高速公路工程高邊坡治理預應力錨索施工技術

冀 佳

(山西路橋建設集團有限公司公路工程總承包分公司，山西 太原 030006)

1 項目背景

高速公路工程項目的全線長度是28.53 km，起訖樁號是K33+198～K61+728，采用的是雙向四車道，設計的行車速度是100 km/h，其中整體式路基寬度是24.5 m，分離式路基寬度是12.25 m。此項目中邊坡失穩表現是順層邊坡與開挖施工后不穩定邊坡，同時路線走向和巖層較為接近，路塹邊坡是順向，若是巖層傾角<邊坡坡角，就會引發邊坡失穩。通過綜合分析項目現場地質條件及施工情況等，然后確定采用預應力錨索施工技術進行高邊坡治理。

2 預應力錨索施工設計

此高速公路工程項目中路基采用橫斷面布設，其中整體式路基的寬度是24.5 m，中央分隔帶的寬度是2.0 m，兩側的路緣帶寬度均是0.5 m，各側行車道的寬度是2×3.75 m，兩側的硬路肩寬度均是3.0 m(包括路緣帶0.5 m)，兩側土路肩的寬度均值是0.5 m；分離式路基的寬度是12.25 m，左側硬路肩的寬度是0.75 m(包括路緣帶0.5 m)，行車道的寬度是2×3.75 m，右側硬路肩的寬度均是3.0 m(包括路緣帶0.5 m)，兩側土路肩的寬度均是0.5 m。通過實地調查研究發現，此項目中K39+228～K51+510段沿線邊坡結構穩定性表現良好，但是局部路段巖層的傾角是15°～45°，巖體之間包含了泥質夾層，同時節理裂隙較為發育、強風化層比較厚的挖方邊坡可能會出現失穩，所以必須采用合理、有效的措施進行治理，即選擇“抗滑樁”+“擋墻”+“錨索框架”+“錨桿框架”防護方式。此項目中預應力錨索施工應把錨索十字梁建立在邊坡第一階的上半部，其中錨索的長度是20 m，錨固段的長度是12 m，確定的設計拉力是700 kN。從邊坡第二階安裝6孔預應力錨索框架(長度是7 m，數量是6片)，上排錨索長度是25 m，中排錨索長度是23 m，下排錨索長度是20 m，錨固段的長度是12 m，拉力是700 kN。

3 施工技術

3.1 施工準備

在預應力錨索施工前必須組織設計人員、施工技術人員等確定工藝流程、施工設備以及施工材料等，同時完成施工技術交底工作。提前實施錨筋材料試驗、注漿灌注試驗以及漿液配合比試驗等，以保證預應力錨索施工的有序進行。認真、仔細檢查各項施工設備參數及性能，同時高度重視設備維修與保養，以保證設備處于最佳運行狀態。根據設計編制的錨索施工圖紙進行現場測放，精準標記錨索鉆孔施工位置。

3.2 構建錨索施工平臺

從高速公路工程項目中高邊坡位置以腳手架方式構建錨索施工平臺。若是施工平臺采用的是木板，則應保證鋪設的木板寬度>3 m，同時承受的水平推力應≥3 t。此錨索施工平臺中的臨空面必須建立安全欄桿，其高度≥1.8 m。選擇從腳手架中的合理位置安裝鉆機，根據錨索施工設計基本要求，適當調整鉆機方位角、傾角以及鉆孔位置，待安裝到指定部位后實施固定處理。

3.3 鉆孔施工

根據設計鉆孔方位角、傾角以及鉆孔位置實施鉆孔作業，同時通過測量對鉆孔角度進行控制，保證傾角誤差≤±1，方位誤差≤±2。結合邊坡土層條件科學配置鉆機，嚴格控制鉆機施工速度，以免發生鉆孔傾斜、變徑以及扭曲等現象。在鉆孔施工階段不可開水沖鉆或者是沖洗孔壁，并且認真、仔細全面記錄鉆壓、鉆速等各項參數。待達到設計要求鉆孔深度后，不可立即停止鉆進施工，需要保證穩鉆3～5 min。在鉆孔施工完成之后，必須立即將孔內的雜物清理干凈，然后選擇清水實施清孔作業，同時通過高壓空氣將孔中積水吹干，孔內不可存留積水。

3.4 錨索制作

從項目現場平整區域搭建編索平臺(高度是0.5 m，寬度是1.5 m)，設置防曬防雨棚。結合孔深與外錨段長度，通過砂輪機把鋼絞線進行截短處理，然后組裝擠壓頭，精準安裝擠壓套與擠壓簧。選擇鮮明標記實施鋼絞線各單元編號，主根進行嚴格檢查，不可采用損傷鋼絞線，同時把鋼絞線表面中的泥土、銹漬等雜物清理干凈，平順地安放于工作平臺之上。精準定位注漿管與實施牢固綁扎，向導向帽深入5～10 cm。此外，內錨固段按照間隔距離1 m設置對中支架；張拉段按照間隔距離1.5 m設置對中支架。

3.5 下錨施工

待錨索質量檢查符合規定要求之后，把錨索運輸到項目現場指定孔位實施安裝，而運輸階段各錨索的間隔距離需要保證≥2 m，轉彎半徑不可過小。錨索垂直運輸階段，所有吊點(除主吊點)均將錨索快速安全脫鉤。以錨索安裝作業為例，應結合設計要求的傾角與方位進行平順推進，以防止發生串動、抖動與扭轉現象，有效控制推進過程中卡組與散束問題。待錨索安裝結束之后，不可從錨索中懸掛重物，所以敲打錨筋，施工所有環節必須保證監理在場。

3.6 錨孔注漿

提前實施漿液配比試驗，根據注漿漿液設計要求實施配比與均勻、充分攪拌，其中漿液水灰比是1∶2，采用現場配比攪拌，以保證一邊攪拌一邊使用，同時漿液強度應保證≥40 MPa，采用孔底返漿方式實施錨孔注漿，其中注漿壓力控制是2.0 MPa，一直至漿孔位置溢出新鮮漿液才能夠停止注漿，禁止孔口注漿或者是抽拔注漿管。在實施注漿作業階段，若是孔口漿面出現了回落，則應在30 min之內實施孔底壓注補漿，通常補漿次數控制為2～3次，以確保孔口灌滿漿液。此外，錨孔鉆孔施工完成之后必須立即實施注漿與錨筋體安裝，要求的間隔時間≤24 h。

3.7 錨索框架施工

錨索框架是高邊坡核心受力構件，也是預應力鋼絞線錨固錨點交接點，所以錨固框架安裝效果直接決定著高邊坡錨固質量。實施混凝土灌注的過程中應保證錨具內螺旋鋼筋、錨墊板與波紋管等符合設計規定基本要求，同時從橫梁與數肋的交點位置以鋼筋方式實施固定處理，保證位置的平整度，同時方向和錨孔保持一致。此外，混凝土澆筑必須確保密實度，不可隨意移動錨具。

3.8 錨孔封錨驗收

待預應力錨索施工結束之后，必須立即按照要求驗收錨孔錨索，以保證施工效果符合設計要求。此項目試驗階段選擇的設備主要包含了張拉千斤頂、油壓表以及油泵等，檢測階段采用的設備主要包括壓力傳感器、游標卡尺等，實現錨索應力與變形條件測定。在實施錨孔封錨驗收的過程中，必須確保驗收錨索數量≥錨索總數量的5%，同時數量≥3根。除此之外，驗收階段選擇分級施加荷載方式，其中初始荷載是設計荷載30%，然后是設計荷載50%、75%、100%、120%、133%以及150%。

3.9 錨筋張拉鎖定

預應力錨索框架是邊坡錨固工程項目在規劃和建設過程中非常重要的受力構件之一，在應用時，其自身的形成有利于將整個被加固邊坡范圍內的臨空表面進行有效控制，其在受到框架平面覆蓋影響之后，其自身的整個加固整體性能可以得到不斷提升。在注漿漿體以及臺座混凝土強度可以標準設計強度要求80%以上的時候，就可以結合實際要求，對其展開張拉鎖定作業處理。比如可以根據實際要求，對驗收試驗階段錨孔進行合理的選擇和利用，促使其可以達到目前基本設計強度要求，一直到所有的驗收試驗結束為止，在接受檢驗后達到合格標準要求，才能夠進行后續一系列的操作。通常錨斜托臺座的整個承壓面應當盡量保證良好的平整度，同時還要保證與錨索軸線方向的垂直狀態。在錨具安裝過程中，必須要保證與錨墊板、千斤頂等建立密切的貼合聯系，尤其是在千斤頂軸線、錨孔筋體相同的軸線位置處，需要保證其承載的均勻性、可靠性。

通常在錨索正式張拉開始之前，需要結合實際要求，將其10%～20%左右的設計張拉荷載作為各衡量的主要依據，對其預張拉1～2次，這樣做的根本目的是為了促使其各部位之間可以建立良好的連接關系，保證鋼絞線處于完全平直的狀態。針對目前壓力分散型的錨索來說，由于各單元的錨索長度具有非常明顯的差異性，所以在張拉方面，應當對其進行有效的設計，嚴格按照不同的次和要求，對各單元進行合理設計，以差異分步的方式進行張拉處理。結合水分荷載以及固筋長度計算要求，對差異荷載進確定，同時還要結合計算之后的差異荷載，對其不同的單元張拉情況進行分析。

錨索預應力在補足差異荷載方面，要對其進行合理的分析，嚴格按照不同的級別、相關規定和要求進行分析，也就是設計荷載的25%、50%、75%、100%以及110%。在張拉最后一級荷載過程中，要將其進行有效控制，通常控制在10～15 min的范圍內即可，后續要對卸荷進行鎖定處理。在錨索鎖定處理之后的48 h之內，一旦發現其中存在相對比較明顯的預應力損失，那么必須要結合實際要求，對其進行是的補償張拉處理。

3.10 預應力錨索結構設計分析

預應力錨索不僅可以對邊坡淺表進行加固壓縮處理，而且能夠針對潛在的滑動邊坡進行有效控制。在高速公路或者水利工程項目建設中，路基邊坡支護設計時可以實現對預應力描述的廣泛應用，外錨頭結構形式在實踐中得到大范圍的開發和利用，一旦遇到相對松散的層邊坡時，格梁可以對邊坡表層預應力起到良好的保護效果，以此來實現均勻傳遞的根本目的。同時能夠盡可能減少巖土應力集中帶來的壓縮變形等一系列問題，格梁可以促使各錨索相互之間的聯系得到強化，保證抗滑錨索整體性以及連續性得到提升。同時在格梁相互之間還可以實現景觀的綠化設計，以此來達到良好的應用效果。

格構一般是直接由垂直坡面位置中的橫縱梁相互組合而成，在整個橫縱梁相交的預應力位置處，會對錨索結構進行合理的設置和利用。更為重要的一點就是針對錨索結構的梁模型進行科學合理的設計和利用時，必須要結合實際要求，針對格構下部的巖土體以及格構的相互作用力展開深入分析，通過這種方式在其中的合理利用，有利于直接將線彈性體的計算為基礎，對巖土體的格梁進行設計和計算。所以，在該形勢背景下必須要保證預應力的錨索結構在力學分析中可以得到合理利用，同時還要對邊坡土體地基影響作用等展開深入分析。在整個模型計算和分析過程中，必須要對周邊的巖石土體、格構梁體作用力展開深入分析，以彈性地基模型法進行計算。同時還要對彈性地基梁模型進行計算和分析，通常是直接將格梁作為地基中的上梁進行計算。從整體角度著手對其進行分析，要結合不同類型的地基模型對其進行合理的構建和利用，不同的運算方法以及計算結果之間存在非常明顯的差異性。

預應力錨索格構在應用過程中，尤其是在復合中涉及到的邊坡地質具有一定的復雜性，在目前常見的格構梁邊坡加固施工過程中，由于受到認知水平等諸多因素條件的影響，很難對其中的內在聯系有所認識和了解。尤其是在邊坡護理以及修復工程中，無論是在廣度或者是深度等各方面，都必須要進行改革和創新，對加固治理方法進行不斷的拓展，以此來實現對現有工程治理措施的完善和優化，促使預應力錨索工作效率、質量得到有效提升。在預應力錨索壓力設計以及分析過程中，錨筋材料多數情況下都是以無黏結的高強度、低松馳鋼絞線為基礎組成部分，同時還要對其中涉及到的各單元鋼制絞線進行標記，為施工人員的操作提供便利條件。在整個編索中，要將已經截取的鋼絞線直接放置在對應的架子中，為其進行仔細的檢查，對表面存在的泥土污垢等進行徹底的清除，對其中存在絞線進行徹底的清除，同時還要對錨段進行編號處理，以此來達到良好的效果。

4 總 結

本文結合高速公路工程項目實際情況，重點研究了高邊坡治理預應力錨索施工技術，主要包含了施工準備、構建錨索平臺、鉆孔施工、錨索制作、下錨施工、錨孔注漿以及封錨驗收等。實踐表明，此高速公路中高邊坡治理采用的預應力錨索技術合理、可行，顯著提升了高邊坡結構穩定性，實現了高速公路安全通車，也為類似項目施工提供了借鑒。