高边坡支护预应力锚索施工技术的

【摘 要】结合预应力锚索在某新建高速公路K56+260～K56+530段左侧山体路堑边坡防护的施工中的成功应用实例,从预应力锚索的钻孔、入孔等施工工艺入手,介绍预应力锚索在路堑边坡和地质条件复杂的情况下应用的施工方法.

【关 键 词】预应力锚索；注浆；变形监测

预应力锚索通过特殊手段将钢绞线变成长期处于高温状态下的受拉结构体,从而增强被土体锚固强度,改善岩体应力状态,提高岩体稳定性.该技术优点显著,目前在各等级的公路深挖路堑边坡支护中已广泛被采用.本文某新建高速公路K56+260～K56+530段左侧山体路堑边坡防护的施工中的成功应用预应力锚索方案,取得了良好的效果.

一、地质、地貌

某新建高速公路K56+260～K56+530段左侧山体陡峭,边坡高度为25～38m,地面自然坡度约35°,表层为砂粘土,含砂砾石；下为重风化层,呈碎裂结构.

二、结构设计原理

在路堑边坡竖向设钢筋混凝土地梁,在地梁上设间距为4m的预应力锚索,锚固在岩体稳固层内,通过施加预应力使地梁与锚索共同受力形成整体,加固路堑边坡.

三、预应力锚索施工的主材与机械

3.1锚索体材料规格及参数：（1）预应力钢绞线采用15.24mm高强度低松弛钢绞线,每批次送达工地后须抽样试验检测,其规格性能参数必须符合伸长率（%）≥3.5；破断拉力≥260.7；强度极限≥1860；伸长1%时的荷载≥234.6；（2）锚具和垫板：锚具根据预应力吨位采用XM15-4型锚具,垫板采用200mm×200mm厚15mm钢板加工而成；（3）锚索体结构：预应力锚索体由外锚墩、张拉段、锚固段和安全段四部分组成

3.2水泥：锚索体注浆用水泥采用万年青525#普硅水泥,其余使用425#普硅水泥.所用水泥必须取样送检合格后方可使用.

3.3砂、水：注浆砂采用自然砂筛出的细砂,其余用砂可用自然中砂.注浆用水宜用山谷泉水,其水质鉴定其氯化物含量应≤0.5%,硫酸盐含量应≤1%.

3.4外加剂：为了提高早期强度且缩短锚索施工周期,增加浆体流动性,加入UNF-5型高效减水剂.外加剂中,氯化物、硫酸盐和硝酸盐的总含量应≤0.1%,且不可同时使用多种外加剂.

3.5主要施工机具：①潜孔钻：主要的钻孔机械；②UBJ-0.8型注浆泵；③YCW系列穿心式千斤顶：用于张拉锚索.

四、预应力锚索施工要点

主要施工工艺流程为：清理坡面→钻机就位→钻孔→锚索入孔→注浆→浇筑锚墩→锚索张拉、补张拉→锁定→封锚→喷涂锚索编号.

4.1钻孔：锚孔钻进施工,搭设满足相应承载能力和稳固条件的脚手架,根据坡面测放孔位,准确安装固定钻机,并严格认真进行机位调整,确保锚孔开钻就位纵横误差不得超过±50mm,高程误差不得超过±100mm.钻孔采用风动干钻施工法,不能采用水钻.钻孔直径为130mm,孔深必须保证索孔嵌岩深度不小于设计嵌岩深度,孔比杆长0.3m,根据现场施工钻孔记录,随时调整钻孔深度.

4.2预应力锚索加工与安装：①锚索下料.首先对钢绞索进行调直,然后根据锚索长度L等于L1+1.2m（L1为终孔长度）截取钢绞线.钢绞线切割必须采用切割机进行,不准用电焊或气焊切割,以免损伤钢绞线；②锚索制作.对除锈、除油污的钢绞线进行严格质量检查,合乎要求后按设计量出锚固段和张拉段长度,做好标记进行编组；在锚固段上每米设置一个隔离对中支架,对中支架应保证其所在位置处锚索体的注浆覆盖层厚度≥10mm,对中支架表面基本平滑,避免损伤钢绞；③锚索体安装.安装锚索前再次认真核对锚索编号与孔位编号是否一致,确认无误后,前钻好的孔进行清孔,待终孔后,用高压风（0.2MPa～0.4MPa）将孔中余碴、岩粉及水全部清除出孔外；人工缓慢将锚索插入孔内,注意锚索顺直,不得左右摆动及扭转,用钢尺量出孔外露出的钢绞线长度,计算孔内锚索长度（必须保证锚索锚固段长度）.为避免锚索入孔后注浆管无法插入孔底,须将注浆管绑在锚索张拉段PVC管上,从锚固段隔离对中支架钢管内穿过,管口距离孔底约30～50cm,故注浆管应随锚索同时入孔安装.安装锚索时,为防止索体扭压弯曲,无对中支架的面朝上.

4.3注浆：由中心试验室提供注浆所用400#水泥砂浆配合比,其水灰比严格控制在0.4～0.6之间,并掺用水泥用量0.6%的UNF-5型高效减水剂,所需水泥为525#普硅水泥,砂为过筛的细砂,浆体pH值应≤12.5,以便在钢绞线表面形成钝化膜,阻止钢绞线腐蚀.

4.4外锚墩制作：原设计承压板为C30钢筋砼,外锚墩为0钢筋砼,为保证承压板和外锚墩同时浇筑成为整体式钢筋砼,经设计单位同意,将外锚墩0钢筋砼变更为与承压板同等级的C30钢筋砼.锚墩孔口处设置长2.0m、外径110mm的孔口定位铁管,并预留注浆孔和排气孔,定位铁管与锚垫板正交焊接,方可立模绑扎钢筋,浇筑砼.为缩短工期,砼中可掺入一定数量的早强剂.

4.5锚索张拉及锁定：锚索张拉前,需对张拉设备进行严格标定.张拉采用整体超张拉,张拉采用五级张拉,每次加载与卸载速率要平缓,并作好加荷和观测变形记录,第一次张拉后6～10天再进行一次补张拉,以便补偿锚索的松弛和地层的徐变引起的预应力损失,最后锁定至设计张力.

4.6封锚：张拉最终锁定后将锚具外多余的钢铰线须用机械切割,并应留长5cm-10cm外露锚索,以防滑落,然后用混凝土将锚垫板、锚具及外露的钢铰线封住.

4.7监控量测：针对此处高边坡高、陡、地质条件差且与相应地层岩性存在不相符等特殊条件,建设单位委托某研究院对施工现场长期进行高边坡变形监测与稳定性评价.在分析研究勘察、设计资料基础上,依据其地层岩性,断层和节理裂隙,结合施工中遇到的问题,建立坡体地表、深度位移监测体系,并对成果进行分析.

五、施工注意事项

（1）在高边坡的施工中应加强对锚索钻孔岩层的监控,发现地质变化及时调整锚索长度或加密锚索,以保证其可靠性和安全性.

（2）施工记录必须详细、真实反映施工现场情况,及时总结、积累经验；锚索锁定48h后,若发现有明显的预应力损失时,应进行补偿张拉.

（3）钻孔过程中,若发生卡钻、堵孔或塌孔现象,应立即停止检查,在孔中局部注浆后在同一位置二次造孔.

（4）高边坡施工中应注意防止水对边坡体影响巨大,为避免滑坡继续,造成损失,施工前应将做好边坡表面积水彻底排除,并应做好施工过程中的临时排水、疏水措施.

六、总结

本工程自正式开工后至竣工观测说明锚索加固整治后整个边坡基本稳定,此段线路高边坡防护结构变形方面作用显著稳定,进一步可见采用预应力锚索是边坡防护中的一种有效加固措施.