談壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索在高陡邊坡防護(hù)工程中的應(yīng)用

范菲菲

摘 要：該文通過(guò)對(duì)實(shí)例的具體分析與運(yùn)用，講述壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索這項(xiàng)技術(shù)在高陡邊坡防護(hù)工程中的實(shí)際應(yīng)用，并通過(guò)監(jiān)測(cè)最終表明邊坡處于穩(wěn)定的狀態(tài)。工程安全與質(zhì)量方面均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。文章介紹了壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)用在高陡邊坡防護(hù)中的情況并提出了改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：邊坡防護(hù)工程 預(yù)應(yīng)力錨索 壓力分散型

中圖分類(lèi)號(hào)：U417 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）09（b）-0025-02

在我國(guó)目前所有高速公路的施工過(guò)程中，設(shè)計(jì)師經(jīng)常會(huì)設(shè)計(jì)出路基兩側(cè)坡體上的高邊坡防護(hù)措施，這樣做的好處是不僅讓工程的質(zhì)量得到保證，也加強(qiáng)了高速公路運(yùn)營(yíng)之后的舒適性與安全性。此外，由于廣泛應(yīng)用了潛孔鉆技術(shù)，對(duì)無(wú)粘接鋼絞線(xiàn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)等，還對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索的結(jié)構(gòu)方面、材料方面及其施工工藝等方面都進(jìn)行了改進(jìn)，逐漸地將該措施應(yīng)用于對(duì)于巖體的深層加固。

該文主要結(jié)合了新建揭博高速公路高邊坡預(yù)應(yīng)力分散型錨索的實(shí)際施工總結(jié)及其相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，在技術(shù)層面上進(jìn)行了概括和總結(jié)。

1 工程概況

汕頭至湛江高速公路揭西大溪至博羅石壩段項(xiàng)目作為廣東省高速公路網(wǎng)規(guī)劃當(dāng)中“二橫線(xiàn)”的基本組成部分。這個(gè)項(xiàng)目主線(xiàn)全長(zhǎng)約為164.286 km，且該標(biāo)段是A3合同段C類(lèi)第10標(biāo)段，全長(zhǎng)總距離是12.112 km，被稱(chēng)為Ⅰ級(jí)高速公路。該工程位于山地和丘陵區(qū)的地域有19處，其中，最大挖土深度為67.8 m，大多是石質(zhì)挖方邊，因此山巒重疊，整個(gè)地區(qū)的地勢(shì)比較高，所以起伏非常大。深挖路塹總共有19處，其中最大的挖土深度是67.8 m，而且大多是石質(zhì)挖方邊坡。比4級(jí)的高邊坡大的有24處，大多是錨索格子梁防護(hù)。在錨索中采用了φ15.24 mm高強(qiáng)度與低松弛普通鋼絞線(xiàn)共同制作，鋼絞線(xiàn)強(qiáng)度是1 860 MPa。在該標(biāo)段174+310～174+580的右側(cè)深挖路塹邊坡錨索是6束鋼絞線(xiàn)，并將張拉力設(shè)計(jì)為650 kN，將荷載鎖定為715 kN。

2 工藝流程及其質(zhì)量控制的要點(diǎn)

2.1 工藝流程

錨索制作、錨孔鉆孔、注漿（土質(zhì)層含二次壓漿）、錨索安裝的工序、錨索張拉的工序及其封錨等多種工序一起組建起了預(yù)應(yīng)力錨索防護(hù)施工。在錨索實(shí)施大面積的施工之前，需要進(jìn)行錨索首件的基本試驗(yàn)，也就是一切試驗(yàn)孔定位都必須由設(shè)計(jì)單位去挑選，專(zhuān)業(yè)人員選出具有代表性的孔位作為試驗(yàn)對(duì)象，試驗(yàn)后對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納和總結(jié)，并上報(bào)監(jiān)理單位審批。這樣做的目的是為后續(xù)錨索工程廣泛又快速地施工提供技術(shù)性的指導(dǎo)和安全性的保障。

2.2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

根據(jù)標(biāo)段內(nèi)YK174+310～YK174+580的右側(cè)深挖路塹邊坡的客觀(guān)情況，并在這樣的基礎(chǔ)上，對(duì)錨索試驗(yàn)孔施工的具體程序闡述如下。

2.2.1 測(cè)量放樣

根據(jù)設(shè)計(jì)者所提供的邊坡立面圖去實(shí)施放樣。因?yàn)檫吰麻_(kāi)挖出現(xiàn)誤差是常有的因素，所以，在實(shí)際的放樣過(guò)程中，如果要使得框架梁線(xiàn)型顯得美觀(guān)大方，就應(yīng)該要考慮到坡面超與欠挖這些因素對(duì)于錨孔位置的實(shí)際擺放所產(chǎn)生的影響。等到放樣過(guò)程結(jié)束后，就必須要用鋼筋頭瞄準(zhǔn)位置，釘在坡面錨孔的地方，并對(duì)其進(jìn)行掛線(xiàn)檢查。其中，孔位誤差要求是：高程誤差控制在±10 cm的范圍內(nèi)；坡面縱橫向控制在±5 cm的范圍內(nèi)。

2.2.2 錨孔鉆造

在錨索的施工工程中，其中最為關(guān)鍵性工序就是錨孔鉆造。如果要保證鉆孔量，并在運(yùn)行中提高運(yùn)行的效率，在一般情況下都會(huì)使用潛孔鉆機(jī)來(lái)進(jìn)行。在選擇鉆機(jī)時(shí)，可使用地質(zhì)資料與孔深的數(shù)據(jù)作為參考去進(jìn)行合理搭配。

值得注意的是，在鉆進(jìn)的過(guò)程中，要根據(jù)鉆機(jī)所吹出的粉塵與其鉆進(jìn)的速度等各個(gè)因素來(lái)確定孔內(nèi)實(shí)際的地質(zhì)情況，還要對(duì)此及時(shí)記錄下來(lái)作為以后參考的資料，此外，還要考慮孔內(nèi)地層情況，分析其能否符合設(shè)計(jì)者最初的設(shè)想。同時(shí)，在鉆井工作中，還必須要按照設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)好所需要的鉆桿的具體擺放位置，使其更加整齊和規(guī)范，保證鉆桿用完，孔深到位。若考慮到證鉆孔要達(dá)到的指定深度，則錨孔深度必須做出調(diào)整，實(shí)際深度要比設(shè)計(jì)的深度稍微大些，但一般不需要超過(guò)50 cm。

以下是兩種特殊情況下的處理方式。

（1）滲水處理：當(dāng)正在鉆井或者在鉆孔工程已經(jīng)完全結(jié)束之后，如果吹孔時(shí)沒(méi)有粉塵，而只是出現(xiàn)灰黃色團(tuán)?；蛞恍┬∈＃驼f(shuō)明孔內(nèi)有水，能注入清水吹孔，必須等到吹出清水之后才能完結(jié)。有時(shí)候孔內(nèi)滲水量突然增多或者出現(xiàn)積水時(shí)，在這樣的條件下，鉆機(jī)施工時(shí)可以吹出碎石粒與泥漿，因此巖粉不會(huì)裹住孔壁，這樣就只需利用沖擊器進(jìn)行工作。但是，如果滲水量太大就會(huì)導(dǎo)致沖擊器被淹沒(méi)，如果出現(xiàn)這樣的情況，就應(yīng)馬上拔出沖擊器，等待時(shí)機(jī)進(jìn)行接下來(lái)的壓力灌漿處理工作。

（2）塌孔處理：當(dāng)鉆孔穿過(guò)了地質(zhì)破碎帶時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)塌孔的現(xiàn)象。塌孔的發(fā)生往往伴隨著這樣的情況出現(xiàn)——從孔內(nèi)所吹出黃色巖粉中夾雜了許多石塊。在這時(shí)，應(yīng)該要拔出鉆頭并進(jìn)行灌漿固壁，漿液能摻入少量水玻璃，在24 h之后就可以重新進(jìn)行鉆孔工作。

2.2.3 錨筋制作

當(dāng)還沒(méi)有進(jìn)行錨索加工時(shí)，必須進(jìn)行準(zhǔn)備工作，即在現(xiàn)場(chǎng)用φ42鋼管作為支撐區(qū)搭建工作平臺(tái)。值得注意的是，鋼絞線(xiàn)下料的長(zhǎng)度是要嚴(yán)格按照單元千斤頂長(zhǎng)度、單元錨索長(zhǎng)度、單元工具錨、單元工作錨及單元張拉操作余量的總和，普遍取值在1.2～1.5 m之間。在鋼絞線(xiàn)截取的時(shí)候采用機(jī)械切割而不是焊割。精準(zhǔn)地量出自由段長(zhǎng)度與錨固段長(zhǎng)度，在這樣的基礎(chǔ)上分別安裝承載體。

在安裝的過(guò)程中，必須要做的是剝離鋼絞線(xiàn)表面上的塑料套管，并對(duì)鋼絞線(xiàn)表面層的防腐油脂進(jìn)行一次全方位清洗，接下來(lái)使用擠壓機(jī)連接起擠壓套與鋼絞線(xiàn)。

因?yàn)閴毫Ψ稚⑿湾^索具有不同長(zhǎng)度的單元錨索，并且它們的張拉伸長(zhǎng)量也各有不同，因此必須要對(duì)各個(gè)單元用標(biāo)記的方式進(jìn)行區(qū)分，建議使用三重編號(hào)的處理編號(hào)，這樣做的好處是防止在施工中由于錨索拖動(dòng)將標(biāo)記破壞或磨損。

2.2.4 錨索安裝

這項(xiàng)工程是在錨索安裝進(jìn)行之前，再用高壓風(fēng)重新對(duì)孔底進(jìn)行一次徹底的清孔，清洗之后安裝與該孔號(hào)相對(duì)應(yīng)的錨筋。要注意的是，在下索時(shí)應(yīng)該要按照設(shè)計(jì)傾角及其方位進(jìn)行平順推進(jìn)，防止出現(xiàn)抖動(dòng)和扭曲情況。

2.2.5 注漿

注漿的過(guò)程是通過(guò)BW-150型注漿機(jī)來(lái)實(shí)施的，壓力一般是2 MPa，其漿液所采用的是純水泥漿，應(yīng)用孔底返漿法注漿，所以當(dāng)孔口出現(xiàn)溢漿而且持續(xù)的時(shí)間不低于2 min之后就可以停止注漿。而且要注意在水泥漿固結(jié)收縮之后一定要及時(shí)對(duì)其補(bǔ)漿，待注漿完成以后，再把錨索穩(wěn)穩(wěn)地固定在錨孔的中心處。

2.2.6 框架梁施工

框架梁施工的施工程序依次是：測(cè)量放線(xiàn)工作—格梁開(kāi)挖工作—支立模板工作—綁扎鋼筋工作—安裝錨索口波紋管工作—安裝螺旋筋及其孔口鋼筋網(wǎng)工作—安裝錨具（錨墊板）工作—現(xiàn)澆混凝土工作—混凝土養(yǎng)生工作。

2.2.7 錨索張拉

（1）首先是針對(duì)張拉設(shè)備的標(biāo)定與選定。接下來(lái)根據(jù)錨索張拉設(shè)計(jì)噸位的具體情況去選取油泵與千斤頂這兩個(gè)工具，且在張拉之前需要對(duì)油泵與千斤頂進(jìn)行最終標(biāo)定。

（2）張拉荷載與伸長(zhǎng)量計(jì)算過(guò)程。

①?gòu)埨奢d計(jì)算。

必須根據(jù)設(shè)計(jì)者的指示，錨索設(shè)計(jì)荷載主要是通過(guò)采用平均法來(lái)進(jìn)行分配，這也意味著每個(gè)單元錨索身上所承擔(dān)的荷載等于設(shè)計(jì)荷載的1/n（n指的是單元錨索數(shù)量），在這種情況下，是不計(jì)孔道摩阻和其他因素的。

②伸長(zhǎng)量計(jì)算。

根據(jù)虎克定律△l=pli/ea，去算出每個(gè)單元錨索的最終伸長(zhǎng)量?？梢园褖毫Ψ稚⑿湾^索的錨固段看做為零，對(duì)于它的自由段就可以分單元并按照其實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算。

（3）張拉時(shí)間控制。

第一，在整個(gè)張拉工作進(jìn)行的時(shí)候，每當(dāng)荷載向上增加一級(jí)，必須要穩(wěn)定5～10 min并記錄好位移讀數(shù)，但是，最后的一級(jí)張拉荷載的時(shí)間必須維持10 min左右。

第二，在每一級(jí)加荷等級(jí)觀(guān)測(cè)的時(shí)間內(nèi)，如果錨頭位移量小于1.0 mm時(shí)，馬上施加下一級(jí)荷載，否則就會(huì)延長(zhǎng)觀(guān)測(cè)的時(shí)間，接下來(lái)等到錨頭位移增到2 h的時(shí)間而位置小于2.0 mm的時(shí)候就馬上施加下一級(jí)荷載。

第三，在每級(jí)加荷等級(jí)觀(guān)測(cè)的時(shí)間中，測(cè)讀錨頭位移的次數(shù)不能夠小于3次的標(biāo)準(zhǔn)。

（4）張拉破壞控制標(biāo)準(zhǔn)。

此處要注意的是，在錨索張拉的過(guò)程中，如果出現(xiàn)以下幾種情況就可視作破壞并停止加載。

第一，錨頭位移沒(méi)有收斂時(shí)候，錨固體從巖土中拔了出來(lái)或者錨索就從錨固體中拔了出來(lái)。

第二，當(dāng)錨頭的總位移量超過(guò)了之前設(shè)計(jì)者所允許的位移值。

第三，后一級(jí)荷載的位移量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前一級(jí)荷載所產(chǎn)生位移量的兩倍。

第四，當(dāng)錨索材料出現(xiàn)折斷的時(shí)候。

2.2.8 封孔灌漿及封錨

在預(yù)應(yīng)力張拉變成了規(guī)定的設(shè)計(jì)值就要馬上做好標(biāo)記，接下來(lái)觀(guān)測(cè)3 d，如果沒(méi)有出現(xiàn)異常情況，就可以進(jìn)行對(duì)波紋管的有壓循環(huán)封孔灌漿工作。待灌漿完成后，用手提砂輪機(jī)作為工具切去多余的鋼絞線(xiàn)，但是要預(yù)留5 cm左右，發(fā)揮其支模澆筑封錨混凝土的作用。

2.3 對(duì)于高邊坡滑坡監(jiān)測(cè)及其預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)力監(jiān)測(cè)

一般情況下，對(duì)于路塹高邊坡的施工監(jiān)測(cè)主要采用的是地表位移監(jiān)測(cè)。有時(shí)也采用深孔位移監(jiān)測(cè)，使用坡面變形數(shù)據(jù)作為參考來(lái)修正設(shè)計(jì)與指導(dǎo)施工的根據(jù)。值得注意的是，在運(yùn)營(yíng)期間，所有的監(jiān)測(cè)周期是明確規(guī)定的，即坡體開(kāi)挖到建成運(yùn)營(yíng)之后并且時(shí)間必須高于一年。

但是考慮到有些穩(wěn)定性較差的邊坡，在錨索的時(shí)候要采用液態(tài)防腐外錨頭，此外，在后期要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)，并根據(jù)預(yù)應(yīng)力的損失情況接著實(shí)施二次張拉工作。

2.4 注意事項(xiàng)

（1）由于邊坡變形與滑坡病害一般會(huì)受到地下水的影響，所以為了保證邊坡的穩(wěn)定安全，一般要求施工要在雨季來(lái)臨之前完成。

（2）考慮到實(shí)施主動(dòng)防護(hù)的邊坡的具體情況原則上要注意防護(hù)一級(jí)的同時(shí)施工也是一級(jí)，此外，要自上而下對(duì)其進(jìn)行加固施工。

（3）如果出現(xiàn)了復(fù)雜的邊坡防護(hù)加固工程，必須要因地制宜地結(jié)合測(cè)量的地層信息與實(shí)施中的坡體結(jié)構(gòu)條件，這樣有利于安全可靠運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

各大山嶺重丘地區(qū)上所修建的高速公路數(shù)量正在與日俱增，壓力分散型錨索的應(yīng)用也將會(huì)有一個(gè)更為廣闊的發(fā)展空間，原因在于它不會(huì)輕易受到地質(zhì)條件和地形條件的限制，能夠有效加固巖層較為破損的邊坡且其施工快捷、隨機(jī)補(bǔ)強(qiáng)、柔性可調(diào)、主動(dòng)防護(hù)，將會(huì)迅速得到推廣與應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] CESS 22：90，土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范[S].1990.

[2] GB50086-2001，錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].2001.

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