討論巖土工程邊坡治理中的預應力錨索技術

（廣東省地質局第三地質大隊，廣東 韶關 512000）

隨著民生工程建設及綠色新型產業(yè)建設腳步的加快，必定會有巖土工程邊坡質量的需要。目前在巖土工程邊坡治理中，比較頻繁使用的一項技術便是預應力錨索技術，該技術理論較成熟，且經濟可靠，加之預應力材料的不斷發(fā)展和科技的進步，將預應力錨索技術應用于巖土工程邊坡治理中，將會更加突顯其技術優(yōu)勢。因此，對巖土工程邊坡治理中的預應力錨索技術進行分析具有重要的意義。

1 預應力錨索技術的特征及作用機理

1.1 技術特征

預應力錨索屬于一種支撐結構系統(tǒng)，兩端分別與穩(wěn)定巖土層和被加固物連接，以此形成一個新的結合復合體，能夠承受拉力，且在對巖土層施加壓應力時，可以避免邊坡出現(xiàn)嚴重的變形的位移[1]。預應力錨索結構系統(tǒng)主要由錨索、錨頭、錨固構成，其中錨索起到關鍵性的作用。預應力錨索技術的特征主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

①主動性。預應力錨索技術能主動建立后張預應力，目的是降低和消除天然立場對地質結構或建筑物的破壞。在實踐操作過程中，能夠根據(jù)現(xiàn)場實際的情況進行錨索位置、方向、深度、預應力大小進行調控，且可以主動調整預應力場，使其與天然力場相適應。②高效性。采用預應力錨索技術進行巖土工程的邊坡治理，具有工期短的優(yōu)勢，能夠加快工程的進度。同時在具體應用過程中，只需要使用較小的材料截面便可以實現(xiàn)較大的預應力。③破壞性低。應用預應力錨索技術治理邊坡，對周圍的環(huán)境污染較低，基本不會對固體產生擾動，另外不破壞巖層或土層的穩(wěn)定性并達到加固的目的，也是其明顯的特征之一。④應用范圍較廣。預應力錨索技術在巖土工程邊坡治理中廣泛應用，目前主要是應用于邊坡加固、滑坡防治、斜坡?lián)跬恋裙ぷ髦小?/p>

1.2 作用機理

（1）錨固原理。在巖土工程中，預應力錨索技術是一種比較常見的加固措施，起到防治巖塊或土體下滑的作用。其技術原理是通過在巖土部位進行錨固，從而產生較大的預應力和張力，這樣邊坡巖體或者土體下滑時就會產生摩擦力，這有利于減少邊坡巖體下滑的發(fā)生，并對巖土工程的邊坡進行有效的防護[2]。另外，在應用預應力錨索技術時，會分割斜坡軟弱結構面并形成相互連接的板狀巖體，在施加預壓力的情況下各板狀巖體連接成一個整體，能夠大大提升巖土邊坡的穩(wěn)定性，從而達到固定邊坡的作用。

（2）錨固方法。在巖土工程邊坡治理中應用預應力錨索技術時，需要掌握這幾點錨固方法：首先是需要對滑架進行約束，促使邊坡巖體結構能夠形成一個整體；其次是需要通過預應力分擔來有效抵抗巖體的自重或外部負荷，尤其是當邊坡巖體出現(xiàn)開裂問題時，錨索預應力分擔更加重要，避免邊坡巖體整體結構遭受破壞而出現(xiàn)大規(guī)模巖體坍塌和下滑；最后是錨固之后還需要進行鋼筋架的安裝和混凝土澆筑，以此形成框格梁，這樣有利于提升巖體邊坡的穩(wěn)定性和強度，避免由于雨水沖刷而使得巖土邊坡出現(xiàn)變形或下滑的情況。

2 影響預應力錨索技術作用發(fā)揮的因素

在巖土工程邊坡治理中應用預應力錨索技術時，也要明確影響治理效果的因素，主要包括以下幾點：

（1）成孔質量。成孔質量是影響巖土邊坡預應力錨索治理效果的關鍵因素之一。成孔質量包括鉆孔的深度、大小、孔徑等多個方面，在具體的施工過程中，需要選擇合適的鉆孔設備進行鉆孔，在巖土邊坡面使用大型機械施工明顯不可取，只能夠使用便攜式的鉆機固定施工，但是在鉆孔過程中會產生劇烈的震動，使得成孔后出現(xiàn)下凹曲線，這樣就會影響后期鋼絞線的性能有效發(fā)揮。所以在應用預應力錨索技術時，還需要充分考慮鉆孔質量這一問題。

（2）鋼絞線。鋼絞線是應用預應力錨索技術時必備的工具，需要保證支架穩(wěn)固，且鋼絞線表面無銹蝕，需要使用塑料軟管對其進行嚴密保護，因為這些操作都會對巖土邊坡的預應力錨索張拉和預應力發(fā)揮產生影響。另外，對于多根鋼絞線編成的錨索，應當確保鋼絞線之間不扭曲、不旋轉，否則在張拉過程中會對預應力發(fā)揮產生影響，進而達不到理想的治理效果。

（3）注漿質量。在巖土工程邊坡治理中應用預應力錨索技術時，需要進行孔內注漿，而注漿質量直接影響最終的錨固效果[3]。對此，在注漿之前，必須要嚴格控制漿體的水灰比例，同時在注漿時要連續(xù)不間斷的進行，如果是使用導管注漿，還需要準確控制提管的速度，避免漿體斷開使得孔內渣土進入漿液中，進而降低漿體的強度。

（4）錨墩和墊板。錨墩主要的作用是承受預應力壓力，需要保證錨墩頂面與墊板穩(wěn)固連接，不留空隙，且需要與鉆孔軸線呈90°直角，目的是避免錨索偏心受力，以及預應力壓力集中在錨墩處的鋼絞線中，使得鋼絞線折斷。

（5）測力計和張拉設備。測力計主要是對預應力錨索進行監(jiān)測，比較比較常用的是振弦測力計，在具體的測力過程中，需要將拉緊的鋼弦與測力計油缸活塞連接，通電促使鋼弦振動，此時通過測力計收集振動的頻率并計算出拉力值。需要注意的是，在使用測力計時，由于會受到溫度的影響，且不同廠家生產的測力計性能也不同，所以需要在使用之前對其進行嚴格的測試和選定，選擇性能良好的測力計，以此確保準確測力。另外，液壓張拉設備也是一個關鍵的因素，在巖土工程邊坡預應力錨索治理時，也要保證張拉設備的準確性，應當定期標定和維護。

3 預應力錨索技術的具體應用

3.1 工程概況

以某市高速公路項目的某路段邊坡治理為例，根據(jù)現(xiàn)場地質勘察結果顯示，該路段在進行邊坡治理過程中出現(xiàn)了邊坡下滑的情況，主要原因是在對該邊坡開挖后，由于邊坡內部出現(xiàn)泉水滲出的情況，使得部分土體出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。該路段邊坡下滑的方向為從南到北，滑坡的面積為3000m3，該路段的邊坡滑坡距離為2m～5m，不同路段滑坡的情況和距離也不同。根據(jù)實地勘察結果顯示，該路段滑坡我土質滑坡，主要是次生紅粘土，且粘土中含有碎石。

綜合上述該路段邊坡地質構造及巖土性質情況，導致該路段邊坡滑坡的原因主要表現(xiàn)在這幾個方面：一是該路段邊坡位置出現(xiàn)切切方，尤其是在邊坡邊腳處的切方，是導致該路段邊坡滑坡主要原因；二是對進行邊坡開挖后，滑坡中間路段出現(xiàn)泉水滲出的情況，泉水又對紅粘土、次生紅粘土具有軟化的作用，所以在泉水滲出后，該地紅粘土充分吸收水分并膨脹，在濕水后收縮，這樣破內在不斷膨脹和收縮的情況下出現(xiàn)了滑坡；三是受到自然因素的影響，尤其是在降水的情況下，該地區(qū)比較容易出現(xiàn)滑坡。

3.2 治理方案

綜合分析該路段邊坡滑坡的原因，決定采用預應力錨索技術進行邊坡的治理。在此之前，需要對該地區(qū)的邊坡穩(wěn)定性進行準確的計算，以此找出邊坡滑坡最嚴重的位置，同時結合該地區(qū)地質條件、自然環(huán)境及滑坡周邊的建筑情況，對邊坡坍塌的特點進行綜合分析，最終決定采用動態(tài)設計的方法為治理方案。

3.3 治理過程

針對該路段滑坡的情況，設計了豎向注漿鋼花管+錨索格構，以此形成一個整體的支護結構。

首先，在邊坡二級臺階位置進行豎向注漿鋼花管加冠梁施工，冠梁規(guī)格為2m×0.4m，冠梁混凝土等級為C30，目的的對邊坡上方的深層坡體滑動進行有效的控制。在具體的施工過程中，需要設置三排直徑為89mm的豎向注漿鋼花管，同時在布置時需要錯開進行，在頂部位置架設鋼筋混凝土冠梁，與注漿鋼花管的縱橫向間距分別是1.5m和0.75m。同時需要使用25鋼筋插入鋼花管，呈品字形布置，深入深度為邊坡巖體底部的中風化巖層5m處，以此對邊坡進行有效的防護。其次，在邊坡錨索格構施工過程中，主要是在第二和第三級邊坡進行，錨索的水平距離為3m，在設計鎖孔的直徑時為150mm，錨索則由強度較高、低松弛、無張結的鋼絞線組成，需要保證錨索的抗拉強度在1860MPa。針對第二級邊坡，主要是使用6根鋼絞線組成預應力錨索，錨索的長度是24m，錨固的長度是15m，并向下傾斜25°，設計拉力特征值為400kN；對于第二級刷坡，則使用4根鋼絞線組成預應力錨索，錨索的長度是15m，錨固的長度是9m，設計拉力特征為250kN，并向下傾斜25°；第三級刷坡也是使用4根鋼絞線組成預應力錨索，錨索的長度是12m，錨固的長度是9m，設計的拉力特征值同樣是250kN和向下傾斜25°。

3.4 邊坡穩(wěn)定性的驗算與動態(tài)監(jiān)測

為了保證預應力錨索的治理效果，還需要根據(jù)公路路基設計的規(guī)范，對錨索防護的穩(wěn)定性進行驗算，在具體的驗算過程中，需要充分考慮這兩個方面的問題：一方面是常規(guī)工況下巖土工程邊坡的天然狀態(tài)，以此對邊坡防護穩(wěn)定性進行分析和驗算，判斷其實際的防護效果；另一方面是非常規(guī)工況下，比如強風暴雨、地震荷載作用等情況下，需要對邊坡的穩(wěn)定性、安全系數(shù)及土層參數(shù)進行分析和驗算，以此保證邊坡防護效果。

另外，除了需要對巖土工程邊坡穩(wěn)定性進行驗算以外，還需要對預應力錨索加固工程進行動態(tài)監(jiān)測，主要是對工程質量檢測和后期的維護檢測。在對預應力錨索工程質量檢測過程中，重點需要對錨索部件、材料、施工方法、施工水平等進行檢測，確保錨索在承載力、抗變形能力等方與工程要求相符。而對于后期的維護檢測，主要是加強工程的維護，需要配置專業(yè)的人員定期進行維護檢測，以此延長工程壽命，保證巖土工程的安全性和可靠性。

4 結語

綜上所述，本文具體分析了巖土工程邊坡治理中的預應力錨索技術，對該技術的特征和應用優(yōu)勢進行了總結，并根據(jù)具體的工程探討了該技術的具體應用，希望能夠真正地發(fā)揮預應力錨索技術的應用優(yōu)勢，從而提升工程的安全性和可靠性。