高速公路高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索加固施工技術(shù)

李 敏 解慶賀 劉后華 馬明磊

中國建筑第八工程局有限公司基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部 上海 200120

1.相關(guān)背景

目前國內(nèi)外大多數(shù)滑坡治理普遍使用抗滑樁的方式來進行治理，這一過程在中淺層的滑坡當(dāng)中有著十分良好的應(yīng)用，也因此在實際防滑工作中得到了充分的應(yīng)用，具有工期短、開挖量小、混凝土工程量少、一般不破壞原地質(zhì)條件等優(yōu)點。抗滑作用主要是平衡滑坡推力、穩(wěn)定層錨固作用和被動抗力。防滑機理體現(xiàn)在樁、滑、滑床的協(xié)同工作中。簡而言之，它使用防滑技術(shù)。將滑樁插入滑面下的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中，使滑體推力與樁的穩(wěn)定性平衡，提高滑體的穩(wěn)定性。當(dāng)這個破地出現(xiàn)下滑的趨勢的時候，看化妝就會對其進行抵抗，進而讓其呈現(xiàn)穩(wěn)定的狀態(tài)。從抗滑樁的工作機理可以看出，在支護滑坡的過程中，抗滑樁產(chǎn)生的側(cè)向力是被動地承受邊坡位移的荷載，只能被動地、被動地預(yù)防滑坡，所以一旦出現(xiàn)了連續(xù)性滑坡的話，就會導(dǎo)致抗滑樁變成被動樁。同時，在巖質(zhì)邊坡施工中，必須對洞口進行噴砂處理，并限制對滑坡的干擾。與被動樁不同，預(yù)應(yīng)力錨索為巖體、斷層等軟弱部位提供了主動支護。它在工程實踐中有著廣泛的應(yīng)用。錨索是主要部分，錨桿、錨栓和錨索是輔助的。樁墻、擋土墻綜合處理方案。纜索的預(yù)應(yīng)力為30噸到1500噸的荷載，5米到80米的長度。在力學(xué)性能方面，它優(yōu)于其他被動錨固方法。

2.相關(guān)研究

通常來說預(yù)應(yīng)力錨索包括外錨頭、內(nèi)錨頭以及錨自身的結(jié)構(gòu)，在實際應(yīng)用的過程中首先內(nèi)錨頭埋入堅硬巖層，外錨頭錨固在巖石表面，外錨頭施加的預(yù)應(yīng)力通過索體和內(nèi)錨頭進入到堅硬的巖石中。在這樣的過程中鑲嵌在巖石當(dāng)中的一部分就是錨固段，而穿過了巖石的另外一部分就稱為是自由段。錨固段采用注漿法與堅硬巖石相結(jié)合。根據(jù)錨固段的荷載傳遞方式，預(yù)應(yīng)力錨索可分為摩擦預(yù)應(yīng)力錨索、支撐預(yù)應(yīng)力錨索和復(fù)合預(yù)應(yīng)力錨索，相比較傳統(tǒng)方法來說，預(yù)應(yīng)力的錨索支護有著更加復(fù)雜的機制。在現(xiàn)場荷載和監(jiān)測試驗的基礎(chǔ)上，綜合考慮了支護條件、側(cè)向土壓力、開挖條件和圍巖變形，綜合考慮了預(yù)錨參數(shù)，這樣的內(nèi)容很難進行定量的確定，雖然近些年來國內(nèi)外的大量學(xué)者對于這一作用機理以及相關(guān)參數(shù)的確定進行了十分詳細的研究，但是從工程時間運用的過程中來看是一二是沒有一套行之有效的方法。針對這一情況，在運行過程中可以根據(jù)環(huán)境情況的具體情請來確定錨索的設(shè)計參數(shù)，方法是工程類比法以及經(jīng)驗法。

3.預(yù)應(yīng)力錨索的加固措施

許多工程實踐證明，預(yù)應(yīng)力錨索在滑坡和高邊坡工程中是有效的。與傳統(tǒng)抗滑樁相比，預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)具有以下優(yōu)點：

3.1 適用范圍廣

傳統(tǒng)的抗滑樁是由巖土、樁后穩(wěn)定和抗滑力共同作用形成的，即只有當(dāng)邊坡坡度減小時，才能抵抗抗滑力，降低了支護的可靠性。預(yù)應(yīng)力錨索不同于普通的抗滑樁，它能主動提供預(yù)應(yīng)力而不是加固巖體。它只在你滑倒的時候起作用。通過注漿與巖體加固相結(jié)合，預(yù)應(yīng)力限制了邊坡的變形，應(yīng)力相對可靠。預(yù)應(yīng)力錨索可達到80m，比傳統(tǒng)的抗滑樁（一般為20 m）能更好地支護深部巖石。

3.2 動態(tài)設(shè)計方便

由于邊坡地質(zhì)條件的勘察不能完全滿足設(shè)計要求，設(shè)計依據(jù)往往不正確或設(shè)計條件不足。通過增加或減少錨索數(shù)量、調(diào)整錨固深度、改變錨索張力或制定組合方案，使預(yù)應(yīng)力錨索及其組合結(jié)構(gòu)的動力設(shè)計變得簡單易行。

3.3 安全性和可靠性

高邊坡采用預(yù)應(yīng)力錨索錨固，邊坡施加主動土壓力，可減少山體過度變形，有效降低邊坡附近建筑物的側(cè)向土壓力。綜上所述，在高邊坡及滑坡治理工程加固中，預(yù)應(yīng)力錨索取代了傳統(tǒng)的抗滑樁，通過動力支護轉(zhuǎn)化為主動預(yù)應(yīng)力支護，具有可靠、經(jīng)濟的特點。可設(shè)計多種輕質(zhì)支撐結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)深損傷投資的優(yōu)勢。

4.具體工藝

預(yù)應(yīng)力錨索施工包括錨索制作、錨索鋪設(shè)、注漿、約束梁混凝土澆筑、鉆孔張拉、錨封等。錨索制作：鋼絞線合格，錨索長度1.5m（張拉作業(yè)）。電纜應(yīng)按設(shè)計要求在專用支架上制作。每個自由段涂保護油，預(yù)應(yīng)力損傷區(qū)采用2.0cmxPVC管。錨固部分距膨脹環(huán)、卡箍1米，用鋼絲繩纏繞。互聯(lián)網(wǎng)。在這個過程中，自由部分和錨固部分之間的邊界應(yīng)用膠帶或防水材料密封。同時，成繩過程中必須將注漿管埋入地下：對于錨索孔，采用專用地面鉆機或井下沖擊鉆機采用壓縮空氣驅(qū)動。

圖：預(yù)應(yīng)力錨索框架

必須保證無水成孔，并滿足成孔要求。在設(shè)計鉆孔角度、孔徑和鉆孔深度施工時，鉆孔深度應(yīng)比設(shè)計錨孔長0.50米。對于多個邊坡，遵循自上而下的施工保護程序。在施工布置上，要精心組織，嚴密組織。每次邊坡開挖后，嚴格按自上而下的臺階施工，長期裸露施工。盡量避免挖掘斜坡。尤其是在雨季。鉆機選型的目的是滿足干鉆作業(yè)的要求：根據(jù)不同的地質(zhì)構(gòu)造類型、孔徑、深度和場地條件選擇鉆機。保證工作時鉆孔干燥，加水提高鉆孔速度。常用氣動干式鉆機型號：MG50、K2J-100。準確的樁位設(shè)置和詳細的鉆孔記錄：根據(jù)設(shè)計參數(shù)，準確測量鉆孔位置，以滿足已成型和已修復(fù)邊坡的要求，保證邊坡錨固，并保證每根預(yù)應(yīng)力錨索的土應(yīng)力間距。平臺在動載荷作用下的穩(wěn)定性也保證了孔的角度，這是傳統(tǒng)鉆機的另一個方面。在巖溶裂隙地區(qū)，常規(guī)注漿方法不可能產(chǎn)生泥漿。有時，超設(shè)計灌漿會產(chǎn)生重復(fù)。因此在這種情況下，根據(jù)灌漿前每個孔的鉆孔記錄，應(yīng)提前進行勘探。錨固端可采用連續(xù)注漿解決，自由端可采用套管注漿。

5.結(jié)束語

高速公路施工過程中高邊坡土體必須充分做好加固工作，預(yù)應(yīng)力錨索在實際應(yīng)用的過程中有著良好的可用性和安全性，文章分析了預(yù)應(yīng)力錨索在這一過程中的加固工作，希望可以給有關(guān)從業(yè)人員啟發(fā)。