淺談高邊坡路基防護預應力錨索格梁技術

摘 要：以融水至河池高速公路設計施工總承包一分部線路項目為例，探討預應力錨索格梁技術在該高速公路高邊坡路基防護工程要點。闡述一分部線路線基本概況，以實例舉例說明預應力錨索格梁技術工藝的應用，同時系統性闡述該技術操作流程，分析及實踐檢驗表明，預應力錨索格梁技術可以有效提升高路基邊坡穩定性，對推動工程進度、質量有重要幫助，值得推廣應用。

關鍵詞：公路工程；高邊坡；路基防護；預應力錨索格梁

中圖分類號：U416.14" " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2023）03-0017-03

1 工程實例簡介

融水至河池高速公路設計施工總承包一分部線路線起于融安縣潭頭鄉紅嶺村，接擬建桂林至柳城高速公路，線路和三江到柳州車道連同。本項目以四車道為主，路基寬度設計為26 m，行車設計速度為100 km/h。橋涵結構與人工構造物的荷載設計等級為公路—Ⅰ級；特大橋設計洪水頻率為特大橋 1/300 ，大、中、小橋、涵洞及路基為1/100。

項目工程地貌為部分施工線路地質位于廣西山字形的構造區域，位于九萬山大山南麓余脈山地丘陵帶，整體地勢為北面高，主要以丘陵、山地以及熔巖地貌為主。九萬大山南北向呈鯉魚背狀拱起、傾伏羅城縣域中部天門一帶，余脈往南延伸，巖溶山地丘陵地形從羅城縣黃金鎮經東門鎮、四把鎮、祥貝鎮延綿至安馬鎮，分布廣泛，呈“山”字形環繞和插入九萬大山南部傾伏端；山地丘陵帶往東及往南逐漸消逝，在融江、中洲河附近形成低山巖溶地貌。

以項目K3+041.957～K3+242.059左側深挖路塹為例，該地處巖溶丘陵坡地貌，植被茂盛，地形起伏較大，地形坡度約20～40°，地面標高約104.0～185.5m。

邊坡開挖后，上覆為殘破積硬塑粘性土夾砂巖，下伏為中厚層狀砂巖、碎裂狀頁巖，基巖產狀為220°∠20°，邊坡坡面產狀362°∠45°，屬斜交巖質邊坡。該邊坡在暴雨或連續降雨情況下，強風化頁巖層遇水易軟化，在強降雨天氣下易發生淺層局部滑塌，穩定安全系數Fs為1.059，＜1.15，不滿足規范要求，需進行邊坡坡體加固設計。

第一級邊坡以中風化砂巖為主，局部夾薄層狀頁巖或與頁巖呈互層狀，節理裂隙發育，頁巖遇水易軟化、崩解，構成邊坡的軟弱結構面，潛在的破壞模式為小尺寸巖塊崩落、風化剝落或沿頁巖層面的小范圍崩塌，需要封閉坡面，防止坡面巖體風化剝落。

第二至四級邊坡為強風化頁巖，節理裂隙發育，巖體較破碎，頁巖遇水易軟化、崩解，構成邊坡的軟弱結構面，潛在的破壞模式為小尺寸巖塊崩落、風化剝落或沿泥頁巖層面的小范圍崩塌。

第五、六級邊坡為硬塑粘性土夾強風化砂巖，孔隙大，地表水易入滲，整體坡體穩定，節理裂隙較發育，在坡面徑流流速較大情況下易發生掉塊、溜塌或局部崩落，或易受風化等地質營力的作用而潛在剝落、掉塊的可能。

第一級邊坡坡率為1∶1，第二至六級邊坡坡率均為1∶1.25。第一級邊坡采用掛鋼筋網錨噴混凝土進行防護，錨桿長度為9 m，間距3 m×3 m。第二至四級邊坡采用4束預應力錨索格梁+噴播植草進行防護，錨索長度為20 m，間距4 m×5 m。第五、六級邊坡采用掛鍍鋅鐵絲網植草進行防護。排水系統按路基一般設計圖統一布置，坡頂和各級平臺設置截水溝、平臺排水溝，坡面設置急流槽、人行步梯。

第二至四級邊坡預應力錨索格梁實施完成至今歷經數次超強降水沖刷及風化檢驗，結構工程未出現局部溜滑體和松動巖塊，格梁與坡面連接緊密，安全可靠性能高，在高邊坡施工中常應用此防護方法。

2 錨索框格梁施工技術應用要點

2.1 施工順序要求

第一，做好坡頂截水溝和排水溝的設置以后，按照由上到下的順序分層開挖邊坡，施工的高度應控制在2～3 m內。

第二，開挖好邊坡后立即進行錨索的定位和孔洞的開鑿，且應做好錨索的安裝處理，以為后續的注漿施工提供有利的條件。

第三，邊坡框格梁的開槽等分級有序地進行，以確保后續混凝土結構澆筑的穩定。

第四，在混凝土結構凝結后，按照既定的要求做好加固處理，錨索的張拉操作應符合既定的技術要求。

第五，每層的施工應穩定有序，切忌顛倒次序影響施工的質量[1]。

2.2 施工放樣

基于各個部位標高的設計標準對錨固孔位進行精細的測量，而后在坡面上做好定位和標注。如果邊坡不順或是施工場地受限，施工單位應交由監理單位審核調整，以切實地保障整個施工過程的穩定與安全。

2.3 鉆孔

錨索通常應通過潛孔鉆進，在操作之前應做好精細的調查和設計，以確保錨索孔位的準確。而后根據孔位的定位調整鉆桿進行鉆進，相應的處理應注意速度等相關參數的規范把控，且應做好全程記錄，以最大程度地保障相關操作的科學與合理。鉆孔后應用高壓空氣進行精細的清洗，以確保注漿漿體與巖體能夠穩固地凝結。

鉆孔具體有以下4點要求：①鉆孔直徑應達到既定的要求。②鉆孔的長度需要大于標準設計長度的0.5～1.0 m。③孔在穿孔方向上的傾斜偏差不得超過頂部孔長度的1/30，例外的可根據實際情況做出相應的調整。④孔的水平方向誤差應控制在50 mm以內，垂直方向誤差不得超過100 mm。鉆桿與水平方向的夾角通常應為30°，以確保鉆進施工的穩定[2]。

2.4 錨索制作、安裝

組合錨索一般應采用6根s15.24規格的鋼絞線，錨孔的孔徑和孔深分別應控制在130 mm和20 m。錨固過程中，應使錨固段每隔1 m使用鋼絞線固定，同時還應做好支架的設計。錨索鋼絞線的誤差應控制在±50 mm，坡面外露的部分通常應大于1.5 m。在裝配隔離元件等零部件的過程中，應注意細節的精細把控，以使其構成整體。

編束錨索之前，應使鋼絞線保持平直，且沒有分叉，對死彎和銹孔的情況應做好針對性地規避。在運輸錨索體的過程中切忌彎折，外部的防護層不得破壞，以免影響結構的穩固性。預應力筋不得熱切割和焊接，特別是不得高溫烘烤，以免降低預應力筋的性能。在將鋼絞線放入孔中時，切忌表面沾有油脂或泥土等其他雜質。

2.5 錨固注漿

第一，錨固段注漿。其所用的水泥砂漿應注意通強度不得低于30 MPa，配合比應控制在1∶1，水灰比則應控制在0.4～0.45。注漿應按照由孔底注漿的順序進行，注漿壓力不得低于0.3 MPa。為提升漿液的質量，通常應在砂漿中加入減水劑和早強劑。另外，還應根據具體需要加入適量的膨脹劑。

第二，自由段注漿。漿液可采用砂漿或水泥漿，施工與錨固段應保持同步，以確保錨索與巖石以及周邊土壤的緊密連接。水泥砂漿在拌制好后應及時使用，使用的時間一般不得超過漿液初凝的時間。

第三，灌漿量確認。一般應高于理論的標準，在錨墊板排氣孔不再排氣且漿液從孔口溢出的情況下，即代表灌漿施工完成。如果注漿量不足應及時進行補漿，灌漿結束后應徹底清理灌漿管，且應做好整個施工過程的記錄[3]。

2.6 框格梁施工

第一，該部分的施工通常應通過C25規格的現澆混凝土進行澆筑，水的添加應做好嚴格的控制。

第二，構造施工的過程中，土質和軟質巖路塹邊坡相應的處理應采用人工開槽的方式進行，梁體一般應露出坡面0.3 m，開挖的部分應使用C25規格的混凝土進行覆蓋，以切實地保障結構的穩固。

第三，梁體施工應采用定制鋼模板進行現澆混凝土施工。需要注意的是，因分布著較多的鋼筋，因此混凝土的澆筑應做好精細的振搗，以切實地保障施工質量的達標。錨索相關的施工應注意各類器具的規范化布置，以與既定施工要求的一致，從而為梁體等的施工提供有利條件。框架中部伸縮槽，通常應按照每隔三個框架的標準進行安裝。

第四，錨索孔預留梁體的部位所涉及到的PVC管的預埋應確保科學規范，管徑等參數應符合鉆孔等的相關標準。另外，如果遇到與現實情況不符的情況，應及時對鋼筋間距等參數進行調整，以免影響錨索等相關的操作[4]。

2.7 預應力錨索張拉、鎖定

張拉之前應先明確所用的工具，在混凝土達到80%的強度后即可有序地進行相應的試驗，基于此確定相應的施工工藝。張拉和鎖定等的荷載應做好精細的設計，特別要對各類參數的有效把控，為相關施工的高效展開提供切實的保障。張拉之前還應做好錨墊板的除銹和清理，以免影響其的性能和穩定性。錨固裝置的安裝應與錨墊板和千斤頂保持同步。需要注意的是，安裝千斤頂的過程中應使其與錨索軸線處在同一直線。

正式張拉之前一般應先進行預張拉，張拉的量應控制在20%的程度，以使錨索各個部分緊密連接。通常情況下，張拉應分五級進行，即按照設計拉力的25%、50%、75%、100%、105%等的級別有序進行。前四級的穩定時間應控制在10 min，第五級的穩定時間則應保持25分min。第一次張拉完成以后，一般應停7 d才可進行再一次的張拉，以減少應力損失量和提升周邊邊坡的穩固性[5]。

2.8 錨頭封錨

多余外露的錨索應通過手提式砂輪機或切斷機清除，切勿使用電弧焊燒割，以免影響施工的質量。為填補錨頭與錨墩之間的空隙，注漿應深入到錨墊板以下，直到漿液溢出且粘稠度達標的情況下才可停止注漿。對錨具和錨墊板外露的部位，應進行除銹除油等的處理，并通過水泥砂漿進行填塞，以起到相應的防護效果。

2.9 錨索的監測

對錨索的監測應與張拉操作保持同步，重點關注錨固的巖體和結構應力以及應變初始值等數值，基于此做好精細全面的分析，以根據相應的情況做好工藝的調整。與此同時，還應做好運行過程的精細監測，如果發現有儀器存在故障或是失效的情況，應及時展開修復。所開展的監測應嚴格按照既定的規范進行，以切實地保障相關處理的科學與合理。

3 錨索鉆孔技術質量與安全控制

3.1 技術質量控制措施

技術質量控制措施具體有以下4點。

第一，應基于邊坡防護的設計圖紙對錨孔位置進行精確地測放。如果坡面不平順或是遇到一些特殊場地，則應在監理的指導下進行適當的調整，但應確保坡體的穩定和結構的安全。

第二，選擇適宜的鉆具。基于錨固地層的具體情況以及錨孔孔徑等相關的要求，確定鉆孔的設備。

第三，對鉆孔鉆進施工的有效把握。搭設的腳手架應在承載力和穩固性上達到既定的要求，根據坡面測放孔位和確定機座的水平定位和立軸傾角。鉆機立軸的傾角應與鉆孔的傾角保持一致，以免影響正常的鉆孔施工[6]。

第四，鉆孔應以干鉆的方式進行，以為后續的錨索施工提供有利的條件。鉆孔的速度應嚴格控制，通常應參照鉆機的性能和錨固的地層情況進行，以提升后續施工的穩定性。

3.2 邊坡安全控制措施

邊坡安全控制措施具體有以下3點。

第一，應基于前期勘察和設計等方面的要求，落實好對施工人員的安全教育，以最大程度地保障施工過程的穩定與安全。

第二，應加強高邊坡施工區域地勘資料的嚴格審核。其中涉及的地形地貌以及氣象水文等資料，都應基于工程需要做好精細地分析，以為工程的施工組織和各項工作的布置提供有利的條件。

第三，施工現場所進行的安全防護應嚴格按照設計的要求有序進行，且應做好安全防護的細節布置，例如對施工人員的安全防護和施工現場的安全標識等；施工難度較大的施工現場應進行全面的安全評估，基于評估結果落實相應的防護，以為具體的施工提供有利的條件；交叉施工應有專人做好監督管理，以確保整體推進的質量和效率。

4 結語

預應力錨索工藝因涉及的內容較多且對技術要求較高，特別是對錨固段的安全要求比較嚴格，因此具體的施工應做好精細的把控。施工過程中，應重點關注鉆探軸的傾斜度誤差和定向誤差，以提升錨索的張拉質量。諸多的實踐證明，通過超張拉和補償張拉的方式能夠降低預應力的損失，且有助于錨固過程的穩定把控。

預應力錨索與錨桿格梁聯合應用于高邊坡防護，極大地提升了施工的效率和質量，有效地保障了施工的穩定性、安全性。因占用坡面面積較小，示例工程中聯合噴播植草等坡面綠化進行防護，既兼顧水土保持又使坡面得到了美化。但應注意的是，其中涉及的一些細節方面務必要落實好精細的安全防控，特別是一些較為重要的技術環節，應根據具體的需要做好設計參數的靈活調整，從而為現實性施工的高效推進提供切實的保障。

參考文獻

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[3] 康體，王勇，羅長翔，等.錨桿支護技術在公路施工中的應用[J].建筑技術，2020，51（10）：1172-1175.

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[6] 曹以燦，陳培沖，徐光波.裝配式錨索格梁護坡結構設計技術研究[J].中國勘察設計，2020（5）：94-97.