框架梁預應力錨索在山區高邊坡防護中的應用

摘 要：山區高邊坡防護采用框架梁預應力錨索與抗滑樁板墻相比較，具有提高邊坡整體穩定性、加快施工進度、節約材料、降低施工成本、減少生態環境破壞等優點而得到推廣應用，達到減少基坑開挖，加快進度，保證施工安全的目的。基于此，針對框架梁預應力錨索在山區高邊坡防護中的施工工藝及質量控制措施進行了分析介紹。

關鍵詞：框架梁；預應力錨索；邊坡防護；施工工藝

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A 文章編號：2096-6903（2024）07-0013-03

0 引言

川南山區溝谷地形坡面地勢較為陡峭，地質巖性大多數以中、強風化砂巖為主，夾雜泥巖層，巖層產狀大于215°∠5°，豎向裂隙較為發育，巖層破碎易崩落，路塹邊坡經雨水浸蝕后極為不穩定。開挖邊坡高度較大，坡面開挖線外時常還有大量多年沉積堆積體，若采取放緩邊坡，或者坡腳設抗滑樁板墻，施工開挖擾動邊坡將極為不安全。

為了減少對邊坡的擾動，保證開挖邊坡的穩定性，節約占地面積，減少對生態環境的破壞，對此地質的路塹邊坡探索出一種框架梁預應力錨索施工方案替代抗滑樁板墻進行防護施工。其工藝具有施工簡便，節約材料，減小對邊坡的開挖擾動等優點，有效解決了山區地形陡峭放緩邊坡難、生態植被破壞大等問題，達到保證施工質量，加快施工進度，降低施工成本，減少生態環境破壞的目的。本文結合國道546線納溪至赤水（川黔界）段公路改建工程施工實踐，對山區高邊坡框架梁預應力錨索鉆孔、安裝、注漿、框架梁澆筑、張拉等施工工藝及質量控制進行了分析介紹。

1 施工工藝流程

山區高邊坡框架梁預應力錨索施工，其施工工藝流程如圖1所示。

2 技術施工方案

2.1 施工準備

2.1.1 邊坡排危修整

對于地面上一定高度范圍的坡面可采用挖掘機進行排危修整，較高部位邊坡則采用人工佩戴安全繩使用風鎬、鋼釬、液壓千斤頂等工具進行清理松動危石，并修整坡面超出輪廓線位置的凸起部分，盡量保證坡面大致平整。

2.1.2 坡頂防護及排水

對于坡頂開挖線外的多年沉積堆積體巖石，采取點錨及GAR2型主動防護網方式進行防護處理，并根據坡頂地形情況設置截水溝進行排水，防止沖刷坡面，影響邊坡穩定。

2.1.3 監測放樣

一方面要做好邊坡地表變形監測，監測其水平位移、豎向位移、觀測裂縫發展情況。從挖方邊坡最高處開始設觀測斷面，并沿路線方向每隔40 m間距向前后布置觀測斷面，于斷面邊坡坡口線外2 m處埋設尺寸為0.1 m×0.1 m×0.6 m的觀測樁，采用全站儀和水準儀定期測量各觀測樁的坐標和高程，利用直尺量測裂縫寬度變化情況。施工期間按每天一次觀測，若遇強降雨及突發性暴雨應在雨后增加1次觀測，施工完成后至通車前按每2周一次觀測。

另一方面要測量核實邊坡坡面的實際面積，并根據設計錨索4 m×3 m間距，在坡面上放樣錨索鉆孔點位，做好孔位及孔深標記（每級邊坡巖層情況不同，鉆孔錨固深度也不一樣）。

2.2 搭設支架

搭設雙排腳手架時，腳手架設置立桿間距1.5 m，排距0.8 m，水平橫桿間距0.6 m，桿底地面采用混凝土硬化，距地面20 cm高設置一掃地桿。

每隔3 m設置一道剪刀撐，每隔1.5 m植筋設置一道連墻件固定架體，保證架體穩定性。每隔3 m高搭設一道鉆孔操作平臺，并在操作平臺上滿鋪木板，操作平臺要設置安全網進行圍擋。

2.3 錨索鉆孔

2.3.1 鉆孔

根據設計錨索鉆孔水平間距4 m， 豎向間距3 m，以及鉆孔直徑不小于130 mm，鉆桿鉆頭采用直徑120 mm，鉆孔軸線垂直于法向豎直平面，鉆孔向下與水平方向傾角25°進行鉆進，鉆孔深度一般為15～25 m。

鉆孔采用空壓機無水鉆進方式，錨索鉆孔深度比設計深度大50 cm。鉆進到設計深度時，要穩鉆1～2 min，防止孔底窄小尖滅[1]?？蚣芰侯A應力錨索設計圖如圖2所示。

2.3.2 清孔

在巖石錨固端鉆進至要求的孔深后，要用高壓空氣（0.4 MPa）清除孔內粘土及巖屑。用高壓空氣清孔，直到將孔壁清除干凈無粉土、碎屑，孔底無殘塊為止，嚴禁采用水沖洗，以確保注漿時漿體與孔壁的粘結質量。

2.3.3 增加錨固鉆孔長度

一般錨索有效錨固長度不小于10 m，若現場實際鉆孔揭露地質情況比設計較差，可作適當增加錨索鉆孔長度，以保證錨索有效錨固長度，但不得低于設計要求長度。

2.4 安裝錨索及注漿管

錨索制作時，將下料好的鋼鉸線按設計4根（有的6根）編制成索，在自由段與錨固段接口處用膠布纏繞，然后將錨固段用緊箍環和擴張定位環按間距75 cm間隔設置，底端安裝導向帽，而自由段則用定位器按間距2 m一道設置，以保證孔內鋼鉸線順直，并在孔內居中[2]。

安裝錨索時，將φ25 mm聚乙烯注漿管與錨索順直地綁扎在一起，確保注漿管底與錨索齊平，然后將組裝好的錨索平順、緩緩地推進至設計孔深，并用鋼尺量測孔外露出的錨索長度，計算孔內錨索長度（誤差控制在±50 mm范圍內），確保錨索已完全安裝到位。此時需考慮錨索在孔底預留50 cm長的沉渣段。

2.5 壓力注漿

錨索采取孔底注漿法，以確?？變茸{后砂漿飽滿。制漿要求是采用P.O42.5硅酸鹽膨脹水泥配制M35水泥砂漿，其水灰比視設備和現場試驗確定，一般水灰比為0.35～0.45。水泥漿液應攪拌均勻，隨攪隨用，并在初凝前用完，嚴防石塊等雜物混入漿液。

錨索采用一次性孔底注漿法，注漿應利用壓力泵進行，注漿壓力為0.6～0.8 MPa[3]。待漿液從孔口自由流出時，再勻速拔出注漿管，注漿完成后要靜置待凝。砂漿灌注必須飽滿密實，錨孔注漿初凝收縮后，應從孔口補灌滿盈。錨索壓力注漿施工圖如圖3所示。

若注漿作業開始和中途停止較長時間，再作業時宜用水或水泥漿潤滑注漿泵及注漿管線，避免注漿不暢而發生阻塞。注漿量采用定壓與定量相結合的方法確定。若注漿過程中超漿量過大，為防止孔壁有縫隙而產生漏漿現象，可以采用間歇注漿或雙漿液注漿工藝（水泥+水玻璃）。

2.6 框架梁施工

2.6.1 鋼筋制作及安裝

框架梁鋼筋制作及綁扎與常規施工無異，但應注意施工中，要將相鄰兩個伸縮縫之間的主筋通長綁扎成鋼筋骨架，僅在伸縮縫處斷開。鋼筋籠各接點均要采用焊接。在影響框架梁鋼筋籠不順直處，應將局部凸起坡面進行刻槽，并保證框架梁箍筋的凈保護層不得小于3 cm。在承壓板鋼筋骨架中預埋φ90 mm的PVC管，并插接入鉆孔口中，以便將鉆孔外的部分錨索鋼鉸線從管孔穿引到骨架外。

2.6.2 框架混凝土澆筑施工

框架梁必須采用竹膠板或木模進行立模澆筑施工，并封堵好模板與巖面的接縫空隙，防止澆筑混凝土漏漿。用泵車連續澆筑C30混凝土框架梁，每級框架梁底部應設置澆筑通長C30混凝土連續橫梁。在橫梁每12～15 m長的上下同一斷面處設一道伸縮縫，縫寬為2 cm[3]。框架梁立模澆筑施工圖如圖4所示。

錨墊板部位的C30斜托應與C30鋼筋混凝土框架節點同時澆筑成型，斜托頂面應與錨索方向相垂直。框架梁必須待其混凝土強度達到設計要求的70%以上，方可拆模進行下一步施工，因此混凝土中宜加早凝劑。

2.7 錨索張拉及封錨

養生至少7 d以上，且孔內水泥砂漿和框架梁混凝土均達到設計強度的70%以上后，方可進行預應力錨索的張拉。張拉采用OVM錨具配套的YCW100B型穿心式千斤頂。設計一孔4束錨索錨固預應力為500 kN，一孔6束錨索錨固預應力為750 kN，可根據設計錨索最大應力選擇適合技術要求的千斤頂。

設計采用整體張拉的施工方法，錨索預應力張拉應分為兩次，每次又分級張拉。第一次張拉：0→持荷5 min→25%σcon→持荷5 min→50%σcon。中間間隔4天時間，再繼續進行第二次張拉：50%σcon→持荷5 min→75%σcon→持荷5 min→ 100%σcon→持荷5 min→110%σcon→持荷穩壓10 min →100%σcon鎖定[2]。

張拉全部完成后48 h內，若測定的預應力損失值超過設計張拉力的10%時，應在補償張拉后進行錨固。

錨索張拉鎖定后，需從錨墊板上的注漿孔補充注漿，再用C30混凝土將錨頭封閉保護。

2.8 框格錨噴

為防止框格內裸露的巖層被雨水浸蝕而引起風化脫落，架施工完畢后，應對框格內進行錨噴網施工。在框格內按間距100 cm梅花型布置C22普通砂漿錨桿，錨桿長為2 m，然后上掛φ6.5@30 cm鋼筋網片，噴射10 cm厚C20混凝土封閉坡面。在砂泥巖分層處按10 m間距向上傾角9～15°進行鉆孔，鉆孔Ф80 mm深6 m，插入φ5.59 mmPVC管作為泄水管，以排除裂隙內滲水，保證邊坡穩定。

3 質量控制措施

當邊坡開挖至某一層錨索設計標高時，應立即進行錨索施工，以避免搭架施工，確保施工安全。嚴禁在整段全邊坡形成后才進行錨索框架梁施工，應自上而下分層（每一層邊坡縱向上分段）開挖及時防護。

對鉆進設計錨固段所揭露地質情況與設計不相符時，鉆孔需要加深長度，以保證錨固段持力層達到有效的錨固應力。當孔口為松散巖土體時，注漿前可在孔口設止漿閥。錨索承壓板與框架梁主筋綁扎連接在一起，以保證施工后能承受最大錨固力（≤600 kN）。對框架梁底部所在坡面存在的凹陷，立模時要加厚到巖面，與框架梁混凝土一次性澆筑成型，模板不得有懸空或用石塊支墊等。

在施工前應按設計錨索數量的3%進行錨固試驗，以確定合理的施工工藝。錨固試驗的拉拔力不應小于預應力錨索的超張拉力。錨索必須做好防銹、防腐處理，張拉段錨索需涂防腐劑。預應力錨索張拉錨固后，錨頭部分應除銹并涂防腐劑，再用C30混凝土封錨。

4 結束語

山區路塹高邊坡防護采取框架梁預應力錨索施工技術，有效地解決了山區地形陡峭放緩邊坡施工難、開挖抗滑樁對邊坡擾動大、生態環境破壞嚴重等問題，保證了施工安全，提高了施工質量，有利于保證邊坡穩定。其在公路、鐵路、市政、機場等路塹邊坡防護中都具有一定的應用價值，社會經濟效益十分突出，具有廣泛的推廣應用前景。

參考文獻

[1] 侯霽.淺談預應力錨索技術在公路邊坡施工中的應用[J].科學與財富，2018（18）：265.

[2] DL/T 5083－2019 水電水利工程預應力錨固施工規范[S].

[3] 林楠.預應力錨索框架梁技術在高邊坡防護中的研究與應用[J].市政技術，2020（Z1）：76-79，83.