談高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)

李東升

山體滑坡或土石滑落在中國(guó)南方的很多區(qū)域由于自然和人為的各種因素影響經(jīng)常發(fā)生，是山區(qū)鐵路、公路的主要病害之一，對(duì)山區(qū)鐵路、公路建設(shè)和交通設(shè)施危害極大。新建杭甬鐵路客運(yùn)專線五峰寺隧道入口由于地處廢礦遺留的邊坡處，在施工過程中就出現(xiàn)了山體滑坡和碎石滾落現(xiàn)象，但通過細(xì)致的地質(zhì)調(diào)查、鉆探，分析山體滑坡的原因，采取了預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)合坡面主動(dòng)防護(hù)的綜合治理方案，取得了良好的效果。

1 工程實(shí)例

新建杭甬鐵路客運(yùn)專線五峰寺隧道入口處由于浙江省寶業(yè)集團(tuán)廢礦治理工程施工，致使隧道進(jìn)口頂部形成一近乎直立臺(tái)階狀坡面，坡頂距離隧道拱頂約為60 m，坡度約為1∶0.3～1∶0。為保證坡體穩(wěn)定性以及減小其對(duì)今后運(yùn)營(yíng)安全的影響，設(shè)計(jì)采取了先對(duì)坡面進(jìn)行刷坡處理并清除表面危石，之后采用預(yù)應(yīng)力錨索+坡面設(shè)主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)對(duì)此邊坡進(jìn)行加固防護(hù)。本文僅著重介紹預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)。

2 主要工程材料

2.1 錨索體材料規(guī)格及參數(shù)

預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):錨索按設(shè)計(jì)要求采用3根φ15.24 mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線制作，鋼絞線強(qiáng)度Rb=1 860 MPa、張拉控制力為930 MPa，采用OVM15-3型錨具鎖定。

1)預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用無錫金羊金屬制品有限公司生產(chǎn)的φ15.24 mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線。2)錨具和墊板:錨具采用開封泰利預(yù)應(yīng)力有限公司生產(chǎn)的OVM15-3型錨具，墊板采用200 mm×200 mm厚15 mm鋼板加工而成。3)錨索體結(jié)構(gòu):預(yù)應(yīng)力錨索體由承壓板、自由段、錨固段和張拉段四部分組成。

2.2 水泥

錨索體注漿水泥采用浙江金首水泥有限公司生產(chǎn)的525號(hào)旋窯普硅水泥。所用水泥必須取樣送檢合格后方可使用。

2.3 外加劑

為了提高早期強(qiáng)度且不影響后期強(qiáng)度，縮短錨索施工周期，增加漿體流動(dòng)性，采用了蘇州生產(chǎn)UNF-5型高效減水劑(最佳摻量為水泥重量的0.6%)。

3 預(yù)應(yīng)力錨索施工要點(diǎn)

主要施工工藝流程為:邊、仰坡坡面清理→腳手架搭設(shè)→孔位測(cè)放→鉆機(jī)就位→鉆孔、清孔→錨索制作、安裝→注漿→澆筑錨墩→錨索張拉、補(bǔ)張拉→鎖定→封錨。

3.1 坡面處理

在施作預(yù)應(yīng)力錨索前必須對(duì)隧道進(jìn)口仰坡進(jìn)行處理，清理坡面及坡頂松動(dòng)巖石和危石。由于該工點(diǎn)為采石場(chǎng)，其既有開挖面不規(guī)則，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，如坡面巖體穩(wěn)定，可按穩(wěn)定巖體坡面進(jìn)行錨索的施工，禁止爆破，以減少對(duì)既有邊坡的擾動(dòng)。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀察，第三、四臺(tái)階巖體基本穩(wěn)定，在施工預(yù)應(yīng)力錨索前只需將表面危石、浮石處理后即可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索施工;第二臺(tái)階左右兩側(cè)巖體較為破碎，局部有裂隙，在施工前應(yīng)先清除其表面危石、浮石后，采用“錨、網(wǎng)、噴”將其封閉，再進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索施工。

3.2 腳手架搭設(shè)

腳手架搭設(shè)應(yīng)在仰坡按設(shè)計(jì)要求完成刷坡和防護(hù)后進(jìn)行。均采用φ50×3.5 mm鋼管進(jìn)行搭設(shè)。

腳手架搭設(shè)應(yīng)根據(jù)坡面實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，內(nèi)側(cè)必須緊貼坡面，并在坡面上按1.2 m×1.2 m設(shè)置錨桿與腳手架連接牢固。腳手架必須配合施工進(jìn)度進(jìn)行搭設(shè)，一次搭設(shè)高度不應(yīng)超過相鄰連接錨桿以上兩步，保證搭設(shè)過程中穩(wěn)定。

3.3 錨孔測(cè)放

根據(jù)“五峰寺隧道進(jìn)口仰坡坡面防護(hù)正面展式圖”，按設(shè)計(jì)要求，將錨孔位置準(zhǔn)確的測(cè)放在坡面上，孔位偏差不得超過±20 mm。

3.4 鉆孔設(shè)備

采用潛孔鉆鉆進(jìn)成孔。鉆孔孔徑為130 mm。

3.5 鉆機(jī)就位

根據(jù)坡面測(cè)放孔位，準(zhǔn)確安裝固定鉆機(jī)，并嚴(yán)格認(rèn)真進(jìn)行機(jī)位調(diào)整，確保錨孔開鉆就位縱橫誤差不超過±50 mm，高程誤差不超過±100 mm，鉆孔傾角和方向符合設(shè)計(jì)要求，傾角允許誤差±1.0°，方位允許誤差 ±2°。

3.6 鉆進(jìn)方式

鉆孔要求干鉆，禁止采用水鉆，以確保錨索施工不致于惡化邊坡巖體的工程地質(zhì)條件和保證孔壁的粘結(jié)性能。鉆孔速度根據(jù)使用鉆機(jī)性能和錨固地層嚴(yán)格控制，防止鉆孔扭曲和變徑，造成下錨困難和其他意外事故。

3.7 鉆進(jìn)過程

鉆進(jìn)過程中應(yīng)對(duì)每個(gè)孔的地層變化，鉆進(jìn)狀態(tài)(鉆壓、鉆速)、地下水及一些特殊情況做好現(xiàn)場(chǎng)施工記錄。如遇到塌孔、縮孔等不良鉆進(jìn)現(xiàn)象時(shí)，須立即停止鉆進(jìn)，及時(shí)進(jìn)行固壁灌漿處理(灌漿壓力0.1 MPa～0.2 MPa)，待水泥漿初凝后重新掃孔鉆進(jìn)。錨孔傾角為 20°。

3.8 孔徑孔深

鉆孔的孔徑、孔深要求不得小于設(shè)計(jì)值。為確保錨孔直徑，要求實(shí)際使用鉆頭直徑不得小于設(shè)計(jì)孔徑。為確保鉆孔深度，要求實(shí)際鉆孔深度大于設(shè)計(jì)深度0.2 m以上。

3.9 錨孔清理

鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，不能立即停止鉆進(jìn)，要求穩(wěn)鉆1 min～2 min，防止孔底尖滅，達(dá)不到設(shè)計(jì)孔徑。鉆孔孔壁不得有沉碴及水體粘滯，必須清理干凈，在鉆孔完成后，使用高壓風(fēng)將孔內(nèi)巖粉及水體全部清除出孔外，以免降低水泥砂漿與孔壁巖體的粘結(jié)強(qiáng)度。若遇錨孔內(nèi)有承壓水流出，待水量、水壓變小后方可安裝錨筋與注漿，必要時(shí)在周圍設(shè)置排水口進(jìn)行處理。

3.10 錨孔檢驗(yàn)

錨孔鉆進(jìn)結(jié)束后，須經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理對(duì)孔深、孔位、傾角和方向檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行下道工序施工。并在孔口處安裝長(zhǎng)0.5 m外徑為130孔口定位鋼管。

3.11 預(yù)應(yīng)力錨索參數(shù)校驗(yàn)

錨索施工前應(yīng)進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，取得錨固段地層與砂漿錨固體間的極限抗剪強(qiáng)度，以確定設(shè)計(jì)參數(shù)是否滿足錨固工程的穩(wěn)定、安全的需求，進(jìn)而確定是否需要進(jìn)行錨固段長(zhǎng)度修正。拉拔試驗(yàn)必須有施工單位、監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位相關(guān)人員共同參與并驗(yàn)收。

3.12 錨索體制作

錨索制作應(yīng)按設(shè)計(jì)孔深進(jìn)行制作并進(jìn)行編號(hào)，確保錨索編號(hào)與孔號(hào)一致。錨索按設(shè)計(jì)要求采用3根φ15.24 mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線制作，制作錨索時(shí)，鋼絞線的下料長(zhǎng)度為:錨固段+自由段+1.5 m外露張拉段。鋼絞線均采用無齒鋸切割。

錨索應(yīng)進(jìn)行防銹、防腐處理。錨固段錨索應(yīng)清污防銹，錨索自由段應(yīng)涂防腐劑、外套φ22 mm聚乙烯塑料套管隔離防護(hù)。張拉段錨索也應(yīng)涂防腐劑，并套波紋管。鋼絞線全長(zhǎng)每隔1.0 m設(shè)置一個(gè)擴(kuò)張環(huán)，錨固段在兩擴(kuò)張環(huán)間用鐵絲扎緊，擴(kuò)張環(huán)應(yīng)用鐵絲固定。

3.13 錨索體安裝

安裝錨索前必須核對(duì)錨索編號(hào)與孔號(hào)是否一致，確認(rèn)無誤后，再以高壓風(fēng)清孔一次，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理合格后即可安裝錨索。安裝前，要確保每根鋼絞線順直，不扭不叉，排列均勻，除銹、除油污，對(duì)有死彎、機(jī)械損傷及銹坑處必須剔除。

安裝錨索時(shí)必須注意以下幾點(diǎn):

1)檢查定位止?jié){環(huán)和限漿環(huán)的位置。2)檢查排氣管的位置和通暢情況。3)安裝錨索時(shí)，當(dāng)定位止?jié){環(huán)到達(dá)孔口時(shí)，停止推送，安裝注漿管和單向閥門。4)錨索安裝到位后，再檢查一遍排氣管是否通暢，若不通暢，拔出錨索重新安裝。5)用鋼尺量出孔外露出的鋼絞線長(zhǎng)度，計(jì)算孔內(nèi)錨索長(zhǎng)度(誤差控制在50 mm范圍內(nèi))，確保錨固長(zhǎng)度。

3.14 注漿

錨索孔注漿材料為M35水泥砂漿。注漿采用孔底返漿法，注漿壓力不小于0.6 MPa～0.8 MPa。孔內(nèi)注漿為一次注漿，砂漿灌注應(yīng)飽滿密實(shí)，水泥砂漿凝固收縮后，孔口應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿。

3.15 錨墩施工

錨墩是一個(gè)受壓構(gòu)件，它把錨具的集中荷載傳遞到巖面。此外，錨墩還具有調(diào)整巖面受力方向的作用，為了使錨墩上表面、錨頭與錨索軸線垂直，在澆筑混凝土前必須先將墊板與孔口定位鋼管正交焊接在一起。

3.16 張拉

張拉必須在錨孔注漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后進(jìn)行，張拉前必須對(duì)張拉等進(jìn)行標(biāo)定，避免出現(xiàn)應(yīng)力誤差。

錨索張拉分五級(jí)進(jìn)行，各級(jí)張拉力分別為設(shè)計(jì)張拉力的25%，50%，75%，100%，110%，每級(jí)間隔 2 min ～5 min，最后一級(jí)間隔30 min，并分別記錄每級(jí)張拉時(shí)鋼絞線伸長(zhǎng)量。為克服地層徐變等因素造成的預(yù)應(yīng)力損失，第一次張拉鎖定后30 d左右，進(jìn)行一次補(bǔ)償張拉，然后鎖定，切除多余鋼絞線，用混凝土封錨。

3.17 封孔注漿

注漿管從預(yù)留孔插入，直至管口進(jìn)入錨固段約50 mm時(shí)開始注漿。孔內(nèi)的空氣經(jīng)由設(shè)在定位止?jié){環(huán)的排氣管排出。

3.18 外部保護(hù)

封孔注漿后，從錨具量起50 mm鋼絞線，其余部分全部切除，在其外部包覆厚度不小于50 mm的C30混凝土封錨。待坡面整治完畢并清理后即可對(duì)錨頭刷漆并在其上噴涂錨索編號(hào)。

4 兩點(diǎn)體會(huì)

1)本工點(diǎn)地質(zhì)復(fù)雜，因而在施工中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)錨索鉆孔巖層的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)變化及時(shí)與設(shè)計(jì)院聯(lián)系，調(diào)整錨索長(zhǎng)度或加密錨索，以保證其可靠性和安全性。

2)水對(duì)滑坡體影響巨大，為避免滑坡，造成損失應(yīng)做好施工過程中的臨時(shí)排水、疏水措施。

5 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力錨索加固危險(xiǎn)高邊坡，具有受力條件好，技術(shù)先進(jìn)、設(shè)計(jì)位置靈活、節(jié)省投資和施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，并能根據(jù)邊坡情況動(dòng)態(tài)調(diào)整預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)參數(shù)，既有效保證了巖體的穩(wěn)定性，又給施工創(chuàng)造了安全條件，適用于鐵路、公路高邊坡加固及結(jié)構(gòu)傾斜、不良地質(zhì)病害的治理。本工程自2010年5月28日開工，至當(dāng)年年底完工，施工后經(jīng)過近1年的位移觀測(cè)，平面位移及沉降量均滿足要求，并歷經(jīng)多次暴雨，邊坡防護(hù)均保持完好，達(dá)到加固效果。可見采用預(yù)應(yīng)力錨索治理高邊坡病害已取得了明顯的工程效益，其應(yīng)用前景必將更加光明。

［1］ CECS 22∶2005，巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］ GB/T 5224-2003，預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線［S］.

［3］ GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］ 杭甬鐵路客運(yùn)專線五峰寺隧道進(jìn)口仰坡、高邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)圖［Z］.

［5］ 杭甬鐵路客運(yùn)專線設(shè)計(jì)文件［Z］.

［6］ 張立剛.邊坡加固錨索預(yù)應(yīng)力損失因素與實(shí)例分析［J］.山西建筑，2010，36(8):114-115.