高邊坡防護中預應力錨索的施工要點探析

江慧元

（江西省地質(zhì)調(diào)查勘查院，南昌 330025）

1 工程概況

某水電站位于金沙江上游，由核工業(yè)華東某工程勘察院承擔水電站尾水洞出口邊坡施工任務，施工范圍為高程2 715.20～2 791.92 m 的邊坡，邊坡上部發(fā)育3 處危巖體和1處危石群，需在尾水出口邊坡開挖前先行處理。根據(jù)設計方案，邊坡2 715.20 m 高程以上設計支護結(jié)構(gòu)，防護類型主要有淺層錨噴支護、深層錨索支護、馬道鎖口錨桿、邊坡開口線鎖口錨桿束、坡頂截排水溝、柔性防護網(wǎng)等，其中，深層錨索支護設計預應力錨索516 束。該工程邊坡2 745 m 高程以上為基巖陡壁，坡度在40°～60°；2 745 m 高程以下至金沙江邊為崩坡積塊碎石土，基巖巖性為華力西期花崗閃長巖，巖石致密堅硬，風化較弱。結(jié)合開挖施工方法，錨索采用隨層支護方式進行。

2 高邊坡防護中預應力錨索的基本原理

高邊坡防護中預應力錨索施工實踐中，常用的工具包括錨墊板、保護帽、錨具。其中，錨具是高邊坡防護中固定錨索位置的重要工具，能夠在后期張拉錨索的過程中避免錨索出現(xiàn)位移，將其固定在特定位置內(nèi)，同時促進支護區(qū)域內(nèi)張拉力的傳遞，確保各坡段受力的均勻性[1]。高邊坡防護中，預應力錨索的基本原理是用錨索承受邊坡區(qū)域的外力加固該區(qū)域的土體結(jié)構(gòu)，為邊坡施工打好基礎。

3 高邊坡防護中預應力錨索的應用優(yōu)勢

預應力錨索是新時期處理高邊坡施工問題的重要技術(shù)手段，能夠針對性地改善高邊坡的受力情況，使其具有較強的穩(wěn)定性，能夠預防高邊坡施工過程中的坍塌、失穩(wěn)風險。相較于其他防護技術(shù)，預應力錨索的應用范圍較廣，可用于各類工程項目的邊坡防護，同時有助于減少邊坡施工量，節(jié)約施工時間[2]。除此之外，預應力錨索施工技術(shù)還能在高邊坡施工中分散各區(qū)域的荷載力，從而通過調(diào)節(jié)邊坡受力的方式，預防因荷載過大而導致的塌方情況。在高邊坡防護施工中突出預應力錨索的技術(shù)優(yōu)勢，還應提前分析錨索加固的基本要求，計算其規(guī)格參數(shù)。

4 預應力錨索高邊坡防護的施工要點

4.1 鉆孔

高邊坡防護作業(yè)中，鉆孔是預應力錨索施工技術(shù)的基礎工作，鉆孔時可用的設備包括QZJ-100B 鉆機和錨索鉆機。（1）施工人員應基于高邊坡施工設計圖紙，使用全站儀放樣并確定孔位，之后可在指定位置將鉆機布設安裝，同時調(diào)整鉆機的各項參數(shù)，以及鉆頭的傾角、方位角，固定后鉆孔。鉆孔過程中的開孔偏差應控制在100～200 mm，鉆入偏差應控制在3°以內(nèi)，孔的斜度一般不得超過孔深的2%，孔徑應與設計值相符。而鉆孔時的終孔應控制在合理深度，不得超過40 cm，孔徑的允許誤差約為10 mm。（2）使用專用孔道扶正器進行對穿孔的鉆孔施工。鉆孔過程中，施工人員可采用BUZ-D 型多點照像測斜儀作為孔道的測斜設備，并每隔10 m 在鉆孔內(nèi)進行分段測斜。測斜過程中需要同時量測、記錄孔道內(nèi)的曲線坐標。然后用曲線數(shù)據(jù)處理軟件計算孔道偏差。若發(fā)現(xiàn)孔道存在偏差，施工人員應及時優(yōu)化鉆機風壓、鉆進壓力、扶正器位置等施工參數(shù)，及時糾偏，使其精度達到設計要求。（3）鉆孔作業(yè)完成后，若出現(xiàn)端頭錨孔深度達到設計深度，內(nèi)錨段卻處于破碎或斷層等情況時，還應適當延長鉆孔深度，確保鉆進至穩(wěn)定地層后方可停止。

4.2 錨索制作

4.2.1 錨索加工

鋼絞線進場時，應對其進行質(zhì)量驗收，驗收無誤后登記其編號。鋼絞線開盤前先固定牢固后將外包裝拆除，再抽芯放線，然后進入鋼絞線下料環(huán)節(jié)。鋼絞線下料通常會在專用工作臺上完成，下料長度應符合鉆孔深度及高邊坡防護施工圖紙設計，或按照鉆孔深度加上錨具厚度、千斤頂工作長度、墊座厚度和20 cm 調(diào)節(jié)長度截取。正式下料前應注意鋼絞線表面有無損傷，同時用專用儀器設備將鋼絞線截斷，確保鋼絞線截斷后不存在三頭、切口不齊等問題。

在此基礎上，對于部分無黏結(jié)錨索，施工人員應按照高邊坡防護中錨固段的設計長度去除PE 塑料保護管，清洗油脂，使其長度誤差控制在1 cm 以內(nèi)。去除外層的保護管時，可結(jié)合實際情況，應用人工拉拔、電工刀的方法將外層保護管剔除。清洗保護管中的油脂時，需要使用專業(yè)工具。施工人員可借助專用工具將鋼絞線松開，逐個清洗。清潔后用不會損傷鋼絞線的棉紗吸干水分和剩余油脂。經(jīng)檢測確定鋼絞線干凈后，可將其投入使用。在此過程中，使用人員還應在鋼絞線套管切口端頭處用膠帶纏封，避免出現(xiàn)漏漿的情況。

4.2.2 錨索制作

確定無黏結(jié)錨索滿足高邊坡防護設計要求后開始錨索制作：（1）現(xiàn)場編制鋼絞線，編束時可在編束儲料架上將鋼絞線順次平鋪，并按照施工圖穿好架線環(huán)及其他附件，隨后開始編簾扎束。距離錨索錨固段約1 m 的地方，施工人員可安裝對中隔離架，然后在錨固段中心位置使用無鋅鉛絲將隔離架綁扎起來。而在錨索張拉段，相關(guān)人員應在距離錨固端2 m 處布設隔離架，然后在間隔1 m 處綁扎隔離架，綁扎過程中應確保綁扎的牢固性。（2）施工人員可將灌漿管、鋼絞線捆扎，綁扎時確保二者相互平行。綁扎后可用塑料支架分離鋼絞線和塑料管，塑料支架與錨固段的距離約為0.75 m。和錨索張拉自由段的距離為3.0 m 時，施工人員可用膠帶將連接錨固段、自由張拉段的鋼絞線和PE 套管纏綁在一起，避免在錨索制作過程中出現(xiàn)漿液浸入的情況。（3）將導向管布設在錨索端頭，然后借助錨索和鐵絲將其固定，再使用環(huán)氧水泥將二者膠結(jié)。而錨索尾端則需要結(jié)合鋼絞線的排列順序依次編簾，且間隔2.5 m 范圍內(nèi)應避免使用隔離支架。

4.3 錨索安裝

1）鋼絞線組裝完畢后，可將其裝入波紋管內(nèi)，靠近內(nèi)錨固段的波紋管頂端應使用PE 塑料端帽封口。在此期間，可將其中一根塑料灌漿管伸出端帽外，作為波紋管外部灌漿管，另一根塑料管處于端帽內(nèi)，并距端帽0.1 m 的間隔，作為波紋管內(nèi)部的灌漿管。波紋管外側(cè)安置外部定心器，便于確定錨索是否處于鉆孔中心區(qū)域，但需要在波紋管周邊預留后期安裝錨索的空間，同時使波紋管管身可以均勻涂抹一定厚度的灌漿膠結(jié)體。在此過程中，定心器與錨固端的距離一般為1.5 m，與自由端的距離為3 m。

2）安裝錨索時，應在錨索入孔前期，使用高壓風沖洗孔道，清洗、風干孔道后，施工人員可將錨索體轉(zhuǎn)移到鉆孔區(qū)域，使用人工及液壓自動送索裝置等方式將其送入孔內(nèi)。索體就位后及時將錨索外露部分包裹，以防污損。

3）錨墩施工。高邊坡防護施工中，錨墩施工尤為重要，錨墩所用的混凝土應為C35，實際配比應在試驗分析后確定，配制完畢后使用6 m3混凝土攪拌車將其運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，使用振搗器振實澆筑。澆筑前，施工人員需要將混凝土澆筑區(qū)域打毛并清潔，同時布設鋼筋網(wǎng)片、套管、孔口墊板等設施，隨后正式澆筑混凝土，鋪裝錨墊板。鋪設錨墊板時，施工人員應使墊板結(jié)構(gòu)與孔道軸線垂直，套管則需要與墊板結(jié)構(gòu)相互對稱，套管、墊板固定后，將二者之間的孔隙進行密封。

4.4 錨索灌漿

基于高邊坡防護工程的預應力錨索技術(shù)，錨索灌漿是該技術(shù)的施工要點之一。該工程無黏結(jié)錨索灌漿采用兩次注漿，注漿時間分別在下錨索后與混凝土澆筑外錨墩前。施工人員需要在孔口封閉后在全孔進行一次性注漿，經(jīng)檢驗確定錨索張拉合格后可二次封孔，同時回填漿液。

該水電站尾水洞出口邊坡施工中，制漿設備為JJS200 漿液攪拌機、2SNS 灌漿泵，漿液為M30 純水泥漿，水泥漿水灰比為0.4～0.45。注漿時可基于排氣法，對于下傾錨索，施工人員可直接在孔底插入注漿管，使?jié){液從孔底注入鉆孔內(nèi)。在此過程中，注漿漿液會自下而上地從灌漿管緩慢灌注，順利地排氣、返漿，灌漿壓力應控制在0.3～0.5 MPa。對于仰孔錨索，注漿作業(yè)中還應從止?jié){環(huán)處將漿液注入，并利用空氣產(chǎn)生的壓力使其注入孔底，經(jīng)孔底的排氣管排出。

灌漿管進漿時，還應將壓力表布設在排氣管上。然后采用壓循環(huán)灌漿工藝，直接在注漿過程中敞開排氣管，使?jié){液、鉆孔內(nèi)的水汽順利排出。漿液回流后，施工人員應及時將排氣閥關(guān)閉，將回漿壓力控制在0.4 MPa 以上，吸漿率不高于1 L/min，滿足兩個以上條件后可在屏漿30 min 后結(jié)束灌漿作業(yè)。但灌漿漿液溫度保持在5～40 ℃，若周圍氣溫低于5℃，還需對制漿系統(tǒng)、灌漿機械、輸漿管線進行保溫處理。

4.5 錨索張拉

錨索張拉是高邊坡支護中預應力錨索技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。具體的張拉操作如下：

1）分別安裝千斤頂、錨板、工具錨、夾片等錨索張拉所需的工具。但在安裝前，施工人員應及時清潔錨板錐形孔和夾片，保證張拉過程中可以順利將工具錨卸下。對于張拉時所用的工具夾片，施工人員可在夾片表面涂抹潤滑劑。此外，錨板上雛形孔、工作錨上的雛形孔排列位置應保持一致，張拉期間，還應避免與千斤頂穿心孔內(nèi)鋼絞線相互交叉。

2）正式張拉前，可通過施加張拉荷載的方式預緊鋼絞線，張拉荷載控制值約為30 kN，鋼絞線受力均勻后開始張拉錨索。拉力控制是錨索張拉的關(guān)鍵，施工人員需要準確記錄、校核錨索伸長值。在該水電站尾水洞出口邊坡施工中，錨索張拉時鋼絞線的預緊值分別為25%、50%、75%、100%、105%。

3）由于部分拉力較為分散的錨索中鋼絞線長度存在較大差異，需要通過以下方式保證張拉結(jié)果：（1）按照錨索的總預緊力，分別預緊單根鋼絞線。然后根據(jù)最短鋼絞線的長度值，分別計算其他鋼絞線的理論伸長量，并應用單根張拉方法，分別按照鋼絞線伸長量將鋼絞線張拉到位。（2）施工人員在分別預緊單根鋼絞線后，可基于錨索設計荷載分析單根鋼絞線張拉時需要的應力，同時按照張拉程序規(guī)范地完成單根張拉工作。施工人員需要準確標記單根鋼絞線，并提前注明鋼絞線長度、張拉力等張拉參數(shù)。

4）張拉錨索時，施工人員應將每分鐘的升荷控制在設計應力的1/10，卸荷每分鐘需要小于設計應力的1/5。鎖定錨索后，錨索應力在48 h 后若沒有下降到設計值的10%，還應通過補償張拉的方式，使錨索應力符合設計要求。

4.6 外錨頭保護

錨索孔口灌漿結(jié)束后，應在錨板外預留約15 cm，然后用砂輪切割其他多余的鋼絞線。之后，施工人員可根據(jù)施工圖紙，通過混凝土澆筑的方式封閉保護錨頭。澆筑混凝土前，需要提前清理錨具、鋼絞線外露頭、鋼墊板上的銹蝕和水泥漿液，并對錨墩、錨頭區(qū)域的混凝土澆筑面進行鑿毛處理，處理完畢后涂刷環(huán)氧基液。

5 結(jié)語

綜上所述，高邊坡防護施工中預應力錨索的技術(shù)優(yōu)勢尤為明顯，可有針對性地調(diào)整邊坡受力，預防高邊坡施工風險，增強邊坡區(qū)域土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。但是為確保預應力錨索加固處理的可靠性，還應結(jié)合高邊坡的施工設計要求，明確預應力錨索的施工要點，規(guī)范鉆孔、錨索張拉、錨索安裝及灌漿等環(huán)節(jié)的操作行為，保障預應力錨索的實施效果，確保高邊坡施工的安全性。