不良地質條件下高邊坡預應力錨索跟管施工技術應用研究

卓海金

摘要：為解決不良地質條件下錨索施工成孔難、卡鉆、偏空等技術難題，提高預應力錨索施工質量水平，文章結合工程實例，通過對預應力錨索構造、跟管施工工藝、質量控制措施等方面進行了分析和總結，為預應力錨索施工質量提供了技術保障，也為同類型預應力錨索施工提供參考。

關鍵詞：預應力錨索;跟管施工工藝;施工質量

中圖分類號：U617.8 A 08 020 2

0 引言

預應力錨索是邊坡工程建設中重要的組成部分［1］，其施工質量的優劣直接關系到工程的穩定性及長久性，甚至關系到人民的生命財產安全，因此對其施工質量的控制變得尤為重要。為有效提升預應力錨索施工質量水平，規范施工工藝，保證施工建設質量，本文依托平陸運河一期工程項目，對馬道樞紐Ⅱ號邊坡工程的預應力錨索構造、施工工藝及質量管控措施等進行研究，以期為同類型預應力錨索施工提供參考借鑒。

1 工程概述

1.1 工程位置及規模

馬道樞紐Ⅱ號邊坡位于靈山斷褶帶中，受地質構造影響，工程區存在兩條斷層（圖1）。該邊坡共設18級平臺，坡高近180 m，沿坡面底寬約850 m，所處區域地質情況復雜，坡體中部存在構造裂縫，地層產狀差異大，巖土體破碎，裂隙發育，以泥巖為主，強度較低，遇水極易軟化，局部夾帶炭質淤泥土層。地層巖性由表及里分別為：雜填土、粉質黏土、全風化泥巖、中風化泥巖，處于欠穩定狀態。

為保證邊坡開挖后的整體穩定性，結合不良地質工況驗算分析，現狀坡面采用了壓力分散型預應力錨索+格構梁的防護形式，錨索設計長度為40 m，按梅花形布置，每束錨索由12根帶皮鋼絞線組成，錨束直徑為160 mm，內錨固段由4組承壓板組合成，設計最大拉拔力為1 000 kN。

1.2 現場施工情況

坡面開挖完成后，在進行預應力錨索鉆孔施工時，發現鉆機直接鉆進成孔困難，施工過程中的塌孔、卡鉆、偏孔等問題突出，無法正常施工，且難以保證成孔質量和施工效率。經綜合考慮，選擇大扭矩的哈邁90A鉆機，并采用跟管工藝技術，有效解決施工技術難題，保證了鉆進效率和成孔質量，形成了完備、可靠、成熟的施工技術［2］。

2 預應力錨索工作機理

壓力分散型預應力錨索主要由錨固段、自由段、錨頭三大部分組成。錨固段內設置多個承載體，其作用原理是當外部施加預應力時，應力通過錨索均勻分散至錨固段各承載體，各承載體間漿體受到擠壓后，通過與孔道間的摩阻，再將應力傳遞至巖土體，從而達到穩固坡體的效果［3］，如圖2所示。

3 預應力錨索跟管施工工藝

3.1 施工工藝流程

該項目根據實際施工情況，采用預應力錨索跟管施工工藝，其主要工藝流程為：施工準備—鉆孔平臺搭設—錨孔定位測量—鉆機就位—鉆造錨孔—套管跟進—錨孔底清理—壓注護孔漿液—套管抽離—驗孔—錨束加工、安裝—壓注孔道漿液—張拉預應力錨索—封堵錨頭—養生［4-5］。

3.2 施工準備

在施工準備階段，應根據施工組織情況，配備施工所需材料，并按要求開展技術交底培訓。

鉆孔前，提前搭設施工作業平臺，根據錨索設計參數、工程地質情況等，通過試鉆選配鉆機。經試鉆采用哈邁90A跟管鉆機滿足要求（鉆孔適用直徑為150～260 mm，鉆孔適用深度為45～120 m，最大扭矩輸出為6 000 N·M）。跟進套管選用具有一定強度、剛度的鋼管，節長1.5 m，管徑宜大于鉆孔直徑10 mm。并配備專用拔管設備，拔管設備由空壓機及定制千斤頂組合而成。

3.3 錨孔定位測量

施工鉆孔平臺搭設完成后，需定位鉆孔孔位，即按設計圖紙尺寸，沿坡面采用拉線+撒石灰方式，將錨索孔位標畫確定，以便鉆機定位，減小鉆孔偏差。

3.4 鉆造錨孔及套管跟進

鉆機就位后應穩固，安裝鉆頭、鉆桿及跟進套管，將鉆頭緩慢貼近坡面，利用坡度尺調整鉆進角度，使鉆桿、鉆頭、孔道保持在一條直線。施鉆時遵循先慢后快、靈活調整原則。每節鉆進深度按單節鉆桿長度控制，便于提高工作效率。即每鉆進一節（鉆桿節長3 m），清孔一節，套管跟進一節（套管節長1.5 m），并復核鉆孔角度，如存在偏差則及時修正調整。按鉆進—清孔—接桿—跟進套管—復核的順序，依次循環鉆進，直至鉆達設計孔深。

3.5 壓注護孔漿液及套管抽離

鉆機鉆至設計孔深后，由于地下水差異性影響，需根據實際情況研判：（1）如若整體鉆孔過程中無地下水影響，即孔道基本處于干施工狀態時，則可通過專用抽管設備，緩慢勻速地將套管分節抽離，保留最后一管節；（2）如整體鉆孔過程中，孔道處于泥水施工狀態，此時由于孔道自穩能力差，直接抽離套管，已成孔道將會再次塌孔而阻塞，因此需提前制備護孔水泥漿液并注入孔底，靜置20 min后再緩慢勻速地將套管分節抽離，保留最后一管節。

3.6 錨索加工、安裝及注漿

錨孔成孔后應及時裝入錨索，安裝錨索前對錨孔進行二次清孔，以確保錨孔成孔效果。由于成束錨索較長且重量大，安裝時須通過汽車吊吊裝，輔以人工調整將錨索緩慢插入錨孔。安裝過程嚴禁強拉硬拽，錨索安裝就位后，應在1 h內及時壓注制備水泥漿液，待孔口溢出漿液與壓注漿液濃度一致時方可停止注漿。二次注漿應在首次注漿后間隔1.5～2 h，根據孔口漿液變化情況補注。

3.7 張拉預應力及封堵錨頭

預應力錨索張拉須待單元格構梁施工完成后進行，因此在錨索漿體養護期間應及時開展對應區域的格構梁施工，過程中注意避免撞擊預留錨索，待錨索漿體、錨具混凝土、格構梁混凝土強度滿足設計要求后進行預應力張拉。預應力張拉應采用穿心束千斤頂，分級、分段張拉至控制應力后錨固，并按要求封堵錨頭。

4 預應力錨索跟管施工工藝特點

4.1 成孔效率高

本工藝可適用于多種此類不良地質條件下施工，施工過程中避免反復出現塌孔、卡鉆現象，節約施工處治時間。且采用大扭矩鉆機，破巖效率高，鉆進速度快，并由高壓風攜帶鉆渣出孔，避免重復破碎，大大提高施工功效。

4.2 錨固質量好

采用全套管護壁鉆進施工，有效防止成孔過程中的塌孔，并在一次注漿后拔除護壁套管，確保了成孔質量，增強了錨固質量，有效減少錨索后期預應力損失。

4.3 綜合成本低

施工過程中無須采用大型機械設備，操作簡便，鉆進速度快，成孔一次到位，避免反復處治塌孔、卡鉆等問題，施工工期大大縮短，總體綜合施工成本低。

5 預應力錨索施工質量控制要點及保障措施

5.1 原材料把控措施

合格原材料是質量控制的關鍵。鋼絞線、錨具、夾具進場前應嚴格核查進場材料出廠合格證及試驗檢測報告，并嚴格按規范要求對進場原材料進行見證取樣檢驗，檢查其表面質量、直徑偏差及相關力學性能，確保原材料合格可靠。

5.2 鉆機穩固措施

鉆機就位必須安裝穩固。鉆機晃動、鉆桿擺動、成孔不規則、成孔不順直等問題都將影響鉆孔的精確度，影響錨索穿入，進而影響錨索受力性能，因此鉆機應與工作支架以臨時焊接或設置卡扣的方式穩固。

5.3 坡體排水措施

由于坡體地下水位差異性影響，帶水鉆孔作業將嚴重影響成孔效果及錨固效果，后期預應力損失極大。鉆孔前應提前在下游坡腳低位處水平打設深層排水孔，排水管長度為40 m，間距3 m，孔徑50～100 mm，以此釋放坡體水壓力，降低地下水位。

5.4 錨索孔口處置

錨索孔位在經過刷坡、鉆孔、拔管等一系列工作后，孔口土體會變得較為松散破碎，在進行錨墊板施工前，需清除松散破碎土體，澆注低標號素混凝土補平坡面，以保證孔口錨索受力均勻，同時加強孔口處補強鋼筋安裝，防止錨具回縮。

5.5 錨固段入巖長度驗證

鉆孔過程中，按要求收集并記錄每一循環清孔渣樣，通過收取的渣樣與設計地勘情況進行詳細對比，驗證錨固段入巖長度是否滿足要求。如若明顯與設計地質不符，存在較大偏差時，則應加深鉆孔，確保錨固段進入穩固巖層。

5.6 施鉆順序

施鉆遵循由邊坡兩側向中部，先下層后上層的順序。

6 結語

預應力錨索跟管施工技術在施工效率、成本控制上都突顯出優越性，解決了不良地質條件下高邊坡鉆進成孔難、易塌孔的關鍵技術難題，提高了預應力錨索的施工質量，形成了一整套成熟的施工工藝，為同類型預應力錨索施工提供參考借鑒，取得了良好的社會和經濟效益。

參考文獻

［1］李 凱，雷 斌.深厚松散填石邊坡偏心潛孔錘及全套管跟管成錨綜合施工技術［J］.施工技術（中英文），2022，51（24）：125-129.

［2］王艷嬌.不良地質錨索造孔套管跟管鉆進施工技術［J］.云南水力發電，2022，38（3）：17-19.

［3］薛鵬飛.復雜地質條件下預應力注漿錨索受力特征及應用研究［J］.山西冶金，2023，46（1）：164-166.

［4］趙常青，樊占東，冉黎明，等.破碎巖土高邊坡錨索錨桿框架梁支護施工工藝［J］.公路，2023，68（5）：50-53.

［5］梁愛佳.預應力錨索框架梁在公路高邊坡加固中的應用［J］.交通世界，2023（18）：92-94.

收稿日期：2023-08-25