預應力錨索技術在公路高邊坡施工中的應用

石慶波

（中鐵十八局集團第四工程有限公司，天津 300300）

預應力錨索技術在公路高邊坡施工中的應用

石慶波

（中鐵十八局集團第四工程有限公司，天津 300300）

預應力錨索技術在公路邊坡防護中應用非常廣泛，本文結合具體的工程實例介紹了該技術的特點，闡述了預應力錨索的加固機理和施工方法.

預應力錨索；高邊坡；施工方法

1 引言

在公路高邊坡的治理過程中，支擋結構由重力式擋土墻發展到懸臂抗滑樁，后來進一步發展為預應力錨索、錨桿，最后發展到高邊坡中常用的預應力錨索抗滑結構.預應力錨索技術在公路高邊坡應用過程中，要結合具體的地質條件對施工工藝進行優化，確保公路邊坡的安全性能.

2 預應力錨索結構

該錨索結構先通過鉆孔，讓一側錨桿（內錨頭）穿透邊坡表層，固定于內部堅實的巖石上，接下來拉緊錨索自由的一側（外錨頭），使不穩定的巖層在其作用力下保持固定.因此，完整結構包括以下三個核心部件：內/外錨頭與錨索.其中內錨頭為錨索的固定端，是錨索預應力的來源，因此也叫做錨固段、錨根.基于結構差別，能夠劃分成機械型、膠結型2種類別，其中膠結型根據使用材料的差別，劃分為砂漿/樹脂2種，而砂漿材料的內錨頭從生產工藝角度劃分有一次/二次灌漿2種.外錨頭的功能為施加作用力、鎖定錨索，因此也被叫做外錨固段.基于結構差別，能夠劃分成錨塞型、螺紋型、墩頭錨型、鋼構架型等；錨索體是整個結構的連接件，兩側錨頭對其進行拉伸，以產生拉應力，作用于邊坡表面起固定作用，其結構由幾種鋼筋組合形成.具體的結構圖見圖1所示.

圖1 預應力錨索結構圖

3 施工流程

預應力錨索的施工時，先進行錨孔測放，基于該工段的立面圖和設計需求，在坡面上進行測量，定位錨孔具體位置，要求精度需保持在50mm以內；基于錨孔設計參數、鉆孔位置的地質條件、當前所具備的施工能力，確定鉆孔工具；鉆孔施工過程需搭建腳手架，起到承載鉆孔設備、固定鉆頭位置的作用.其中承載力需滿足設計需求，鉆頭與孔位平行地面方向誤差需保持在50mm以內，垂直地面方向誤差需保持在100mm以內；執行鉆孔操作時，需對工作狀態及鉆孔位置的地質特征做一個詳細記錄，如鉆進狀態、地下水等；孔深到設計要求時，不可以馬上停機，還需在原位置繼續工作2分鐘作用，避免孔底出現尖滅問題，或孔徑不滿足要求，如孔壁存在沉碴應當立即清除；鉆孔結束需將高壓空氣打入孔內，排出殘留物，以保證混凝土與孔壁之間能夠產生足夠大的粘結力；確定錨孔沒有問題后，再進行錨索體制作安裝，最后錨固注漿及張拉鎖定封錨.具體的施工流程見圖2所示.

圖2 預應力錨索施工流程圖

4 工程應用

4.1 工程概述

某公路沿線地形地貌、地質構造工程地質條件復雜，道路一側深挖，且切坡高度達到50米，因此施工工作量很大.該邊坡將設置成4級，坡度等于1：0.75，屬于高陡類型，各級之間均設計有平臺.邊坡表層主要材質為碎石混亞粘土、弱風化砂巖，顏色稍顯褐色，表層微潮，主要呈現硬塑狀，深度不超過3.2米；基巖主要材質為頁巖夾雜泥巖，泥巖深度在0.8到2.0米左右，頁巖深度在0.4到1.8米左右，水進入到基巖中能將其變為軟塑狀，存在應拉伸產生的裂隙，因此巖石結構不夠完整.在邊坡的上方存在匯水區域，且斜坡自身具備引水功能，使得雨水與表面水流會順著坡面往下走，并不斷滲透入巖石縫隙中，增加重量降低摩擦系數，使得巖石所承受的下滑力顯著提升.巖石結構中夾雜的泥巖使得結構的抗剪切系數下降.結合實地考察、地址分析以及相關施工經驗，認為該邊坡穩定性不佳，巖體不完整，滑動面已經貫穿整個巖體，位于垂直方向上深入坡面6到8米處,在降雨后存在較大的滑坡風險，可能會出現的順層牽引或崩塌式的滑坡.邊坡表層的巖土類型及其特征參數見表1.

表1 巖土的力學參數

4.2 錨索設計

錨索荷載設計值：526.0*5-1600=970KN

其錨固角大小等于20°，方向斜向下；

錨索軸力設計值：Nak=970/(cos20°)=1032.0kN

Na=γQNak=1.3*1032.0=1341kN

設計采用七股鋼絞線，其錨索面積為：

即錨索配置為：

7*（3.14/4）*15.242*10-6=1.27*10-3m2

錨桿錨固體和地層錨固長度：

4.3 預應力錨索施工

（1）預應力鋼絞線錨索編制工藝應符合設計要求，錨索施工前應按工作錨索的3%作錨固試驗，且不少于3根，驗證錨固段的設計指標，根據預應力錨索根數與孔徑的關系確定孔徑，具體關系見表2所示.

表2 φ15.2鋼絞線根數與孔徑關系

（2）按設計孔口坐標架設鉆機，調整孔口坐標、方位和傾角后，接上風水管鉆孔；

（3）鉆孔過程中需詳細記錄鉆孔位置的地質特征，確認其分界面、滑動面與地面距離；

（4）驗正孔深后，組織錨索，其長度為孔深加1～2m；

（5）將孔洞內的氣排出對內錨固段進行注漿，注漿體強度等級應符合設計要求，依據孔底注漿方法進行操作，注漿壓力基于設計要求確定，且需進行二次補漿以提升其密實性；

（6）錨索張拉過程需在錨固段的砂漿強度已滿足設計要求后實施，采取分段施加方式.在本工程中按0kN～50kN～100kN～150kN～200kN～250kN～300 kN～350kN～385kN的順序完成張拉操作.張拉過程中錨索伸長量與設計值之間的誤差不得超過±6%，且在操作完成滿一周后，再次檢查錨索的力學性能、幾何參數，達到設計要求后切去多出部分；

（7）用M30的水泥砂漿注漿封空并封閉外錨頭，注漿壓力保持在0.6～0.8MPa.

5 結論

本文結合闡述了公路高邊坡的破壞形式和預應力錨索結構，對預應力錨索技術施工工藝流程進行了介紹，并將該項技術應用到實際工程中，通過實踐驗證，預應力錨索技術用于應對高邊坡失穩，比傳統常規方法更加有效.

〔1〕劉澤霖,王曉輝.公路高邊坡施工中的預應力錨索技術研究[J].江西建材,2015(17):146+148.

〔2〕劉昕.預應力錨索技術在公路高邊坡施工中的應用[J].交通建設與管理,2014(18):8-10.

〔3〕白秋俊.預應力錨索技術在某公路高邊坡施工中的應用淺析[J].河南科技,2014(16):164+181.

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U416.1+4

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1673-260X（2017）07-0052-02

2017-05-08