高邊坡整治工程中預應力錨索應用

周心經

(廣州市地質調查院，廣東 廣州 510440)

1 工程概述

巫山師范附小邊坡(以下簡稱巫師附小邊坡)位于巫山縣城集仙中路內側，橫寬60 m，高35 m，整體坡度50°，新城建設修建集仙中路時形成。邊坡坡頂建有巫師附小教學樓(九層)，由于新城建設的需要，邊坡除道路紅線外要求向內推進7.0 m，該邊坡地質結構上為斜向坡，但傾角很緩，地層為三疊系巴東組中厚層灰巖，局部發育小溶洞，邊坡表層風化破碎，節理裂隙發育，且中下部發育一傾向坡外的斷層破碎帶，層面與斷層面的組合形成了對邊坡穩定不利的結構面。由于邊坡向內開挖必將造成斜坡的變形，從而造成坡頂房屋及坡腳道路的安全。為了改善邊坡應力及穩定狀態，阻止不利結構面向坡外滑移變形，對斜坡采取了三排預應力錨索加固，施工分三批進行。

2 設計說明

2.1 錨索的布置

巫師附小邊坡由于整體穩定性采用預應力錨索進行加固。第一階段，在高程▽320.0 m處設置一排深30 m與25 m交錯布置的錨索，在高程▽310.0 m處設置另一排深25 m與20.0 m交錯布置的錨索，間距為2 m。第二階段，在對邊坡進行開挖設計的同時，設置一排25 m與20 m交錯布置的錨索。共設計深度不等的1000 kN級預應力錨索42束，孔徑150 mm，相間錨索的傾角分別為15°與20°。

2.2 設計要求

鉆孔孔斜誤差不大于3%；采用7根7φ5的鋼鉸線，其抗拉強度為1860 MPa；內錨固段砂漿為M30；墊座混凝土設計標號為C30。

2.3 錨索結構設計

內錨固段長度為10 m，每2 m設置一架線環。自由段做無粘結處理。孔口鋼套管為φ150，鋼墊板為500 mm×500 mm×20 mm，與鋼套管丁字焊接。

3 錨索施工流程

搭腳手架→造孔及清孔編索→下索→錨固段注漿→墊座砼澆筑→張拉鎖定→變形監測→封孔注漿→外錨頭封墩保護。

4 錨索施工工藝

4.1 鉆孔及編索

(1)鉆孔選用風動潛孔鉆機KSZ100型，體重輕小，定位靈活，適于高邊坡腳手架上作業、潛孔錘選用宣化—英格索蘭生產的空壓機中風壓額定風量17 m3，風壓1.2 MPa。

(2)錨索體制作與安放。錨索鋼鉸線選用1860 MPa高強度低松馳預應力鋼鉸線，根據每孔的鉆孔長度多下1.0 m，用砂輪機割切下料，每束7根鋼鉸線，必須整齊準確，避免長短以免受力不均勻，編索場地必須干凈無雜物，將架線環、止漿環、一次注漿管及出氣管對應編號，止漿環安裝在自由段與錨固段交界處，安裝前進行充氣檢查，環內用環氧樹脂和丙酮封填密實，索體每2.0 m安裝一個架線環，兩架線環之間進行一次捆扎提高索體的握裹力。索體前端焊接一個導向帽，自由段作無粘接處理，涂黃油包薄膜(圖1)。

4.2 下索體

由于巫師附小坡頂已建有房屋(九層樓房)，樁基嵌于坡內14.0 m深，坡體荷載增大，根據地質資料，坡內巖層中風化泥質灰巖，節理裂隙發育，有破碎帶和裂隙出現，對造孔和下索體都有一定影響，采用鉆完一孔就下索體注漿，再隔一孔打一孔下索體注漿的施工方法，既實現了坡面穩定，又提高了工作效益。錨索下索前應用高壓風清孔一次，下索全部采用人工操作。考慮索體的最小彎曲度，增大了腳手架工作平臺，在運輸過程中，每2m處就有一人，避免索體下垂扭曲，在下索過程中，利用人力控制索體均速下滑，遇索體卡住，需撥出索體，重新套孔鉆進，高壓風清孔后再下索。在編索到下索完成過程中，保證索體無扭曲、無損傷，無散亂和堅固牢靠。再檢查索體的牢固實用性，把下好的索體拔出檢查發現索體無任何變形，達到了持久耐用的效果。

4.3 錨固段注漿

注漿設備為擠壓式灰漿泵，注漿用理論注漿量為依據，同時考慮巖層裂隙，利用雙導線配萬用表觀察，當表顯示注漿錨固段滿了時，保壓3 min，提高錨固段的密實性，保證錨固力，注漿壓力0.3～0.5 MPa，漿材采用水泥砂漿，水灰比0.38∶1，砂漿強度M30，漿材加入0.2%的三乙醇早強減水劑。注漿完畢進行孔口鋼套管安裝導向管。鋼套管1.2 m φ148 mm與錨墊板外錨頭鋼筋網垂直正交焊接。在澆筑砼前清除碎渣和不穩定巖塊。并使孔口巖面基本垂直于孔軸線，墊座砼為正梯狀(圖2)。強度C30，配合比水泥∶細砂∶碎石∶水=1∶0.76∶3∶0.47。

圖1 錨索結構圖

圖2 錨墩及鋼墊板結構

5 張拉和鎖定

5.1 張拉及鎖定

(1)張拉設備：千斤頂、頂緊千斤頂RCM50，對錨索鋼鉸線逐根預緊，整體張拉千斤頂YCM650型，錨具OVM15-7型及鎖片(三片式)。

(2)張拉前對千斤頂、油泵車進行配套標定，通過標定得出千斤頂張拉力與油壓表讀數的對應關系。預緊張拉進行錨板、夾片安裝，以單根33 kN的荷載為標準由內向外，對稱進行。預緊后夾片要平整，再對錨索分級張拉，整體張拉每級加荷完成后測量鋼鉸線伸長值并作好記錄和理論伸長值比較，鋼鉸線理論伸長量：

△L=PL/SE

(1)

式(1)中：△L為鋼鉸線理論伸長量(mm)；P為壓力表讀數(kN);S為鋼鉸線截面積之和(mm2);L為張拉長度(m)；E為鋼鉸線彈性模量(kN/mm2)。

鎖定后測回縮值。巫師附小邊坡錨索設計有效噸位1000 kN，考慮被錨固巖體破碎和應力松馳，進行超張拉到1150 kN,并安裝測力計進行監測，無異常，對張拉段進行封孔注漿，水灰比0.4∶1，灌漿壓力0.2～0.3 MPa，待回漿后迸漿5 min充密張拉段。封孔注漿后將外留錨索預留100 mm，將多余的鋼鉸線用濕布加砂輪機切割，用C25細骨料砼將錨頭密封保護。

5.2 錨固效果分析

綜合張拉鋼鉸線伸長值，測力計監測成果，并對第一階段的一排13束錨固效果進行分析。

經比較，實際伸長值與理論值吻合較好，全部誤差率小于10%。60%的誤差率在5%以內，說明錨索全部達到錨固力(表1)。

表1 錨索體張拉理論伸長值與實際伸長值對比

6 施工中出現的問題及解決措施

任何工程難免出現問題和事故，因此，正確解決問題、處理事故、提高工作效率并從實踐中找到合適的技術方法很重要。

(1)卡鉆。初期施工中，錨索孔S103鉆進到14 m時，遇到裂縫帶漏風，孔口返風很少，排渣困難，潛孔錘不下去，也退不回，只能緩慢旋轉，分析原因認為是孔內殘渣過多潛孔錘不能鉆進，孔內漏風，加高風壓沒有作用，只有從外部入手，從空壓機上另接一氣管，接φ32 mm耐高溫高壓橡膠管伸向孔內，配合鉆機工作，鉆機采用低轉數，高風量，風管接高壓管輔助工作。結果發現排渣效果良好，潛孔錘恢復工作。

(2)原設計編索時將一次注漿管和充氣管捆綁在索體外層。這樣在穿索過程中易受磨損，將一次注漿管擠破，使一次注漿時，漿材不能到達孔底從而不能保證錨固段的有效錨固力。發現問題后，編索時增大對中支架內徑，將一次注漿管綁在鋼鉸線內，安放架線環內、外編鋼鉸線，這樣保證了注漿的有效性。

(3)下索時有的孔內有破碎帶，容易卡住下不去，等鉆機掃孔后再下，又有掉塊卡住索體，如再掃孔往復幾次影響錨索質量，我們在遇到這種問題時，下索體時打開空壓機將氣管接在一次注漿管上，利用高風壓，輔助下索體，將碎塊吹開，索體安然下放。

7 結語

巫師附小邊坡整治工程1000 kN級預應力錨索通過變形觀測，施工上保證了質量，錨固力達到了設計要求。隨著我國社會主義建設的不斷發展，預應力錨索技術作為一種新的錨固工藝，在邊坡整治中必將得到廣泛的應用，此次錨索施工為今后這種新新技術、新工藝的應用積累了豐富的經驗。