論預(yù)應(yīng)力錨索在巖土邊坡工程治理中的運(yùn)用分析

方潤(rùn)林

(深圳市巖土綜合勘察設(shè)計(jì)有限公司廣東深圳518000)

論預(yù)應(yīng)力錨索在巖土邊坡工程治理中的運(yùn)用分析

方潤(rùn)林

(深圳市巖土綜合勘察設(shè)計(jì)有限公司廣東深圳518000)

預(yù)應(yīng)力錨索能夠?qū)r土體施加壓力，改善巖土體的受力狀態(tài)，提高巖土體的強(qiáng)度，促進(jìn)巖土體的穩(wěn)定，其具有工序比較簡(jiǎn)單、施工效率高、質(zhì)量易控制、施工進(jìn)度快的優(yōu)勢(shì)。本文就預(yù)應(yīng)力錨索在巖土邊坡工程治理中的運(yùn)用進(jìn)行了分析探討。

預(yù)應(yīng)力錨索巖土邊坡工程治理

1　引言

通過(guò)鉆孔將錨索錨固在穩(wěn)定的地層中，然后在自由端進(jìn)行張拉，對(duì)鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力，從而對(duì)巖土層施加壓力對(duì)不穩(wěn)定巖土體進(jìn)行錨固，這種方法被稱為預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)。由于預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)利用預(yù)應(yīng)力的作用使巖土體自身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)處于密實(shí)狀態(tài)，能充分地發(fā)揮巖土體的自承能力，調(diào)節(jié)和提高巖土的自身強(qiáng)度和自穩(wěn)能力，減輕支護(hù)結(jié)構(gòu)的自重，節(jié)約工程材料，并能保證施工的安全與穩(wěn)定，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2　預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在邊坡工程中的運(yùn)用現(xiàn)狀

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，國(guó)家的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目日益增多，規(guī)模也越來(lái)越大。為滿足工程需要，須對(duì)建設(shè)場(chǎng)地進(jìn)行改造，在這些工程建設(shè)中形成了大量的人工邊坡。若是不能夠及時(shí)對(duì)邊坡進(jìn)行加固，將會(huì)發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，將嚴(yán)重危害人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)也會(huì)影響整個(gè)工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度，造成不必要的損失。

近年來(lái)，高邊坡的穩(wěn)定性成為一個(gè)十分突出的問(wèn)題。傳統(tǒng)的邊坡加固方法，如坡率法、修建擋墻等方法隨著邊坡高度的增加，不僅造價(jià)猛增，而且可靠性程度降低，當(dāng)邊坡超過(guò)一定的高度時(shí)，傳統(tǒng)的加固方法常常無(wú)法實(shí)施。預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)支護(hù)在邊坡治理中能發(fā)揮很好的作用，而且具有安全高、風(fēng)險(xiǎn)較低的優(yōu)勢(shì)。

所謂的預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)支護(hù)就是一種能夠進(jìn)行支持邊坡加固的復(fù)合型結(jié)構(gòu)。相比于傳統(tǒng)的支護(hù)方式，預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。一是通過(guò)錨索施加預(yù)應(yīng)力能夠主動(dòng)控制巖土體變形，調(diào)整巖土體應(yīng)力狀態(tài)，能充分地發(fā)揮巖土體的自承能力，減輕支護(hù)結(jié)構(gòu)的自重，節(jié)約工程材料；二是利用錨索支護(hù)能形成較大的坡度，可以減少土方開(kāi)挖，減少植被的破壞，有利于環(huán)境保護(hù)；三是錨索格構(gòu)施工設(shè)備較輕便，施工簡(jiǎn)便易行，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)底，可以分層分段施工，減小施工本身對(duì)邊坡體的擾動(dòng)，避免因施工不當(dāng)引起災(zāi)害的發(fā)生；四是可進(jìn)行邊坡動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，根據(jù)開(kāi)挖地質(zhì)情況及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)?？傊A(yù)應(yīng)力錨索在巖土邊坡工程治理中具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

3　錨索施工技術(shù)

3.1預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)

預(yù)應(yīng)力錨索主要由錨固段、自由段和錨頭三部分構(gòu)成。錨索的材料主要有鋼絞線、錨具、注漿材料。錨固段是錨索伸入滑動(dòng)面以下穩(wěn)定巖土體內(nèi)的部分，通過(guò)錨固體周圍地層的抗剪強(qiáng)度承受錨索所傳遞的拉力。錨固段通過(guò)灌漿使錨索與孔壁結(jié)成整體，而使孔周穩(wěn)固巖土體成為承受預(yù)應(yīng)力的載體。自由段是傳力部分，其下端為錨固段，上端為錨頭。自由段中的每根鋼絞線均被塑料套管所套護(hù)，為無(wú)粘結(jié)鋼絞線，灌漿僅使護(hù)套與孔壁連結(jié)，而鋼絞線可在套管自由伸縮，可將張拉段施加的預(yù)應(yīng)力傳遞到錨固段，并將錨固段的反力傳遞回錨頭。錨頭是將錨索固定于外錨結(jié)構(gòu)物上的鎖定部分，也是施加預(yù)應(yīng)力的張拉部件。錨頭由部分鋼絞線、承壓鋼墊板、錨具及夾片組成。

3.2邊坡開(kāi)挖修整

在施工過(guò)程中必須嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工放線，精確進(jìn)行開(kāi)挖邊線測(cè)設(shè)，首先采用機(jī)械按邊坡開(kāi)挖線開(kāi)挖毛坡（毛坡離開(kāi)挖線0.2m），形成一級(jí)坡面后再采用人工修整，修整邊坡面時(shí)，盡可能使邊坡保持平順狀態(tài)，避免邊坡出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，同時(shí)要將所有松動(dòng)的巖土體清除。

3.3坡面噴射混凝土

將邊坡修整好之后，在邊坡坡面鋪設(shè)低鍍鋅鐵絲網(wǎng)，接著在鋪設(shè)好的鍍鋅鐵絲網(wǎng)上噴射C20混凝土進(jìn)行護(hù)坡。用長(zhǎng)度與間距均為2m的呈矩形陣列布置的20mm螺紋鋼短錨桿進(jìn)行鐵絲網(wǎng)的固定，在固定好的鐵絲網(wǎng)上噴射厚度為0.1m的混凝土，噴射完成后使坡面保持平順。

3.4錨孔測(cè)放

邊坡施工需要采用邊挖邊加固的手段進(jìn)行施工，具體來(lái)說(shuō)就是分段分層開(kāi)挖防護(hù)，嚴(yán)禁一次性開(kāi)挖到底。錨孔測(cè)放需要嚴(yán)格根據(jù)工程設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，在坡面上進(jìn)行錨孔位置的測(cè)放，孔位誤差在±50mm范圍內(nèi)。

3.5潛孔鉆進(jìn)

鉆孔是錨索施工中控制工期的關(guān)鍵工序。為確保鉆孔效率和保證鉆孔質(zhì)量，通常采用潛孔鉆機(jī)進(jìn)行無(wú)水干鉆的方式，保障錨索施工不會(huì)對(duì)邊坡巖體本身的工程地質(zhì)條件造成改變與惡化，同時(shí)其又能夠使孔壁的粘結(jié)性能得到保障。

3.6錨孔清理及檢驗(yàn)

鉆進(jìn)到達(dá)所需深度后，不能立即停鉆，此時(shí)需要穩(wěn)鉆1～2min，以避免孔底尖滅、達(dá)不到設(shè)計(jì)孔徑及孔深的現(xiàn)象發(fā)生。鉆孔孔壁若有水體粘滯或者是沉碴，必須及時(shí)進(jìn)行清理。完成在鉆孔工作之后，使用高壓空氣將孔內(nèi)的水體或者是巖粉清除出孔外，從而避免降低孔壁巖土體與水泥砂漿之間的粘結(jié)強(qiáng)度。一般采用設(shè)計(jì)孔徑、鉆頭和標(biāo)準(zhǔn)鉆桿進(jìn)行孔深、孔徑的檢測(cè)，進(jìn)行檢測(cè)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)需要要監(jiān)理人員進(jìn)行觀測(cè)，此外，還需要對(duì)錨孔孔位、傾角以及方位進(jìn)行復(fù)查，待所有的錨孔施工分項(xiàng)工作檢測(cè)合格后，才可判定錨孔合格。

3.7錨索體制作及安裝

鋼絞線采用低松弛高強(qiáng)度且無(wú)粘結(jié)的預(yù)應(yīng)力鋼絞線。采用砂輪機(jī)進(jìn)行錨索下料的切割，要避免使用電焊切割。首先按照工程設(shè)計(jì)長(zhǎng)度采用無(wú)齒鋸將鋼絞線鋸斷，接著將其上面的油污與銹斑清除，最后進(jìn)行防腐處理工作。在鋼絞線的自由段涂防腐劑，先涂刷無(wú)氯石油瀝青，待瀝青徹底硬化后，再將黃油涂到套塑料螺旋套管上。由錨頭、自由段和錨固段這三部分構(gòu)成錨的索體，將導(dǎo)向尖錐安置在最前段，每隔1m處安放錨固段擴(kuò)展環(huán)以及定位片；自由段每隔1m設(shè)置一處長(zhǎng)為0.1m的緊箍環(huán)，將鋼絞線穿過(guò)其內(nèi)部。不得直接將制好的錨索放在泥土上，要避免錨索粘到油污、泥土等雜物，檢查鉆孔內(nèi)無(wú)掉塊之后才能進(jìn)行安裝。完成鉆孔后，要在24h內(nèi)進(jìn)行錨孔注漿與錨索安裝工作。

3.8錨固注漿注漿

經(jīng)試驗(yàn)之后選后施工配合比最佳的水泥砂漿。要嚴(yán)格控制水泥砂漿的質(zhì)量，水泥標(biāo)號(hào)要大于42.5#，將凈化的河砂過(guò)篩分選，砂漿攪拌好之后需要再次過(guò)篩，盡可能避免水泥結(jié)塊堵塞管路。使用孔底注漿法，在注漿壓力為2.0MPa左右的條件下從孔底開(kāi)始注漿。注漿過(guò)程中要不斷緩慢進(jìn)行砂漿攪拌，砂漿灌注呈現(xiàn)飽滿密實(shí)的狀態(tài)。施工中，使用二次劈裂注漿技術(shù)進(jìn)行施工，從而使地層錨固力得到提高。

3.9錨索張拉及鎖定、封錨

錨墩制作是在錨索注漿工作完成后才展開(kāi)的，錨墩使用C30鋼筋混凝土整體澆筑，最大程度地使坡面與錨墩之間緊密貼合，錨索與外表面呈現(xiàn)垂直狀態(tài)。等到孔內(nèi)砂漿的強(qiáng)度達(dá)到其設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度的80%后就可以進(jìn)行張拉。張拉之前，要對(duì)錨頭等設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)檢查，檢查確認(rèn)合格后清除其上面的污銹。使用以拉力控制為重點(diǎn)，輔助以伸長(zhǎng)量校核的施工方法進(jìn)行施工。張拉之前要標(biāo)定張拉千斤頂油泵，同時(shí)還要保證錨具以及夾片等工具合格。繪制出千斤頂壓力以及出力表壓強(qiáng)曲線，對(duì)錨索張拉時(shí)的值應(yīng)小于千斤頂最大出力進(jìn)行標(biāo)定。進(jìn)行錨索張拉時(shí)要根據(jù)設(shè)計(jì)，分單元使用差異分步張拉法進(jìn)行張拉。在錨索鎖定后48h內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力明顯損失時(shí)，需要進(jìn)行補(bǔ)償張拉。完成補(bǔ)償張拉后，在錨具處開(kāi)始量起，留出長(zhǎng)越5～10cm的鋼絞線，采用機(jī)械切割的方式將不需要的部分截去，尤為重要的是，嚴(yán)禁使用電弧燒割。最后將防腐劑涂在錨頭部分，接著使用C15混凝土進(jìn)行封閉，這樣既能防止銹蝕，同時(shí)又能兼顧工程整體的美觀。

3.10預(yù)應(yīng)力錨索驗(yàn)收試驗(yàn)

用于驗(yàn)收試驗(yàn)的錨索數(shù)量要大于工作錨索總數(shù)的5%，且最少3根，抽查用于驗(yàn)收試驗(yàn)的錨索需要依據(jù)代表性與普遍性的原則進(jìn)行隨機(jī)抽樣。

3.11錨索的長(zhǎng)期觀測(cè)

在錨索施工完成之后，為了進(jìn)一步探究錨桿的位移變化以及預(yù)應(yīng)力的損失情況，以便于更好地確定錨索的性能，這就需要對(duì)錨桿進(jìn)行長(zhǎng)期的觀察與監(jiān)測(cè)。錨索張拉鎖定之后的一個(gè)月內(nèi)需要進(jìn)行每日觀測(cè)，在2到3個(gè)月期間每一周要進(jìn)行一次觀測(cè)，4到6個(gè)月期間每個(gè)月需要進(jìn)行3次觀測(cè)，7個(gè)月到1年期間每年至少進(jìn)行兩次觀測(cè)；一年之后只需要每個(gè)月進(jìn)行一次觀察即可。在不斷觀察的過(guò)程中，若是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題需要立即進(jìn)行處理，待問(wèn)題解決之后也不可以掉以輕心，還需要進(jìn)行繼續(xù)觀測(cè)。

4　結(jié)束語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)是通過(guò)對(duì)鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力，從而對(duì)巖土層施加壓力對(duì)不穩(wěn)定巖土體進(jìn)行錨固。預(yù)應(yīng)力錨索能充分地發(fā)揮巖土體的自承能力，調(diào)節(jié)和提高巖土的自身強(qiáng)度和自穩(wěn)能力，減輕支護(hù)結(jié)構(gòu)的自重，節(jié)約工程材料，具有工序比較簡(jiǎn)單、施工效率高、質(zhì)量易控制、施工進(jìn)度快的優(yōu)勢(shì)。預(yù)應(yīng)力錨索在巖土邊坡工程治理中具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

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F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-474-2