高邊坡防護中預應力錨索的施工要點探析

江慧元

（江西省地質調查勘查院，南昌 330025）

1 工程概況

某水電站位于金沙江上游，由核工業華東某工程勘察院承擔水電站尾水洞出口邊坡施工任務，施工范圍為高程2 715.20～2 791.92 m 的邊坡，邊坡上部發育3 處危巖體和1處危石群，需在尾水出口邊坡開挖前先行處理。根據設計方案，邊坡2 715.20 m 高程以上設計支護結構，防護類型主要有淺層錨噴支護、深層錨索支護、馬道鎖口錨桿、邊坡開口線鎖口錨桿束、坡頂截排水溝、柔性防護網等，其中，深層錨索支護設計預應力錨索516 束。該工程邊坡2 745 m 高程以上為基巖陡壁，坡度在40°～60°；2 745 m 高程以下至金沙江邊為崩坡積塊碎石土，基巖巖性為華力西期花崗閃長巖，巖石致密堅硬，風化較弱。結合開挖施工方法，錨索采用隨層支護方式進行。

2 高邊坡防護中預應力錨索的基本原理

高邊坡防護中預應力錨索施工實踐中，常用的工具包括錨墊板、保護帽、錨具。其中，錨具是高邊坡防護中固定錨索位置的重要工具，能夠在后期張拉錨索的過程中避免錨索出現位移，將其固定在特定位置內，同時促進支護區域內張拉力的傳遞，確保各坡段受力的均勻性[1]。高邊坡防護中，預應力錨索的基本原理是用錨索承受邊坡區域的外力加固該區域的土體結構，為邊坡施工打好基礎。

3 高邊坡防護中預應力錨索的應用優勢

預應力錨索是新時期處理高邊坡施工問題的重要技術手段，能夠針對性地改善高邊坡的受力情況，使其具有較強的穩定性，能夠預防高邊坡施工過程中的坍塌、失穩風險。相較于其他防護技術，預應力錨索的應用范圍較廣，可用于各類工程項目的邊坡防護，同時有助于減少邊坡施工量，節約施工時間[2]。除此之外，預應力錨索施工技術還能在高邊坡施工中分散各區域的荷載力，從而通過調節邊坡受力的方式，預防因荷載過大而導致的塌方情況。在高邊坡防護施工中突出預應力錨索的技術優勢，還應提前分析錨索加固的基本要求，計算其規格參數。

4 預應力錨索高邊坡防護的施工要點

4.1 鉆孔

高邊坡防護作業中，鉆孔是預應力錨索施工技術的基礎工作，鉆孔時可用的設備包括QZJ-100B 鉆機和錨索鉆機。（1）施工人員應基于高邊坡施工設計圖紙，使用全站儀放樣并確定孔位，之后可在指定位置將鉆機布設安裝，同時調整鉆機的各項參數，以及鉆頭的傾角、方位角，固定后鉆孔。鉆孔過程中的開孔偏差應控制在100～200 mm，鉆入偏差應控制在3°以內，孔的斜度一般不得超過孔深的2%，孔徑應與設計值相符。而鉆孔時的終孔應控制在合理深度，不得超過40 cm，孔徑的允許誤差約為10 mm。（2）使用專用孔道扶正器進行對穿孔的鉆孔施工。鉆孔過程中，施工人員可采用BUZ-D 型多點照像測斜儀作為孔道的測斜設備，并每隔10 m 在鉆孔內進行分段測斜。測斜過程中需要同時量測、記錄孔道內的曲線坐標。然后用曲線數據處理軟件計算孔道偏差。若發現孔道存在偏差，施工人員應及時優化鉆機風壓、鉆進壓力、扶正器位置等施工參數，及時糾偏，使其精度達到設計要求。（3）鉆孔作業完成后，若出現端頭錨孔深度達到設計深度，內錨段卻處于破碎或斷層等情況時，還應適當延長鉆孔深度，確保鉆進至穩定地層后方可停止。

4.2 錨索制作

4.2.1 錨索加工

鋼絞線進場時，應對其進行質量驗收，驗收無誤后登記其編號。鋼絞線開盤前先固定牢固后將外包裝拆除，再抽芯放線，然后進入鋼絞線下料環節。鋼絞線下料通常會在專用工作臺上完成，下料長度應符合鉆孔深度及高邊坡防護施工圖紙設計，或按照鉆孔深度加上錨具厚度、千斤頂工作長度、墊座厚度和20 cm 調節長度截取。正式下料前應注意鋼絞線表面有無損傷，同時用專用儀器設備將鋼絞線截斷，確保鋼絞線截斷后不存在三頭、切口不齊等問題。

在此基礎上，對于部分無黏結錨索，施工人員應按照高邊坡防護中錨固段的設計長度去除PE 塑料保護管，清洗油脂，使其長度誤差控制在1 cm 以內。去除外層的保護管時，可結合實際情況，應用人工拉拔、電工刀的方法將外層保護管剔除。清洗保護管中的油脂時，需要使用專業工具。施工人員可借助專用工具將鋼絞線松開，逐個清洗。清潔后用不會損傷鋼絞線的棉紗吸干水分和剩余油脂。經檢測確定鋼絞線干凈后，可將其投入使用。在此過程中，使用人員還應在鋼絞線套管切口端頭處用膠帶纏封，避免出現漏漿的情況。

4.2.2 錨索制作

確定無黏結錨索滿足高邊坡防護設計要求后開始錨索制作：（1）現場編制鋼絞線，編束時可在編束儲料架上將鋼絞線順次平鋪，并按照施工圖穿好架線環及其他附件，隨后開始編簾扎束。距離錨索錨固段約1 m 的地方，施工人員可安裝對中隔離架，然后在錨固段中心位置使用無鋅鉛絲將隔離架綁扎起來。而在錨索張拉段，相關人員應在距離錨固端2 m 處布設隔離架，然后在間隔1 m 處綁扎隔離架，綁扎過程中應確保綁扎的牢固性。（2）施工人員可將灌漿管、鋼絞線捆扎，綁扎時確保二者相互平行。綁扎后可用塑料支架分離鋼絞線和塑料管，塑料支架與錨固段的距離約為0.75 m。和錨索張拉自由段的距離為3.0 m 時，施工人員可用膠帶將連接錨固段、自由張拉段的鋼絞線和PE 套管纏綁在一起，避免在錨索制作過程中出現漿液浸入的情況。（3）將導向管布設在錨索端頭，然后借助錨索和鐵絲將其固定，再使用環氧水泥將二者膠結。而錨索尾端則需要結合鋼絞線的排列順序依次編簾，且間隔2.5 m 范圍內應避免使用隔離支架。

4.3 錨索安裝

1）鋼絞線組裝完畢后，可將其裝入波紋管內，靠近內錨固段的波紋管頂端應使用PE 塑料端帽封口。在此期間，可將其中一根塑料灌漿管伸出端帽外，作為波紋管外部灌漿管，另一根塑料管處于端帽內，并距端帽0.1 m 的間隔，作為波紋管內部的灌漿管。波紋管外側安置外部定心器，便于確定錨索是否處于鉆孔中心區域，但需要在波紋管周邊預留后期安裝錨索的空間，同時使波紋管管身可以均勻涂抹一定厚度的灌漿膠結體。在此過程中，定心器與錨固端的距離一般為1.5 m，與自由端的距離為3 m。

2）安裝錨索時，應在錨索入孔前期，使用高壓風沖洗孔道，清洗、風干孔道后，施工人員可將錨索體轉移到鉆孔區域，使用人工及液壓自動送索裝置等方式將其送入孔內。索體就位后及時將錨索外露部分包裹，以防污損。

3）錨墩施工。高邊坡防護施工中，錨墩施工尤為重要，錨墩所用的混凝土應為C35，實際配比應在試驗分析后確定，配制完畢后使用6 m3混凝土攪拌車將其運輸到施工現場，使用振搗器振實澆筑。澆筑前，施工人員需要將混凝土澆筑區域打毛并清潔，同時布設鋼筋網片、套管、孔口墊板等設施，隨后正式澆筑混凝土，鋪裝錨墊板。鋪設錨墊板時，施工人員應使墊板結構與孔道軸線垂直，套管則需要與墊板結構相互對稱，套管、墊板固定后，將二者之間的孔隙進行密封。

4.4 錨索灌漿

基于高邊坡防護工程的預應力錨索技術，錨索灌漿是該技術的施工要點之一。該工程無黏結錨索灌漿采用兩次注漿，注漿時間分別在下錨索后與混凝土澆筑外錨墩前。施工人員需要在孔口封閉后在全孔進行一次性注漿，經檢驗確定錨索張拉合格后可二次封孔，同時回填漿液。

該水電站尾水洞出口邊坡施工中，制漿設備為JJS200 漿液攪拌機、2SNS 灌漿泵，漿液為M30 純水泥漿，水泥漿水灰比為0.4～0.45。注漿時可基于排氣法，對于下傾錨索，施工人員可直接在孔底插入注漿管，使漿液從孔底注入鉆孔內。在此過程中，注漿漿液會自下而上地從灌漿管緩慢灌注，順利地排氣、返漿，灌漿壓力應控制在0.3～0.5 MPa。對于仰孔錨索，注漿作業中還應從止漿環處將漿液注入，并利用空氣產生的壓力使其注入孔底，經孔底的排氣管排出。

灌漿管進漿時，還應將壓力表布設在排氣管上。然后采用壓循環灌漿工藝，直接在注漿過程中敞開排氣管，使漿液、鉆孔內的水汽順利排出。漿液回流后，施工人員應及時將排氣閥關閉，將回漿壓力控制在0.4 MPa 以上，吸漿率不高于1 L/min，滿足兩個以上條件后可在屏漿30 min 后結束灌漿作業。但灌漿漿液溫度保持在5～40 ℃，若周圍氣溫低于5℃，還需對制漿系統、灌漿機械、輸漿管線進行保溫處理。

4.5 錨索張拉

錨索張拉是高邊坡支護中預應力錨索技術的關鍵環節之一。具體的張拉操作如下：

1）分別安裝千斤頂、錨板、工具錨、夾片等錨索張拉所需的工具。但在安裝前，施工人員應及時清潔錨板錐形孔和夾片，保證張拉過程中可以順利將工具錨卸下。對于張拉時所用的工具夾片，施工人員可在夾片表面涂抹潤滑劑。此外，錨板上雛形孔、工作錨上的雛形孔排列位置應保持一致，張拉期間，還應避免與千斤頂穿心孔內鋼絞線相互交叉。

2）正式張拉前，可通過施加張拉荷載的方式預緊鋼絞線，張拉荷載控制值約為30 kN，鋼絞線受力均勻后開始張拉錨索。拉力控制是錨索張拉的關鍵，施工人員需要準確記錄、校核錨索伸長值。在該水電站尾水洞出口邊坡施工中，錨索張拉時鋼絞線的預緊值分別為25%、50%、75%、100%、105%。

3）由于部分拉力較為分散的錨索中鋼絞線長度存在較大差異，需要通過以下方式保證張拉結果：（1）按照錨索的總預緊力，分別預緊單根鋼絞線。然后根據最短鋼絞線的長度值，分別計算其他鋼絞線的理論伸長量，并應用單根張拉方法，分別按照鋼絞線伸長量將鋼絞線張拉到位。（2）施工人員在分別預緊單根鋼絞線后，可基于錨索設計荷載分析單根鋼絞線張拉時需要的應力，同時按照張拉程序規范地完成單根張拉工作。施工人員需要準確標記單根鋼絞線，并提前注明鋼絞線長度、張拉力等張拉參數。

4）張拉錨索時，施工人員應將每分鐘的升荷控制在設計應力的1/10，卸荷每分鐘需要小于設計應力的1/5。鎖定錨索后，錨索應力在48 h 后若沒有下降到設計值的10%，還應通過補償張拉的方式，使錨索應力符合設計要求。

4.6 外錨頭保護

錨索孔口灌漿結束后，應在錨板外預留約15 cm，然后用砂輪切割其他多余的鋼絞線。之后，施工人員可根據施工圖紙，通過混凝土澆筑的方式封閉保護錨頭。澆筑混凝土前，需要提前清理錨具、鋼絞線外露頭、鋼墊板上的銹蝕和水泥漿液，并對錨墩、錨頭區域的混凝土澆筑面進行鑿毛處理，處理完畢后涂刷環氧基液。

5 結語

綜上所述，高邊坡防護施工中預應力錨索的技術優勢尤為明顯，可有針對性地調整邊坡受力，預防高邊坡施工風險，增強邊坡區域土體結構的穩固性。但是為確保預應力錨索加固處理的可靠性，還應結合高邊坡的施工設計要求，明確預應力錨索的施工要點，規范鉆孔、錨索張拉、錨索安裝及灌漿等環節的操作行為，保障預應力錨索的實施效果，確保高邊坡施工的安全性。