應力錨索是通過錨固在坡體的深部穩定巖體上的錨索將力傳給承壓梁，再經承壓梁對不穩定松散巖體擠壓，使巖體間的正壓力和摩擦阻力大大提高，增大抗滑力，限制不穩定坡體的發育，從而起到了加固邊坡穩定坡體的作用。錨索孔內高壓注漿，使漿液填充了錨孔周圍坡體內裂隙，提高了坡體的整體穩定性。

1.2 施工工藝流程

確定孔位→鉆機就位→調整角度→鉆孔→清孔→安裝錨索→注漿→制作框架梁→張拉鎖定→驗收封錨。

2 福州市精神病人療養院新病房大樓邊坡防護工程實例

2.1 工程概況

擬建福州市精神病人療養院新病房大樓位于福州市倉山區李厝山路該療養院西側，其東南鄰福建省郵電學校，西南鄰金孚電池公司。邊坡坡腳擬建新病房大樓，新病房大樓為一棟6-9層建筑，擬建樓房9層部位設一層半地下室，建筑物高為29.6 m。邊坡垂直切坡開挖，高度每增加10 m設一道寬1.5 m的平臺。邊坡底高程為24.4～27 m,邊坡頂高程為35.0～43.0 m。邊坡總高度為6.6～18 m,支護長度為107 m。場地巖土層自上而下為素回填土、殘積砂礫質粘性土、全風化花崗巖、（砂土狀）強風化花崗巖、（碎塊狀）強風化花崗巖、中風化花崗巖。鋼筋混凝土橫梁、肋柱及面板混凝土強度等級為C30。排洪溝、平臺及坡腳排水溝、馬道及坡頂平臺采用M7.5漿砌MU20片石。

2.2 邊坡防護施工要點

2.2.1 錨索孔測量放線

按設計要求，在預應力錨索施工范圍內，起止點用儀器設置固定樁，中間視條件加密，并應保證在施工階段不得損壞。其它孔位以固定樁為準鋼尺丈量，全段統一放樣，孔位誤差不得超過±50 mm。測定的孔位點，埋設半永久性標志，嚴禁邊施工邊放樣。豎梁的具體長度可根據實際邊坡高度確定，但錨索的位置須按等分坡面的長度進行放樣，節點間距3 m。

2.2.2 鉆進方式

鉆孔要求干鉆，禁止采用水鉆，以確保錨索施工不至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，造成下錨困難或其它意外事故。

2.2.3 鉆進過程

鉆進過程中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作好現場施工記錄。如遇到塌孔縮孔等不良鉆進現象時，須立即停鉆，及時進行固壁灌漿處理（灌漿壓力0.1～0.2 MPa）,待水泥砂漿初凝后，重新掃孔鉆進。

2.2.4 錨索孔檢驗

錨索孔鉆孔結束后,須經現場監理檢驗合格后，方可進行下道工序。孔徑、孔深檢查一般采用設計孔徑、鉆頭和標準鉆桿在現場監理旁站的條件下驗孔，要求驗孔過程中平順推進，不產生沖擊或抖動，鉆具驗送長度滿足設計錨索孔深度，退鉆要求順暢，用高壓風吹驗不存明顯飛濺塵渣及水體現象。同時要求復查錨孔孔位、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。

2.2.5 錨索制作及安裝

錨索制作工藝流程：編束通知單→下料、清洗→安裝承載體→擠壓P錨→編束→安裝支撐環→安裝注漿管→驗收→庫存。錨索選用Φ15.24 mm，強度1 860 MPa的高強度低松弛無粘接鋼絞線，延伸率不小于3.5%。下料時保證每根鋼絞線長度誤差控制在10 cm左右。鋼絞線下料長度=各分段錨固長度+錨索自由段長度+框架梁厚度+錨索工作段長度+截長誤差（約10 cm）。下料要求用砂輪切割機切割，鋼絞線全段除銹除污垢后，將每束錨索平順地放在制作平臺上，用鋼卷尺量出錨固段和自由段，分別作出標記，在一端錨固長度內剝除PE層，對剝除部分鋼絞線除污除銹、涂防腐潤滑脂。按要求設置承壓板，支撐環（擴張環、緊箍環），支撐環每1.2 m放1個，用GYJ60A型擠壓機對剝除部分擠壓上P錨，索體要求綁扎牢固，鋼絞線應平行順直。對不同位置處的承載體相應的鋼絞線外露端做出臨時和永久性標記。灌漿管綁扎在錨索體上，灌漿管頭部距錨索體端部5～10 cm，灌漿管使用前，要檢查有無破裂、堵塞。綁扎好的錨索頂部要安裝導向帽，以方便穿索。錨索孔安索前，要核對錨索編號是否與孔號一致，確認無誤后，即可將錨索用人工抬至工作面，用人工將錨索平順穿入錨孔，當外露部分滿足工作長度時即到位，停止穿索，錨索往孔內穿，索體必須平順，不得扭絞，同時應避免損傷PE(或PVC)管及支撐環脫落，錨索安裝工作結束后即可進行灌漿工作。

2.2.6 錨固注漿

錨索注漿采用自孔底向上一次有壓注漿，中途不得停漿。實際注漿量一般要大于理論的注漿量，或以孔口不再排氣且孔口漿液溢出濃漿作為注漿結束的標準。在初凝前要進行二次補漿。注漿壓力不小于0.4 MPa，注漿量不得少于計算量，壓力注漿時充盈系數為1.1～1.3.注漿材料宜選用水灰比1： 0.5～1∶1的M35水泥砂漿，水泥砂漿采用抗侵蝕性水泥。注漿壓力、注漿數量和注漿時間根據錨固體得體積及錨固地層情況確定。

2.2.7 框架制作及施工

框架采用C30混凝土澆筑，框架嵌入坡面10 cm，用人工開挖，石質地段使用風鎬開鑿，超挖部分采用C30混凝土調整至設計坡面。橫梁、豎梁基礎先采用5 cm水泥砂漿調平，再進行鋼筋制作安裝，鋼筋接頭需錯開，同一截面鋼筋接頭數不得超過鋼筋總根數的1/2，且有焊接接頭的截面之間的距離不得小于1 m。若錨索與箍筋相干擾可局部調整箍筋的間距。模板采用木模板，用短錨索固定在坡面上，混凝土澆筑時，尤其在錨孔周圍，鋼筋較密集，一定要仔細振搗，保證質量。框架分片施工，橫梁每10～15 m設一道伸縮縫，縫寬2 cm，以瀝青麻筋填塞。混凝土澆筑前應檢查框架的截面尺寸，要嚴格檢查鋼筋數量及布置情況。框架主筋的保護層一定要滿足設計要求，最小不能少于50 mm，箍筋凈保護層不得小于35 cm，主筋的凈保護層不小于40 cm。鋼筋宜制成整體長骨架，其制作、搭接、安裝要符合設計及技術規范要求。澆筑框架混凝土必須連續作業，邊澆筑邊振搗。澆筑過程中如有砼滑動跡象可采取速凝或早強混凝土或用蓋模模壓住。各豎梁砼應不間斷澆筑，若因故中斷澆筑，起接縫按通常方式處理。錨索框架的施工是錨索與混凝土框架兩項工程密切配合的過程。錨索和框架的相對位置比二者的絕對位置更重要，務必精確測量，準確定位。澆筑框架混凝土時，應分別從下而上在三個部位制取混凝土試件各一組，進行試驗。

2.2.8 壓力分散型錨索張拉程序

全部鋼絞線一起預張拉后,放開其它承載單元，張拉L1至補償荷載△P1；

所有錨索一起張拉直至設計荷載。

對于由兩組承載單元組成的預應力錨索，下錨固段的補償荷載按下式計算：

式中：P為鎖定荷載；L1為補償張拉錨索的總長度，應根據各剖面的實際情況確定；△L為各單元的錨固段長度。

注：錨索的錨固段長度應根據典型土層錨索基本試驗后確定；總長度應根據邊坡實際成孔情況作適當調整；當錨固段長度和錨索總長度與圖紙不符時，補償張拉荷載應另行調整。

錨索張拉鎖定施工：

1）再注漿漿體與臺座混凝土強度達到設計強度75%以上時，方可進行張拉鎖定作業。如為選定進行驗收試驗的錨孔，應在達到設計強度條件下，待驗收試驗結束并經檢驗合格后再進行。驗收試驗的錨孔應由監理工程師、設計代表現場確定；

2）錨斜托臺座的承壓面應平整，并與錨筋的軸線方向垂直。錨具安裝應與錨墊板和千斤頂密貼對中，千斤頂軸線與錨孔及錨筋體同軸一線，確保承載均勻。錨筋的張拉必須采用專用設備，設備在張拉作用前應進行標定，錨具、夾片等檢驗合格后方可使用；

3）錨索正式張拉前,應取10%～20%的設計張拉荷載，對其預張拉1～2次，使其各部位接觸緊密，鋼絞線完全平直。對于壓力分散型錨索，因各單元錨索長度不同，張拉應注意嚴格按設計次序分單元采用差異分步張拉，根據設計荷載和錨筋長度確定差異荷載進行分單元張拉；

4）錨索的預應力在補足差異荷載后分6級按有關規范或規定施加，即設計荷載的25%，50%，75%，90%，100%，110%；

5）保持最大總荷載20 min，并測量20 min內錨索的徐變位移量，若徐變值不超過1 mm，則認為錨索合格；否則需要再穩壓45 min，若錨索的彈性變形在下述兩個限值之內認為錨索合格，否則為不合格；

6）錨索的伸長值上限為自由段長度的彈性伸長值加50%錨固段長度的理論彈性伸長值；

7）錨索的伸長值下限為80%的自由段長度的理論彈性伸長值；

8）錨索合格后，以20 kN/min左右的速率均勻卸載至設計荷載鎖定；張拉鎖定后48 h內，發現預應力損失超過設計張拉應力的10%時，應進行補償張拉；補償張拉應在鎖定值基礎上一次張拉至超張拉荷載，并重復4）步過程。補償張拉次數不能超過2次。

2.2.9 回填種植土植草

三維網植草適用于填方邊坡高度大于4 m時的邊坡防護，其施工順序為：平整坡面→坡面澆濕→培土→掛網固定→噴播植草→覆膜養護。

3 結語

這里對邊坡工程的加固措施進行了初步探討，指出了常用邊坡工程加固措施的適用性，然而隨著工程建設規模的不斷增大，邊坡高度增高，復雜性增大，對邊坡處治技術的要求也越來越高。可以預見，隨著科學技術的發展，邊坡處治技術將得到進一步的發展，并逐步趨于完善。

[1]沈紹學.錨索支護理論探析[J].科技創新導報,2008(25)： 243.

[2]楊曉東.錨固與注漿技術手冊[M].北京：中國電力出版社. 2010,1,1.

[3]鄒麗春.復雜高邊坡整治理論與工程實踐[M].北京：水利水電出版社,2006．

[4]王恭先.高邊坡的勘察和設計[M].蘭州：中鐵西北科學研究院，2003．

[5]GB 50010-2002,混凝土結構設計規范[S].

[6]GB 50330-2002,建筑邊坡工程技術規范[S].