高速公路路基邊坡滑坡治理的錨索技術分析

雷雄

（湖南省高速公路集團有限公司邵陽分公司，湖南長沙 410000）

0 引言

在高速公路工程建設過程中可能出現邊坡結構失穩，甚至坍塌的情況。經過多年的理論研究和實踐驗證，專家們提出了一種能較好地保持邊坡穩定性的預應力錨索加固技術。研究以某高速公路工程為例，全面闡述了預應力錨索加固技術在公路路基邊坡防護中的應用，旨在有效促進我國高速公路交通基礎設施的發展。

1 高速公路邊坡防護設計原則及防護措施

1.1 邊坡防護設計原則

邊坡防護的基本原則是提高結構的穩定性，在保證邊坡結構穩定的同時，做到節約能源、保護環境等。在進行路基邊坡防護設計時應充分融入綠色節能設計思想，營造生態、環保、安全、可靠的邊坡防護景觀。

1.2 高速公路邊坡常用防護措施

對于坡度較小、地質條件較好的地區，建議采用綠化措施進行邊坡防護。目前，常見的邊坡防護技術包括生態防護、錨固防護、柔性防護等。錨固防護是指通過設置錨桿、錨索實現邊坡結構的加固，在進行錨索安裝時應準確確定鉆孔位置，嚴格控制注漿壓力、漿體配比等環節，保證滿足設計需要。生態防護技術包括三維植被網防護、噴播客土防護、土工格柵植草防護等。生態防護技術可用于緩坡易種植的邊坡，可有效提高邊坡結構的穩定性[1]。

2 工程概況

某高速公路合同段總長2.38km，其中包括一個滑坡治理工程、一座高架橋、三條隧道。施工過程中，在K9+800—K9+920 區間出現比較嚴重的塌方，工程設計部門立即組織有關人員對現場的具體地質條件進行綜合勘查，并結合工程的具體情況采取了相應的加固措施，主要包括調節滑坡縱坡坡度、卸除載荷、整體排水、錨索加固、地梁加固。以雷公山滑坡體中的K9+900—K10+200 區段為實例，進行邊坡防護技術的研究。

3 工程邊坡加固項目采用的方案

第一，整體排水工程施工。在右側坡度最大的邊坡頂部設置階梯狀截水溝；在一、二級邊坡表面分別設導水孔，安裝導水管，管徑為60mm，采用塑料材料制成。

第二，滑坡體右側邊坡加固。對于一級邊坡K9+900—K10+200 區段，采用高度7m 的C20 混凝土擋土墻、人字形鋼筋混凝土植草進行邊坡防護，并在距離墻角500mm 處設有深排水口，呈梅花狀布置，間距2m，長度20m；二、三級邊坡采用錨索地梁進行加固防護，錨索規格為4φ15.24，地梁橫向間距3m，縱向3排，每個錨孔的設計噸位為500kN，錨桿長度8～12m；二級邊坡表面K9+900—K9+952、K9+079—K9+093 區段、四級邊坡采用噴灑草籽的方式進行綠色防護。K8+900—K9+200 段右側邊坡加固工程方案示意圖見圖1。

圖1 K8+900—K9+200 段右側邊坡加固工程方案示意圖

第三，高速公路施工和運營期間的監測。為了及時掌握邊坡結構的穩定情況，施工方應在滑坡的特定部位分別設置兩個深層監測斷面，即K8+980 段、K9+050 段均設置2 個監測孔，孔間距為30m。根據施工現場的具體情況，確定監測孔的具體位置和孔深，但孔深不能小于25m。在施工過程中應做到每日監測1～3 次；在高速公路運營期間，應做到每周監測1～3 次，根據滑坡體的實際狀況，確定具體的監測內容，如水位、位移等。

4 錨索施工原理

第一，按技術規范依次進行邊坡開挖和修整，然后對假定滑動面土體進行鉆孔作業。鉆孔到一定位置，同時在土體完全穩固的情況下設置孔道。孔道口為錨索的自由端，其底面則為錨索錨固端。錨索由鋼絲繩制成，經過孔底設置于外部孔道口。經過一段時間的養護，混凝土與孔道完全結合，從而達到加固邊坡的效果。第二，錨索可分為錨頭、自由端、錨固端三大部分。錨固端分為內部錨固端、外部錨固端兩部分，外部錨固端起到張力作用，內部錨固端起到固定錨索的作用。自由端的作用是傳遞錨索的張力。錨頭是錨索的聯結構件，同樣可分為內錨頭、外錨頭兩類。內錨頭主要有機械結合、膠結等多種連接形式，外錨頭主要采用螺栓等連接形式。錨索結構如圖2 中所示。第三，錨固是安裝錨索的關鍵環節。預應力錨索由于施工工期長、施工技術要求高、施工工藝復雜，在全面掌握錨索施工原理才能確保錨固施工質量。

圖2 錨索結構示意圖（單位：mm）

5 預應力錨索施工技術要點

5.1 錨索鉆孔施工要點

在錨索施工中，鉆孔質量是影響錨桿施工整體質量的關鍵因素。根據工程實踐經驗，參照有關資料，總結出不良地質條件下該高速公路工程在采用的錨索鉆孔施工要點：

第一，布設錨索孔時應做到精準定位、合理布局；鉆孔前要確保鉆機就位。

第二，施工過程中應根據測量數據調整鉆孔導向架，使其傾斜角度保持在30°，實時監測傾斜角度，確保其處于合理范圍。同時應確保鉆孔頂部、錨索的夾角誤差在3%以內。

第三，為了防止施工過程中出現路基邊坡失穩，可根據實際情況采取干鉆方式施工。在進行錨索鉆孔時，如發生塌孔應及時中斷鉆孔作業，徹底查明塌孔原因，并采取相應的處理措施，待達到施工安全要求后方可繼續施工。

第四，在施工中應對錨索安全過程進行合理控制，確保鉆機安全、可靠。

第五，為了方便后續施工，應鉆至設計深度30cm以下。

5.2 錨索鉆孔糾偏工藝要點

第一，根據邊坡的實際情況進行鉆機定位和傾角控制。鉆進深度達到0.2～0.3m 時，內應對孔的傾角情況進行檢測，并進行嚴格校核。

第二，鉆孔位置偏差的影響因素很多，例如邊坡失穩、人為操作措施等。在實際施工過程中應針對不同的工程條件合理地調節排渣設施、鉆桿、設備校核、孔口導流器等設備的各項參數，通過對鉆孔進行調節可有效避免孔眼傾斜。

第三，鉆進過程中應根據邊坡周邊的特殊地質條件合理選擇相應的鉆孔參數。

5.3 錨索制造及安裝要點

錨索材料是影響整個邊坡穩定防護施工成敗的關鍵因素，直接決定了施工質量和施工安全。因此，在實際施工前，應嚴格按照施工設計要求仔細檢查錨索材質、規格、型號以及質量證明材料等，從源頭上杜絕不合格材料，有效確保錨索材料質量[2]。

第一，選擇規格為4φ15.24 的無黏結、低松弛、高強度鋼絞線，設計強度不小于1860MPa；錨索孔設計噸位500kN，錨具選用OVM15-4 型錨具。

第二，根據施工現場的地質條件確定合理的孔深、錨固長度。

第三，下放錨索前應認真檢查孔道，確認孔道內部完整、通暢。實際安裝錨索時應密切監測錨索的變形情況，如發生明顯變形需采取措施及時有效糾偏。

第四，嚴格按照施工設計要求開展鉆孔作業，鉆孔作業結束后應及時檢查鉆孔情況，保證鉆孔質量符合施工設計要求。

第五，連接承載板、預應力錨索時，應使用鋼絞線穿過鋼板圓孔，借助擠壓簧、擠壓套壓接，再根據一定的承載體間距拼裝成完整的錨桿體系。

第六，按照2m 間距設置錨固段隔離架，避免鋼絞線纏繞，保證承載體處于鉆孔中間處；在各錨索外露部位做清晰記號。

5.4 錨索的注漿要點

5.4.1 注漿配合比設計

進行注漿施工時應選用強度等級為P·O42.5R 的硅酸鹽水泥；對于裂縫較為嚴重、漿料用量較多的部位，應嚴格按照施工設計要求先進行回填作業再開始錨索施工。對于破碎區域可以使用水灰比為1∶1～0.45∶1 的水泥漿做注漿補強處理；束線施工結束后應適當減少鉆孔漿體中減水劑摻加比例，確保不超過1%，同時水灰比應由原有的1∶1～0.45∶1降低至0.38∶1[3]。

5.4.2 注漿施工工藝要點

注漿質量對于錨索的安裝質量及其承載力有直接影響。

第一，漿體材料配比對預應力錨索的加固效果有很大影響，在工程實踐中一般使用水泥砂漿進行注漿。

第二，合理提高注漿壓力可以提高注漿質量和施工效率。正常情況下采用封堵注漿管口及插入注漿管的方式增加注漿壓力。

第三，為防止注漿管道發生堵管，在注漿之前應充分了解注漿漿料的性能，如和易性，保證漿料性能滿足施工設計要求。

5.5 張拉、鎖定和封錨錨索要點

張拉作業采用高強度、低延展的鋼絞線，并根據錨索材料、受力狀態等多種因素選擇合適的張拉設備，通過計算確定張拉時的關鍵控制參數，將參數數值輸入張拉設備中，以確保張拉過程可控，提高張拉效果。

第一，張拉預應力錨索時必須確保張拉設備運行狀態正常，確認錨墩強度、注漿強度等控制指標需符合施工設計要求后方可進行張拉。

第二，根據該高速公路路基邊坡實際情況選擇間歇式張拉方式進行預應力錨索張拉。首先張拉至設計值的90%；保持張拉14d 后開始第二次張拉，張拉至設計數值的110%。利用相關檢測設備對預應力錨索張拉效果進行檢測，確認主要控制指標參數是否達到施工設計要求，如達到要求可開始封錨，否則應再次進行張拉作業，直至達到施工設計要求。

第三，該高速公路路基邊坡預應力錨索張拉按照分組、分級、依次張拉的原則。劃分張拉等級前應先對錨索進行標記，再繪制出錨索分布圖、張拉順序圖。

第四，預張拉鋼絞線，再逐漸增加荷載直至設計標準后鎖緊，保持14d 進行第二次張拉作業，即0—miσcon—mσcon（持續鎖定10～20min；其中，mi 為張拉分級系數，取0.25、0.5、0.75、0.9、1.1；m 為超載安裝系數，取1.1；σcon 為設計張拉值）。

第五，按照預應力錨索張拉分組、分級情況對鋼絞線進行依次張拉，再根據事先標號的序號進行第二次張拉；張拉過程中應逐級增加載荷，嚴控載荷增加速率，確保不超過0.2σcon/min。

第六，張拉完全部鋼絞線并鎖緊后需仔細檢查鋼絞線及錨具質量。清理多余鋼絞線，用水泥封閉錨頭，最后清理現場[4]。

6 檢測錨索施工質量、邊坡穩定情況

6.1 檢測錨固工程施工質量

完成預應力錨索施工后應檢測其長度、抗拔性能、張拉質量，確保各項指標滿足施工設計要求。

第一，抗拔性能檢測。加載1.5 倍設計荷載時，預應力錨索狀態正常，伸長量不超過合理范圍，符合施工設計要求。

第二，長度檢測。檢測錨索長度，確保其不足值不超過0.5m，同時總長度不小于設計值的90%。

第三，張拉質量檢測。錨索張拉荷載檢測值需要達到設計荷載的0.9～1.1 倍，同時張拉后的錨索狀態需良好，伸長量應滿足施工設計要求。

6.2 監測邊坡穩定情況

在失穩滑坡體安裝預應力錨索，設置滑坡體位移監測點，進行持續1 年的位移及受力變化監測。根據監測結果可知，隨著時間的推移，錨索應力呈現降低趨勢，整體上邊坡穩定性呈現增加趨勢，同時錨索應力遠超警戒值。

7 結語

通過結合某高速公路滑坡治理工程實踐，研究邊坡防護設計原則、邊坡防護設計形式、錨索施工原理、錨索造孔糾偏工藝要點、錨索制造及安裝要點、預應力錨索施工工藝、錨索安裝及施工要點、注漿施工要點等，通過錨索施工質量、邊坡穩定情況實際檢測可知采用預應力錨索加固可有效提高高速公路路基邊坡結構的穩定性，值得推廣應用。